物理學(xué)史3電磁學(xué)

1、第三章 電磁理論的建立 l電磁現(xiàn)象的早期認識電磁現(xiàn)象的早期認識l富蘭克林對雷電現(xiàn)象的研究富蘭克林對雷電現(xiàn)象的研究l庫侖定律的發(fā)現(xiàn)庫侖定律的發(fā)現(xiàn) l電流的發(fā)現(xiàn)電流的發(fā)現(xiàn)l電流的磁效應(yīng)電流的磁效應(yīng) l電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)l麥克斯韋電磁場理論的建立麥克斯韋電磁場理論的建立 l電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波的發(fā)現(xiàn)一 電磁現(xiàn)象的早期認識l 1.中國 西周(公元前1100-公元前771)青銅銘文就記載有“電”字和“雷”字。 先秦:“陰陽相薄，感而為雷，激而為霆。霆，電也。” 古人將磁石稱為慈石來形容磁石“以為母也，故能引其子”的功能。l 2.英國人吉爾伯特（1544-1623）論磁l 曾為英國伊麗莎白一世的御

2、醫(yī)，1600年發(fā)表論磁石，總結(jié)了前人的經(jīng)驗，記載了大量實驗。l 3.1663年，蓋里克發(fā)明摩擦起電機。l 4.1720年，格雷研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象。l 5.1733年，杜非分別了兩種電：松脂電和玻璃電。l 6.1745年，荷蘭人馬森布洛克發(fā)現(xiàn)了萊頓瓶，為貯存電荷找到了一個方法。二 富蘭克林對雷電現(xiàn)象的研究富蘭克林對雷電現(xiàn)象的研究l1.富蘭克林(1706-1790): 美國人l在全家17個孩子中排行15，其父是小手工業(yè)者，家境貧困。他在10歲時綴學(xué)，12歲當(dāng)印刷所學(xué)徒，閱讀了許多書籍，后來成為科學(xué)家和政治家。自己寫的墓志銘:“印刷工富蘭克林”。l從蒼天那里取得了雷電，從暴君那里取得了民權(quán)。杜爾格（

3、法）l 2.費城實驗l 富蘭克林40歲時，觀看了電學(xué)實驗，從而對電有了興趣。其中有一個想法，天上的電和地電是統(tǒng)一的嗎?l 1752年7月，一個電閃雷鳴的上午，他將一個風(fēng)箏放到空中，風(fēng)箏下有一根鐵絲，鐵絲下栓一根麻繩，麻繩的下一端拴絲線，繩線接觸處栓了一把鑰匙。l 銅鑰匙可以給萊頓瓶充電，與摩擦電性質(zhì)完全相同?，F(xiàn)象:麻繩上的纖維向四周自立，猶如“怒發(fā)沖冠”富蘭克林的工作，揭開了雷電的奧秘，統(tǒng)一了“天電”和“地電”，震驚了科學(xué)界。l小插曲：l為了驗證“地電”與“天電”的相同處，富蘭克林想到雷可以擊死動物，于是他就實驗用“地電”去擊殺火雞，結(jié)果被電打昏了。蘇醒后，卻不介意地說：“我本想用電殺死一只火

4、雞，結(jié)果差點電死了一個傻瓜?！眑然而，風(fēng)險是的確存在的。1753年，俄國的里赫曼在做大氣電實驗時不幸中電身亡，為科學(xué)獻身。l 3.發(fā)明避雷針:l 富蘭克林并不滿足，將他的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為了新的發(fā)明。避雷針誕生了。 l 4.科學(xué)興趣廣泛l 命名了正電，負電，發(fā)現(xiàn)了電荷守恒定律發(fā)現(xiàn)了電荷守恒定律，研究了火爐的改良，植物的移植，傳染病的防治。l 寫出了電學(xué)的實驗和研究的著作。l 5.富蘭克林是獨立宣言和美國憲法的起草人之一，為祖國的獨立和解放作出了貢獻的政治活動家。l 1733 年，杜菲(duFay，16981739)經(jīng)過實驗區(qū)分出兩種電荷，他分別稱之為松脂電（即負電）和玻璃電（即正電），并由此總結(jié)出靜電

5、作用的基本特性：同性相斥，異性相吸。l 萊頓瓶的發(fā)明使電現(xiàn)象得到更深入的研究，這是克萊斯特(Kleist，17001748)和馬森布洛克(Musschenbrock，16921761)在17451746年分別獨立作出的。l 富蘭克林(BenjaminFranklin，17061790)進一步對放電現(xiàn)象進行研究。他發(fā)現(xiàn)了尖端放電，發(fā)明了避雷針，研究了雷電現(xiàn)象，從萊頓瓶的研究中，提出了電荷守恒原理。1747 年富蘭克林用電流體假說闡述了這一思想。l 接下來是康頓(John Canton)在1754 年用電流體假說解釋了靜電感應(yīng)現(xiàn)象。至此，靜電學(xué)三條基本原理：靜電力基本特性、電荷守恒和靜電感應(yīng)原理都

6、已經(jīng)建立，對電的認識有了初步的成果。然而，如果不建立定量的規(guī)律，電的知識還不能形成一門嚴密的科學(xué)。三 庫侖定律的發(fā)現(xiàn)庫侖定律的發(fā)現(xiàn)l1 類比法的成功類比法的成功l 1）普利斯特利）普利斯特利(1733-1804):德國人，氧氣的發(fā)現(xiàn)者?；聡耍鯕獾陌l(fā)現(xiàn)者。化學(xué)家。學(xué)家。l 2）富蘭克林的空罐實驗）富蘭克林的空罐實驗l 用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟木受用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟木受到吸引。但把它懸掛在罐內(nèi)時，不論在罐內(nèi)何處，它都不到吸引。但把它懸掛在罐內(nèi)時，不論在罐內(nèi)何處，它都不受電力。受電力。l 當(dāng)富蘭克林寫信將這一現(xiàn)象告之普利斯特利后，普氏想當(dāng)富蘭克

7、林寫信將這一現(xiàn)象告之普利斯特利后，普氏想到到:1687年牛頓曾證明年牛頓曾證明:萬有引力若服從平方反比定律，則萬有引力若服從平方反比定律，則均勻的物質(zhì)球殼對殼內(nèi)物體應(yīng)無作用。均勻的物質(zhì)球殼對殼內(nèi)物體應(yīng)無作用。l 普利斯特利將空罐實驗與牛頓推理類比，聯(lián)想到電力也表普利斯特利將空罐實驗與牛頓推理類比，聯(lián)想到電力也表現(xiàn)了這種特性，所以也應(yīng)遵從平方反比定律?，F(xiàn)了這種特性，所以也應(yīng)遵從平方反比定律。不過，普利斯特利的結(jié)論并沒有得到科學(xué)界的普遍重視，因為他并沒有特別明確地進行論證，仍然停留在猜測的階段，一直拖了18 年，才由庫侖正式提出。2 庫侖的引力實驗庫侖的引力實驗 l 1.庫侖(1736-1806)

8、: 法國人，當(dāng)過法國部隊的技術(shù)軍官，后被選為法國科學(xué)院院士。l 2.庫侖的扭秤實驗l 金屬絲的扭力正比于扭轉(zhuǎn)角，將扭絲懸掛起來，可以測萬分之一格令的小力，1785年庫侖據(jù)此制成電秤，以測定電力。l 3.庫侖定律l 4.庫侖定律的建立使電磁學(xué)進入了定量的研究，使電磁學(xué)真正成為一門科學(xué)，數(shù)學(xué)的引入，使這門科學(xué)更錦上添花。221rqqKf 2210rmmGf 如果不是與萬有引力進行類比，單靠實驗具體數(shù)據(jù)的積累，嚴格的庫侖定律的形式將很難得到。由此我們可以看到類比在科學(xué)研究中的作用。3卡文迪許卡文迪許(1731-1810) l 英國人，萬有引力的驗證人。他比歐姆更早發(fā)現(xiàn)歐姆定律，比庫侖用扭秤測電力早1

9、1年，是“弦絲掛，火漆封”派的帶頭人。l 牛頓的思想在卡文迪什和另一位英國科學(xué)家米切爾的活動中得到了體現(xiàn)。米切爾是天文學(xué)家，也對牛頓的力學(xué)感興趣。米切爾推斷磁力平方反比定律的結(jié)論可以說是牛頓長程力思想的勝利，把引力和磁力歸于同一形式，促使人們更積極地去思考電力的規(guī)律性。l 米切爾和卡文迪什都是英國劍橋大學(xué)的成員，在他們中間有深厚的l 友誼和共同的信念。米切爾得知庫侖發(fā)明扭秤后，曾建議卡文迪什用類似的方法測試萬有引力。這項工作使卡文迪什后來成了第一位直接測定引力常數(shù)的實驗者。正是由于米切爾的鼓勵，卡文迪什做了同心球的實驗。l但是卡文迪什的同心球?qū)嶒灲Y(jié)果和他自己的許多看法，卻沒有公開發(fā)表。直到19

10、 世紀中葉，開爾文（即W.湯姆生）發(fā)現(xiàn)卡文迪什的手稿中有圓盤和同半徑的圓球所帶電荷的正確比值，才注意到這些手稿的價值，經(jīng)他催促，才于1879 年由麥克斯韋整理發(fā)表?？ㄎ牡鲜驳脑S多重要發(fā)現(xiàn)竟埋藏了一百年之久。l對此，麥克斯韋寫道：“這些關(guān)于數(shù)學(xué)和電學(xué)實驗的手稿近20 捆，”其中“物體上電荷（分布）的實驗，卡文迪什早就寫好了詳細的敘述，并且費了很大氣力書寫得十分工整（就象要拿出去發(fā)表的樣子），而且所有這些工作在1774 年以前就已完成，但卡文迪什（并不急于發(fā)表）仍是兢兢業(yè)業(yè)地繼續(xù)做電學(xué)實驗，直到1810 年去世時，手稿仍在他自己身邊。”l卡文迪什出生于貴族家庭，家產(chǎn)厚祿，他都沒有興趣，一心傾注在科

11、學(xué)研究之中。早年攻化學(xué)和熱學(xué)，發(fā)現(xiàn)氫氧化合成水。他后來做的電學(xué)實驗有：電阻測量，比歐姆早幾十年得到歐姆定律；研究電容的性質(zhì)和介質(zhì)的介電常數(shù)，引出了電位的概念；他發(fā)現(xiàn)金屬的溫度越高，導(dǎo)電能力越弱，等等。他的同心球?qū)嶒灡葞靵鲇门こ訙y電力的實驗早11 年，而且結(jié)果比庫侖精確。l 米切爾和卡文迪什是在牛頓的自然哲學(xué)的鼓舞下堅持工作的。他們證實了磁力和電力這些長程力跟引力具有同一類型的規(guī)律后，并不認為達到了最終目標，還力圖探求牛頓提出的短程力?？ㄎ牡鲜苍谒窗l(fā)表的手稿中多處涉及動力學(xué)、熱學(xué)和氣體動力學(xué)，都是圍繞著這個中心，只是沒有明確地表達出來。米切爾則把自己對短程力的普遍想法向普利斯特利透露過，在普利

12、斯特利的著作1772 年發(fā)表的光學(xué)史一書中記述了米切爾的思想。四 電流的發(fā)現(xiàn)l1 伽伐尼的研究伽伐尼的研究(1737-1798): 意大利人，解剖學(xué)教授。l1780年他與學(xué)生解剖青蛙，發(fā)現(xiàn)電火花會使蛙腿抽搐，后來他又發(fā)現(xiàn)當(dāng)用銅鉤倒掛蛙腿，再用鐵梁橫挑，蛙腿也會痙攣。l1791年發(fā)表了論文論肌肉運動中的電力。l發(fā)現(xiàn)電流的第一人，但認為是一種動物電。 “我們想到用不導(dǎo)電或不大導(dǎo)電的其它物體，如由玻璃、橡皮、樹脂、石或木等物質(zhì)制成的，但都是干的東西來試。結(jié)果都不發(fā)生這樣的現(xiàn)象，既看不到肌肉的緊縮，也看不到肌肉的運動。這當(dāng)然激起了我們的驚奇，并使我們以為動物本身就有電。我們認為這種看法是正確的，因為我

13、們的假定是，在緊縮現(xiàn)象發(fā)生時，有一種很細的神經(jīng)流體從神經(jīng)流到肌肉中去，就象萊頓瓶中的電流一樣?！?伽伐尼的著作發(fā)表以后，歐洲各國對動物電形成了研究熱潮，很多人投入到這項實驗之中。2 伏打（伏打（1737-1798）的）的“金屬接觸說金屬接觸說”l1.伏打l意大利帕維大學(xué)教授，否定了伽伐尼動物說。他認為，電來自兩種不同金屬的接觸，青蛙只不過是起了驗電器的作用。l為了闡明自己的觀點，他比較了各種金屬，并把它們排成表，只要將其中兩種金屬接觸，就可以產(chǎn)生接觸電勢差。l2.伏打電池第一個直流電源1800 年，伏打把鋅片和銅片夾在用鹽水浸濕的紙片中，重復(fù)地疊成一堆，形成了很強的電源，這就是著名的伏打電堆。

14、把鋅片和銅片插入鹽水或稀酸杯中，也可以形成電源，叫做伏打電池。由此他得到了拿破侖授予的一枚金質(zhì)獎?wù)?。并成為法國科學(xué)院的院士。今天電學(xué)中的一個重要單位伏特，就是為了紀念他。l3.意義l電池的發(fā)明，提供了產(chǎn)生恒定電流的電源，使電學(xué)從靜電走向動電，為人們研究電流的各種效應(yīng)提供了條件。從此電學(xué)進入了飛速發(fā)展時期。3 歐姆定律歐姆定律(1787-1854)l歐姆，德國人，家境貧困，中斷大學(xué)學(xué)業(yè)后當(dāng)了中學(xué)老師。后被慕尼黑大學(xué)任命為教授。l將付里葉在熱學(xué)中提出的熱流、熱阻，類比電學(xué)中的電流、電阻，溫度差類比電勢差，通過實驗驗證，在1826年發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，由此與電流相關(guān)的物理量可以測定和推出。l人們?yōu)榧o念他

15、，將電阻的單位定為“歐姆”。歐姆下了很大功夫進行實驗研究。開始歐姆所用電源是伏打電堆，由于這種電源不穩(wěn)定，給歐姆的實驗帶來很大困難。1821 年塞貝克（T.J.Seebeck）發(fā)明溫差電偶。波根道夫（J.C.Poggendorff）建議歐姆采用溫差電偶做電源，這才得到穩(wěn)定的電源。歐姆定律的建立在電學(xué)發(fā)展史中有重要意義。但是當(dāng)時歐姆的研究成果并沒有得到德國科學(xué)界的重視。直到1841 年，英國皇家學(xué)會才肯定歐姆的功績，那一年，歐姆獲得了英國皇家學(xué)會的科普利獎。五 電流的磁效應(yīng)l自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科，圍繞電與磁尋找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，成為一種潮流。l1820年

16、，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，建立了電與磁的聯(lián)系。1 發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng) l1）電力與磁力都遵守平方反比定律，說明它們有類似的規(guī)律。1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)縫紉針過電后磁化了。但規(guī)律究竟在哪里？l2）奧斯特 (1777-1851)丹麥人: 發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的第一人。l“在觀察的領(lǐng)域內(nèi)，機遇只偏愛那種有準備的頭腦?！?巴斯德l 奧斯特尋找電與磁的關(guān)系的想法醞釀已久:l 1803年:“我們將把整個宇宙容納在一個體系中。”他認為“自然力之統(tǒng)一”。l 1812年:“我們應(yīng)該檢驗的是，究竟電是否以其最隱蔽的方式對磁體有類似的作用。”l 1818-1819年，與奧共事的人說:“奧斯特經(jīng)常在尋找這兩種

17、大自然力之間的關(guān)系?！眑 機會來了，1820年4月，奧斯特在一次講課中，發(fā)現(xiàn)磁針在通電導(dǎo)線的作用下動了一下!這才恍然大悟，原來以前總把電流的磁力想象為縱向，實際應(yīng)為橫向。l 奧斯特緊抓不放，經(jīng)過反復(fù)實驗，查明了電流具有磁效應(yīng)。1820年7月21日，發(fā)表了電流對磁針的作用的實驗，引起了學(xué)術(shù)界的轟動。l3）意義l第一個解釋出了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。l為電報和電機的發(fā)明開辟了道路。l為電磁場理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2 安培和安培定律安培和安培定律 l1）安培 (1775-1836) :法國科學(xué)家。l安培在法國長大時，正是法國社會變革時期，他幾乎沒受過正規(guī)教育，只好以他父親和百科全書做老師。個人遭遇不好

18、，家庭幾經(jīng)磨難。即使這樣，也沒有動搖安培對科學(xué)的追求。1827年發(fā)表了名著從實驗導(dǎo)出的關(guān)于電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。人們?yōu)榧o念他，將電流強度的單位定義為“安培”。l2）兩篇論文l阿拉果在1820年9月11日在法國科學(xué)院演示了奧斯特的實驗，引起了安培的興趣。安培夜以繼日地工作一周之后，于9月18日發(fā)現(xiàn)了電流間也存在著相互作用力，在1820年12月4日，又提出了著名的安培定律：2sinsinsinddryxkl 3）經(jīng)驗l 安培在總結(jié)他的經(jīng)驗時，這樣寫到：“從對實施的觀察開始，盡可能地改變伴隨事件，并佐以精確的測量，以便導(dǎo)出完全基于試驗的一般規(guī)律，再從這些規(guī)律導(dǎo)出這些力的數(shù)學(xué)表達式這就是牛頓所遵循的

19、路線?！眑 安培的電流元之間作用力的又一個平方反比規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，是人們對大自然力之間的內(nèi)在聯(lián)系又有了一個新的認識。安培的工作，為以后電動力學(xué)的研究和發(fā)展，開拓了一個新的基礎(chǔ)。六 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)l1 法拉第法拉第(1791-1867): 英國物理學(xué)家。l 法拉第是一個窮鐵匠的兒子，兄妹10人。小學(xué)沒畢業(yè)就失學(xué)，當(dāng)了裝訂工。但失學(xué)不失志，經(jīng)常閱讀書報。當(dāng)了戴維助手。1821年受任為皇家研究所試驗室主任。l 1821年，開始電磁學(xué)的研究，總共工作四十年。l 寫出了電學(xué)的實驗研究。l 一生謝絕了許多獎賞。l “在物理學(xué)的全部歷史中最全能的實驗物理學(xué)家卻是一個僅受過初等教育的人。他，就是法拉第。”薩莫斯（

20、美）2 法拉第的主要貢獻法拉第的主要貢獻l1）電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn):l一貫追求科學(xué)真理，相信自然力的統(tǒng)一。l1831年8月29日，法拉第終于取得了突破性進展。變磁激發(fā)了電。l一個月后，法拉第向英國皇家學(xué)會報告，產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況可以分為5類。l1833年，楞茨發(fā)現(xiàn)楞茨定律，判斷感應(yīng)電流的方向。法拉第在整理電磁學(xué)文獻時，為了判斷各種學(xué)說的真?zhèn)?，親自做了許多實驗，其中包括奧斯特和安培的實驗。在實驗過程中他發(fā)現(xiàn)了一個新現(xiàn)象：如果在載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一個極，磁鐵就會圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)：反之，如果在磁極周圍有載流導(dǎo)線，這導(dǎo)線也會繞磁極旋轉(zhuǎn)，這就是電磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。與此同時，法拉第對安培的“分子電流”理論提出不同看法

21、。法拉第的電磁旋轉(zhuǎn)器l 2）力線的提出者l 為了解釋電磁現(xiàn)象，必須找到一種直觀表示的方法。法拉第從大量的實驗中想象出描寫電磁作用的力線，經(jīng)數(shù)學(xué)家證明了其概念的正確，他為場的理論建立作出貢獻。l 湯姆遜說:“我想電場和磁場的許多性質(zhì)，借助力線就可以最簡單而富有暗示地表示出來。”l 3）其他l 法拉第對光的磁化、電流的化學(xué)現(xiàn)象和反磁性的發(fā)現(xiàn)等都有自己獨到的見解。法拉第從廣泛的實驗研究中構(gòu)想出描繪電磁作用的“力線”圖象。他認為電荷和磁極周圍的空間充滿了力線，靠力線（包括電力線和磁力線）將電荷（或磁極）聯(lián)系在一起。力線就象是從電荷（或磁極）發(fā)出、又落到電荷（或磁極）的一根根皮筋一樣，具有在長度方向力圖

22、收縮，在側(cè)向力圖擴張的趨勢。他以豐富的想象力闡述電磁作用的本質(zhì)。法拉第研究了電介質(zhì)對電力作用的影響，認識到這一影響表明電力不可能是超距作用，而是通過電介質(zhì)狀態(tài)的變化；即使沒有電介質(zhì)，空間也會產(chǎn)生某種變化，布滿了力線。后來，法拉第又進一步研究了磁介質(zhì)，解釋了順磁性和反磁性。電磁感應(yīng)現(xiàn)象則解釋為磁鐵周圍存在某種“電應(yīng)力狀態(tài)”（electro-tonic state），當(dāng)導(dǎo)線在其附近運動時，受到應(yīng)力作用而有電荷作定向運動；回路中產(chǎn)生電動勢則是由于穿過回路的磁力線數(shù)目發(fā)生了變化。法拉第的力線思想實際上就是場的觀念，這是近距理論的核心內(nèi)容。3 法拉第的研究思路法拉第的研究思路l 1）對自然力的統(tǒng)一性可轉(zhuǎn)

23、化性堅信不移。l “我早已持有一種見解，它幾乎達到深信不移的程度，而且我想這也是其他許多自然科學(xué)愛好者的見解，即物質(zhì)之力所表現(xiàn)出來的各種形式具有普遍的起源?！眑 2）.對電磁波的朦朧預(yù)見:“磁力從磁極出發(fā)的傳播類似于起波紋的水面的振動?！眑 3）研究特色l 法拉第通過力線和場，將電場和磁場的重要性質(zhì)表現(xiàn)出來了。l 麥克斯韋:“在數(shù)學(xué)家看到相互超具吸引力的中心的時候，法拉第則用他特有的思維的眼睛看到穿過全空間的力線?！眑 4）法拉第思想方法的一些局限性：將一切歸結(jié)于“力”等。4 對法拉第的高度評價對法拉第的高度評價l 一生最大的發(fā)現(xiàn)，是發(fā)現(xiàn)了法拉第。 戴維l 我們把法拉第首先看作是科學(xué)家中最有成

24、效最高尚的典型。l 麥克斯韋l 鐵匠的兒子法拉第，在青年時代的早期，作過裝訂工人的學(xué)徒，臨死時是所有科學(xué)學(xué)會的會員，是那時物理學(xué)家公認的領(lǐng)袖。l 斯托列托夫l 當(dāng)法拉第在演示他的電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，一位貴婦曾問道：“您的電流計指針動一下有什么意義呢？”法拉第回答道：“夫人，當(dāng)一個嬰孩誕生的時候，您會想到他將會完成何等事業(yè)嗎？”l 法拉第如此至愛的這個“嬰兒”，的確有著驚人之舉。1867年西門子根據(jù)這一原理創(chuàng)造了發(fā)電機，從此人類有了“電”，它至今仍為我們帶來光明和幸福。當(dāng)我們在盡情享受電燈、電視、電影這一切現(xiàn)代文明的時候，我們怎能不感謝這位鐵匠的兒子呢？七 麥克斯韋電磁場理論的建立麥克斯韋電磁場理論

25、的建立l 從出生地來說他屬于愛丁堡，從功績上來說他屬于全世界。l 普朗克l 1 麥克斯韋麥克斯韋(1831-1879)簡介簡介l 英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。11月13日出生時，是法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)后2個多月。15歲在“愛丁堡皇家學(xué)報”發(fā)表論文，1854年從劍橋大學(xué)畢業(yè)，卡文迪什試驗室首任主任。l 雖然只活了49 歲，但他卻寫了100多篇有價值的論文。l 麥克斯韋是一位可以與牛頓、愛因斯坦相提并論的科學(xué)家。2 建立電磁場理論的工作建立電磁場理論的工作l“把數(shù)學(xué)分析和實驗研究聯(lián)合使用所得到的物理知識，比之一個單純實驗人員或單純的數(shù)學(xué)家能具有的知識更堅實，有益和鞏固?！?麥克斯韋l 1）1856 年，麥

26、克斯韋發(fā)表了論法拉第力線一文，受到法拉第的贊賞。法拉第說：“我驚訝地看到，這個主題居然處理得如此之好”，麥克斯韋在文中認為法拉第將磁現(xiàn)象歸結(jié)為力和場的觀點，是一種更合適的科學(xué)語言。文中采用了類比法，將流線的數(shù)學(xué)表達式應(yīng)用到靜電理論中。l 2）1860年，70歲的法拉第和30歲的年輕人麥克斯韋見面了，建立電磁理論的共同心愿超越了年齡的鴻溝，法拉第對麥克斯韋說:“你不要停留在用數(shù)學(xué)來解釋我的觀點上，而應(yīng)該突破它?！眑 1861年，麥克斯韋寫了論物理力線，提出:l 一個關(guān)于力線的機械模型，即電磁以太模型。l 創(chuàng)造性地提出位移電流和渦旋電場的兩大重要假設(shè)。l 提出光波就是電磁波的理論：“光本身乃是以波

27、的形式在電磁場中按電磁規(guī)律傳播的一種電磁振動?！睂㈦?、磁、光理論進行了一次偉大的綜合。l 3）1865年，發(fā)表了電磁場的動力學(xué)理，用場的觀點總結(jié)了電磁理論，構(gòu)建了全新的理論框架。l 4）1873年，麥克斯韋出版了電磁學(xué)通論一書，進一步將電磁學(xué)實驗規(guī)律和定理定律，綜合概括在一個方程組中， 以簡潔的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，揭示了電場和磁場內(nèi)在的完美對稱。電磁學(xué)通論是人類第一個有關(guān)經(jīng)典場論的不朽之作。l 1874年，麥克斯韋任卡文迪什實驗室首任主任，1879年11月3 日，49歲逝世。l 臨終之際，他仍堅信自己的預(yù)言電磁波理論，一定會插上翅膀飛向全球。3 麥克斯韋成功的基本要素麥克斯韋成功的基本要素l 1）尋找不同現(xiàn)象之間的聯(lián)系，對電光磁建立了統(tǒng)一的理論解釋。l 2）在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中重視科學(xué)方法的應(yīng)用。l 麥克斯韋曾寫道：“為了采用某種物理知識而獲得物理思想，我們應(yīng)當(dāng)了解物理相似性的存在。利用這種類似，可以用其中之一，說明其中之二?！眑 3）想象力豐富，大膽猜測假設(shè)。l 科學(xué)家也需要幻想，幻想不只是文學(xué)家的事。郭沫若l 4）知識底蘊豐厚。l 5）對理論完美和諧的不懈追求。l 麥克斯韋認為：自然界是和諧的，一種反映自然規(guī)律的理論，如果框架上不完善，不和諧，也就