电磁效应发现：光明的使者

第十节　电磁效应的发现——奥斯特

1777年，奥斯特出生在丹麦鲁兹克宾城的一个药剂师家庭，1794年考入哥本哈根大学，1799年获哲学博士学位。后到德国和法国游学，受到康德和谢林关于自然力统一思想的熏陶。回国后，从事物理和化学方面的研究。在康德哲学的引导下，奥斯特坚信电现象和磁现象有着共同的根源。于是，他开始了这一方面的研究。

18世纪，富兰克林发现的“莱顿瓶”放电能使钢针磁化的现象对奥斯特启发很大，他认为电转化为磁是完全可能的，而如何来实现是最重要的问题。开始时，奥斯特根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进一步缩小，那么导线就会发光，如果直径缩小到一定程度，就会产生磁效应。

奥斯特

奥斯特按照这一思路摸索了许多年，并没有发现电向磁转化的现象，但他并不气馁，一直坚持进行实验。1820年，奥斯特授命主持一个电磁的讲座。一天晚上，他正在讲课，“灵感”顿生，在讲课结束时说：“让我把通电导线与磁针放到一起来看看。”于是，他在一个小伽代尼电池的两极之间接上一根很细的铂丝，在铂丝正下方旋转一枚磁针，接通电源后，小磁针竟然微微地跳动了，而且还转到与铂丝垂直的方向。小磁针的摆动，对于听课的那些人来说并没有什么，但对奥斯特来说却具有重大的意义。盼望已久的现象，今天终于出现了。后来，他在试验中改变电流方向，发现小磁针向相反方向偏转，说明电流方向与磁针转动之间有着某种联系。

为了弄清楚这些现象，奥斯特做了大量的实验。他把磁针分别放在导线的上方、下方，以此考察电流对磁针作用的方向；把磁针放在距导线不同的距离，以此考察电流对磁针作用的强弱；把玻璃、金属、木头、石头、松脂等放在磁针和导线之间，以此考察电流对磁针的影响。

工夫不负有心人！1820年7月21日，奥斯特在发表题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文中，仅仅用了4页纸就向科学界清楚地说明了他的这一实验，向科学界宣布了电流的磁效应。在当时，这一发现引起很大的震动。这一发现具有划时代的意义，同时也标志着电磁时代的到来。为了纪念奥斯特的功绩，人们把磁场强度的单位命名为“奥斯特”。

知识小百科

电磁波的速度——赫兹(www.xing528.com)

在麦克斯韦（全名为詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家）提出电磁波的概念后，许多从事电技术的研究者开始对电磁波进行观察和实验。在众多的研究者中，德国的赫兹的研究成果是中最突出的。

1885年，赫兹在卡尔斯鲁高等工业学校工作时，在该校实验室中发现一种称为黎斯线管的感应线圈。1887年，赫兹在开放直线振荡器的结构的基础上，设计了一台“感应平衡器”，赫兹利用它，通过多次实验，最终证明了麦克斯韦提出的位移电流的假说，解决了柏林科学院在1879年提出的问题，因而获得了这次科学奖。

赫兹

1888年赫兹精确地测量出电磁波的速度。他先用驻波的方法测量出电磁波的波长，再用威廉·汤姆逊在1853年建立的频率计算公式计算出它的电磁波源的振荡频率，最后算出电磁波的速度等于光速。但是完成电磁波速度等于光速的证明并不等于完成了电磁波和光波的同一性的证明，不过它是这种同一性证明中的最重要的一步。同一性的证明还应当包括在电磁波中显示所有的光波性质。问题十分复杂，路只能一步一步地走。许多科学家都曾经试图用一种直接的办法进一步证明电磁波就是光波，可是都失败了。而赫兹却脚踏实地、坚持不懈，找出电磁波中显示出的光波的性质，终于在1888年证明了电磁波和光波的同一性。他在《论电辐射》一文中说到：“我已经把电力射线这个术语运用于我所研究的现象。我们或许可以进一步把它们称为极大波长的光线。我认为所述的实验无论如何都能有利地铲除对光、辐射热和电磁波运动的同一性这样一个问题的怀疑。”

赫兹完成这项实验后，在1889年来到波恩大学任教。在这里，他编写了《力学原理》一书，书中他给物理学提出的是一条更抽象的力学原理，在当时来说，他只不过是一个具有启迪作用的天才纲领，截至今日仍然是无法证明和运用的。赫兹在短短一生中获得过许多荣誉和奖励，为人类文明作出了不朽的贡献。由于电磁波具有同光速一样极高的传播速度，而且抗干扰能力非常强，目前，在电视、收音机、电话、电报、无线电、雷达等远距离通信手段中，电磁波起着举足轻重的作用。新一代通信工具，诸如大哥大、对讲机、BP机，也都是利用电磁波作为传播媒体。在现代信息革命的冲击下，空间里充满了各种各样不同频率的电磁波，在这纷乱的各种电磁波里，科学家们正试图分辨出那些来自宇宙中无数个天体向我们射来的电磁波，仔细研究这些电磁波，才能了解那些距离我们上百亿光年的星球的情况。我们也期待从这些信号中寻找出另外遥远星体上生活的“人类”。

除此之外，电磁波还被用到射电望远镜上，使人们看到比光学望远镜远上成千上万倍外的物体。

为了纪念赫兹在电磁学中的贡献，人们把波的频率的单位命名为“赫兹”。