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赫兹与微波
在微波通信中,电磁波的单位是赫兹(Hz)。德国物理学家赫兹关于电磁波的实验,为微波技术的发展开拓了新的道路,构成了现代文明的骨架,后人为了纪念他,把频率的单位定为赫兹。让我们从下面的故事中来了解一下这位伟大的物理学家。
赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时,年仅37岁,这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世,进行科学研究不足15年,然而却建立了永垂青史的功绩。
赫兹以前,由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论,因为未经一系列的科学实验证明,始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理,是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波,使假说变成了现实。
要获得电磁波,就必须建立一个辐射电磁波源,这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒,赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下,赫兹很快制成了电磁波辐射源,当时它被称作赫兹振荡器。
当实验设备基本备齐以后,赫兹投入了实验过程。这时,他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授,每周需承担20几节课的教学任务,这使他只能从课余挤时间进行实验。
这一天,赫兹正在上课。“今天的课就讲到这里,再见,先生们!”赫兹教授说完,急忙将几页记得密密麻麻的记录纸准备好,焦急地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时,这段时间应该好好的利用,再作一次实验。
“卡尔,我们开始吧!”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹作试验的唯一场所,因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方实在是太小了。
赫兹习惯性地首先检查谐振器,将谐振器放到高振荡器有一定距离的地方,使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始,赫兹和技师卡尔立刻忙碌起来,过了一个多小时,火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况,都进行检查后仍然毫无结果,他们疲惫不堪地坐在桌旁。
赫兹已经记不得这是第几次失败了。从一开始实验,他就像与成功无缘似的,麦克斯韦预言过,电磁振荡波一样可以折射、反射,具有波的一切属性。
在这个房间,他借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场,就是电磁波。可是,现在他想证明电磁波具有像光一样的反射性能,他打算把反射的电磁波记录下来,然而却一直没有成功。
冥思苦想,新的思路终于诞生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素,加大每秒钟振荡的次数,赫兹终于证明了电磁波具有光一样的反射性能。在以