第三章第二节电磁波开拓史
要证明麦克斯韦理论的正确，就必须用实验证明电磁波的存在。因此，1879年，柏林普鲁士
科学院悬赏征求对电磁波的实验验证。
赫兹的发现
赫兹是亥姆霍兹的学生，亥姆霍兹很赏识他，师生间一生都保持着亲密的友谊。亥姆霍
兹把当时的电磁学领域称为“无路的荒原”，为自己定下了对这个领域进行全面研究的任务
，企图理清这种混乱状态；事实上，柏林科学院的悬赏征答题就是亥姆霍兹拟订的。受其影
响，赫兹深入研究了电磁理论。他决心进行科学院悬赏征答的实验。不过由于其他工作，这
件事一搁就是几年。
赫兹确证电磁波存在的实验是在1887～1888年完成的。他所用的电磁波发生器和检测器。左
边是发生器，由两个距离很近的小铜球各自通过长30 cm的铜棒与一个大铜球连接而成。两
个大铜球相当于电容器的两块极板，它们之间有电容，铜棒有电感。把感应圈的输出接到两
个小铜球上，对电容充电。到一定电压时，两个小铜球之间产生火花短路，发生器就成为一
个LC回路，电容上的电荷通过火花放电，产生频率很高(因为回路的电感、电容很小)的振荡
。
由于电容器的形状，电场弥漫在整个空间，产生向外传播的电磁波。右边是检测器，由一根
铜线弯成圆形(赫兹采用的半径是35 cm)，两端焊接两个铜球而成，二球之间的距离可以调
节。它也是一个振荡回路，两球间的电容就是回路的电容，回路的固有频率由其电感和电容
决定。为了检测时效果显著，把检测器调到与发生器谐振。这样，当电磁波到达时，检测器
的圆形铜线上感生出电动势，回路内产生强迫振荡。由于谐振，检测器内回路产生强烈的振
荡，这时，火花隙中会出现火花，就可检验电磁波的存在。
赫兹还通过把检测器移到不同的位置，测出电磁波的波长为66 cm，这是光波波长的106
倍。根据波长和计算出的振荡频率，可算出波速等于光速。
后来赫兹还实现了波的反射，验证了反射定律；并使原始波与反射波叠加产生了驻波，从而
确证发生了干涉。赫兹还让电磁波通过沥青棱柱发生折射，通过带孔的屏蔽观察到衍射，通
过平行的导线栅网产生偏振；还用柱面金属屏使电磁波聚焦。这些实验结果表明电磁波的性
质与光波相同。这样，赫兹就从实验上证明了麦克斯韦理论的正确，电磁理论开始被众多科
学家所接受。到19世纪末，麦克斯韦理论在电磁学中已占统治地位。
虽然赫兹青年时代学过工程，做电磁波实验时又是在工科大学任教授，但他追求的是对自然
基本法则的理解，对电磁波的实际应用并不关心。发现电磁波后，他转而深入研究麦克斯韦
理论和力学基本原理。加以他英年早逝，因此赫兹本人并没有考虑过用电磁波传递信息的可
能性。但是，缺口已经打开，条件已经成熟，赫兹已经替马可尼、波波夫等搭好了舞台，无
线电的发明乃是历史的必然。许多人投身于电磁波应用的研究,在赫兹去世后一两年内就拿
出了具体成果，并且一发而不可收，无线电电子学在整个20世纪内高速发展，造就了今天的
信息时代。
电磁波的前景
在1920年以前，人们只是掌握了无线电波的长波和中波波段，电磁波的应用也仅限于传递电
报、静止图像和少量的电话。1930年，人们掌握了短波。此后又开拓了超短波、微波和毫米
波领域，于是大容量的微波和卫星通信出现了。大致来说，几乎每隔十年人类就可开发并掌
握一个新的波段。
对于无线通信来说，信息要靠电磁波来传输。一般来说，电磁波的频率越高，可承载的
信息量也就越大。而频率越高，相应的波长就越短。人们致力于电磁波的开发，从长波、中
波到短波、超短波、微波，目的就是为了传送更多的信息。
麦克斯韦在预言电磁波的存在时，也做出了“光也是电磁波”的著名论断。1865年，麦
克斯韦在《电磁场的力学理论》中指出：光和电磁波是同一实体的属性的表现，光是一种按
照电磁定律在场内传播的电磁扰动。自此，麦克斯韦在科学史上第一次揭示了光的本质，即
光也是电磁波，是一种波长更短的电磁波。
