实验 17．4

莱顿瓶是荷兰莱顿大学的几位科学家在 1745 年制造的，它由一只普通的玻璃圆筒制成，内壁和外壁都贴上一层银箔构成一个电容器。内层银箔和一根伸出瓶口外的带有金属球的金属棒相连接，莱顿瓶能聚集大量电荷。取两个相同的莱顿瓶：一只莱顿瓶的外层银箔和一个带有金属球的矩形金属棒制成的框相连接；在另一只莱顿瓶的内、外层银箔上分别连接着两根金属棒，在两根棒之间接入一个可移动的带有氖管的金属棒。莱顿瓶是电容器、金属棒构成的矩形线框，是电感器，所以这两个电路都是 LC 振荡电路。

首先让莱顿瓶甲充电，当两金属球之间的电压达到一定值时，金属球间开始放电，出现电火花，这时移动莱顿瓶乙矩形线框中的可移动的带有氖管的金属棒，当两个矩形线框的大小相同时，氖管发光（图 17-5）。

图 17-5

改变带氖管的莱顿瓶乙的位置，发现在周围距离不太远的各个位置上都能看到氖管发光。

莱顿瓶乙氖管发光，它的能量显然是由莱顿瓶甲传播过来的。

在电磁场理论的研究中，英国物理学家麦克斯韦在 19 世纪 60 年代指出：在变化的电场周围会产生磁场，在变化的磁场周围会产生电场。周期性变化的电场周围会产生周期性变化的磁场，而周期性变化的磁场周围又会产生周期性变化的电场。这样就形成了变化电场和变化磁场的不可分割的统一体，叫做电磁场。周期性变化的电场和周期性变化的磁场的交替产生，并从发生区域向周围空间传播，就形成电磁波。

麦克斯韦还从理论研究中发现，在真空中电磁波的传播速度跟光速相等，它的传播速度

c＝3.00×108m／s。

1888 年，德国物理学家赫兹（1857～1894），利用莱顿瓶所做的实验发现了电磁波，并证实了电磁波的传播速度就是光速，使麦克斯韦的理论为实验所证实。

电磁波在形式上与机械波十分相似，同样可用频率、波长、波速、振幅等来描述，但在本质上完全不同。机械波只能在弹性介质中传播，而电

磁波却能在真空中以光速 c 传播。电磁波在空气中的传播速度略小于 c，但一般仍可按 c 计算。在机械波通过的地方使介质中各点的位移在作周期性的变化；而在电磁波通过的地方，却使空间各点的电场强度 E 和磁感强度 B 作周期性的变化。

电磁波的波长、波速和频率同样存在着下列关系，即电磁波的波长

λ＝ f 。

例如，我国广播电台所发射的电磁波的频率范围是在 535～1605kHz，即其波长范围是在 560.7～186.9m。