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,在示意图中用起伏的曲线表示。
电场与磁场的指向呈90度角,如下图所示(电场是纵轴E上的波,磁场是横轴M上的波)。
把磁场和电场分开似乎不可能,因为当其中一个场振动时,另一个也会振动。
所以有时候我们会把它们统称为“电磁场”
,而不是相互关联的两个场。
你可以想象,用于描述这些交叠场的数学方法极其复杂。
空间中的每一个点都需要被赋值,这些值告诉我们该点将如何影响入射的粒子。
我们可以想象场中的每个点上都有一个微小的箭头(即“矢量”
),它指向粒子被推的方向。
我们必须考虑电场矢量和与之成直角的磁场矢量,它们都会影响入射粒子的运动。
现在想象一下,当你移动一个磁体,在电磁场中产生了一个波,会发生什么?追踪无穷多个箭头,每个箭头的方向和大小都在改变,并且会旋转90度。
这不是简单的任务,尤其是对法拉第来说,他根本没有在学校里学过数学,除了分数,他什么都不会。
当人们开始对场论提出质疑的时候,年轻的苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦挺身而出,帮助法拉第计算出场论所需要的数学公式。
麦克斯韦方程有助于精确地预测电场和磁场的相互作用,而且方程与数据吻合。
法拉第对场的感情终于得到了回报,坦白说,这只是时间问题。
麦克斯韦方程也做出了一个惊人的预测。
它证明电磁波以极特殊的速度在空间中传播:299,792,458ms。
看起来很熟悉吗?当然,它就是光速。
光彩夺目
1864年某个周六的晚上(准确地说是4月11日),法拉第陪着他的朋友查尔斯·惠斯通去了皇家研究所的演讲厅。
本来惠斯通要做一个公开演讲,但他突然恐慌起来,撇下法拉第独自跑出了大楼。
为了不让听众失望,法拉第决定即兴演讲,阐述了他最近一直在思考的一个想法。
[1]
法拉第推测,粒子在物体内部舞蹈时,会产生电磁波,并向空间中传播,直到电磁波被我们的眼球截获,告知我们粒子的存在。
麦克斯韦方程与光速测量值太吻合了,这绝不是简单的巧合。
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