в каком году открыл и история применения

Люди знакомы с электрическими и магнитными явлениями еще со времен античности. Древние люди видели молнию и имели знания о магнитах, которые притягивали ряд металлов. Багдадская батарейка, придуманная 4 тысяч лет назад, считается одним свидетельств того, что люди были знакомы с электричеством. Тем не менее, до начала девятнадцатого века электричество и магнетизм рассматривались отдельно. Так кто и когда создал теорию электромагнитного поля?

Содержание

Дата создания теории электромагнитного поля

Датскому физику Эрстеду удалось установить, что проводник, по которому перемещается электрический ток, провоцирует отклонение указателя магнитного компаса, расположенного около проводника. Это произошло в 1819 году. Благодаря этому был сделан вывод о том, что между магнетизмом и электричеством есть определенная взаимосвязь.

Французский ученый Ампер в 1824 году описал взаимодействие проводника тока и магнитного поля. В 1831 году английскому ученому Фарадею удалось экспериментальным путем выявить и математически описать явления электромагнитной индукции. В 1864 году Максвелл создал теорию электромагнитного поля.

Теория Максвелла

Этот ученый создал теорию, по которой электрическое и магнитное поля считаются элементами одного целого. Причем они взаимосвязаны друг с другом. Эти составляющие считаются компонентами электромагнитного поля. Учение Максвелла с общей точки зрения позволяло объяснить результаты всех предыдущих исследований в сфере электродинамики.

Помимо этого, из теории Максвелла вытекало, что любые перемены в электромагнитном поле служат порождением электромагнитных волн, которые распространялись в диэлектрической среде. Причем это происходило с конечной скоростью. На этот показатель влияет магнитная и диэлектрическая проницаемость среды.

В условиях вакуума теоретическое значение скорости было приближено к экспериментальным оценкам скорости света, которые удалось получить к тому моменту. Это давало Максвеллу возможность выдвинуть гипотезу, что свет представляет собой одно из проявлений электромагнитных волн. Через некоторое время теория ученого нашла подтверждение.

Уникальные эксперименты на пути к формированию теории

Открытие электромагнитных волн считается прекрасным примером взаимодействия между теоретическими знаниями и экспериментальными исследованиями. Он демонстрирует, как физика объединяет совершенно разнородные на первый взгляд свойства – магнетизм и электричество. В них удалось обнаружить разные стороны единого физического явления – электромагнитного взаимодействия.

С теоретической точки зрения существование электромагнитных волн предсказал Максвелл. Есть предположение, что впервые сведения об этом появились в 1862 году в работе ученого, которая называлась «О физических силовых волнах».

Исследователь с большим уважением перевел на математический язык картинки Фарадея, которые описывали магнитные и электрические явления. Также он проанализировал и упорядочил достижения других исследователей.

К сожалению, Максвелл умер слишком рано и не застал достоверное экспериментальное подтверждение своих расчетов. Опыты в сфере электромагнетизма провел Генрих Герц. Через 20 лет после создания теории Максвелла ученый выполнил серию опытов. Это позволило ему показать создание и прием электромагнитных волн.

Влияние на открытие столпов науки: Герца, Томпсона и Фарадея

Сам термин «поле» первым ввел Фарадей. Это произошло в 1845 году во время проведения исследований диамагнетизма. Именно этому ученому удалось выявить эффект слабого отталкивания магнитом определенных веществ.

Изначально Фарадей воспринимал поле только как вспомогательный термин. По сути, он считал его сеткой координат, которую образовывали магнитные силовые линии. Она применялась для обозначения характера движения тел около магнитов. К примеру, кусочки диамагнитных веществ – в частности, висмута, передвигались из зон концентрации силовых линий в область их разрежения и размещались перпендикулярно по отношению к линиям.

Чуть позже в 1851-1852 годах термин «поле» стал эпизодически применять английский физик Уильям Томсон. Он сделал это при математическом обозначении результатов ряда опытов Фарадея.

Впоследствии Генрих Рудольф Герц экспериментальным способом подтвердил электромагнитную теорию света Максвелла и привел доказательства наличия электромагнитных волн.

В 1888 году появилась работа Герца «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении». После ее публикации физики по всему миру начали повторять опыты Герца. Это привело к широкому распространению такого понятия, как «волны Герца».

Итоговая работа цикла «О лучах электрической силы», которая была представлена ученым в 1888 году на собрании Берлинской академии наук, стала настоящей сенсацией. Именно этот год считают датой открытия электромагнитных волн. Герцу удалось подтвердить теорию, созданную Максвеллом, экспериментальным способом.

Применение открытия в радио и телеграфии

Изобретение радио и телеграфа было бы невозможным без создания теории электромагнитного поля. В 1845 году английский ученый Майкл Фарадей сделал важное открытие, которое отразилось на дальнейшем развитии науки. Исследователю удалось установить существование электромагнитного поля.

Через 20 лет английский ученый Джеймс Максвелл разработал теорию электромагнитного поля и определил, что скорость электромагнитных волн совпадает со скоростью света. Его исследования имели большое значение для развития физики и стали основой для создания теории относительности.

Еще через 20 лет Герц сконструировал генератор и резонатор электромагнитных колебаний. Благодаря этому ему удалось показать наличие электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. Можно сказать, что это устройство и стало прообразом радио. Однако прибор Герца был способен принимать и передавать электромагнитные сигналы на незначительном расстоянии – оно составляло не больше нескольких метров.

Радиопередачу в миллиметровом диапазоне показали в Индии. Это произошло в ноябре 1894 года – годом раньше, чем этого добился Александр Попов. Авторство индийского изобретения принадлежит ученому по имени Джагадиш Чандра Боше.

Если смотреть на ситуацию с технических позиций, Попов и Маркони не придумали ничего нового. Они только создали устройство, используя в качестве основы открытия своих предшественников. При этом следует отметить, что идея радио пришла исследователям в голову приблизительно в одинаковое время.

Интересные факты о жизни ученого

Ученым, который первым сформулировал теорию электромагнитного поля, был Максвелл. Он прожил не слишком длинную жизнь, однако успел сделать много важного.

Ниже приведены наиболее примечательные и важные факты из биографии великого ученого:

1. Воспитанием мальчика занимался отец. Джеймс потерял мать в возрасте 8 лет.
2. Будущий ученый увлекался музыкой. Ему нравилось петь шотландские песни, подбирая к ним на гитаре собственный аккомпанемент.
3. Максвелла считают создателем теории смешения цветов. До этого ученые были уверены, что получить белый цвет можно путем смешивания синего, желтого и красного. Однако Максвелл опроверг это мнение. Опыты исследователя показали, что смешивание желтого и синего дает не зеленый, а розовый цвет. К тому же ученый доказал, что базовыми цветами являются синий, красный и зеленый.
4. Первая цветная фотография была сделана Максвеллом в 1860 году.
5. Исследователь в совершенстве знал много языков. Он владел латынью, итальянским, английским, греческим, французским и немецким языками.
6. Ученый обладал скромным и застенчивым характером. Он предпочитал находиться в одиночестве. После развода с женой нелюдимость ученого усугубилась. Максвелл полностью отдалился от друзей.
7. Джеймс Максвелл скончался в 48 лет. Причиной ранней смерти исследователя стал рак.
8. В честь ученого назвали единственную составляющую планеты Венера. Ею стал горный хребет Максвелла.

Теория электромагнитного поля считается важным открытием, которая внесла существенный вклад в развитие физики. Его автором считается Максвелл. На основании исследований Фарадея английскому физику удалось сделать математическое описание теории. Дальнейшее совершенствование его разработок сделал Герц. Этот великий немецкий ученый подтвердил теорию Максвелла экспериментальным путем.

Возникновение и развитие теории электромагнитного поля.

Курс истории физики

Возникновение и развитие теории электромагнитного поля

Гипотеза поперечных световых волн Френеля поставила перед физикой ряд трудных проблем, касающихся природы эфира, т. е. той гипотетической среды, в которой распространяются световые колебания. Перед этими проблемами отступили на задний план и вопросы, касающиеся природы материальных частиц, испускающих световые волны, и задача отыскания механизма излучения в атомах и молекулах.

Нужно было ответить на такие вопросы: в каком направлении совершаются колебания в линейно поляризованной волне? Почему нет продольных световых волн и какими свойствами должен обладать эфир, чтобы допускать только поперечные волны? И наконец, как ведет себя эфир по отношению к телам, движущимся через него?

В послефренелевской оптике поискам ответов на эти вопросы было уделено значительное внимание. При ответе на первый вопрос было сделано две гипотезы: гипотеза Френеля и гипотеза Франца Неймана (1798—1895). Согласно гипотезе Френеля, световые колебания в линейно поляризованной волне происходят в направлении, перпендикулярном направлению плоскости поляризации. При этом эфир в весомых телах и свободный эфир отличаются своей плотностью, упругость же его остается неизменной. По гипотезе Неймана, колебания эфира совершаются в плоскости поляризации, эфир в весомых телах и свободный эфир различаются упругостью, а не плотностью.

Для объяснения поперечности световых волн предлагались различные гипотезы: гипотеза абсолютно несжимаемого эфира, эфира, подобного сапожному вару, — твердому для быстрых изменений и текучему для медленных изменений, эфира как среды, наполненной гироскопами, и т. д. и т. п. По отношению к движущимся телам эфир рассматривался как неподвижная среда, как среда, частично увлекаемая телами, как среда, полностью увлекаемая. Все эти странные, противоречивые гипотезы отнимали у физиков немало сил, и все же ученые даже не ставили такого вопроса: а не бесплодны ли эти попытки? Существует ли вообще эфир?

Существование эфира казалось несомненным после крушения корпускулярной теории света. Должна же быть среда, в которой распространяются световые колебания. «Явления света после неудачной «теории истечения» объясняются как колебания малейших частиц светящихся тел — колебания, которые передаются волнами эфира». Такими словами начинал раздел «физическая оптика» своего учебника «Введение в акустику и оптику» А. Г. Столетов. И это была общепринятая точка зрения. Столетов далее в нескольких пунктах обосновывает «необходимость допустить эту особую среду», т. е. эфир. Он уже знает об электромагнитной теории света, знает, что «световые волны суть поперечные волны «электрических колебаний» эфира, и хотя для него еще неясно, в чем состоит механизм этих колебаний, тем не менее он не сомневается в том, что носителем этих колебаний служит эфир.

Лекции по акустике и оптике Столетов читал в 1880—1881 гг. «Введение в акустику и оптику» вышло в 1895 г. В 1902 г. вышла вторая часть «Курса физики» Н.А.Умова. В ней раздел, посвященный оптике, начинался словами: «Еще сравнительно недавно тонкая невесомая материя, проникающая тела и наполняющая все пространство, называемая эфиром, считалась местом исключительно одних световых явлений.

В настоящее время мы рассматриваем свет только как частный случай явлений, возможных в эфире».

За год до выхода в свет «Введения » Столетова, в 1894 г., был издан на немецком языке курс электричества П. Друде(1863—1906), носящий заглавие «физика эфира на электромагнитной основе». В 1901—1902 гг. Г. А.Лоренц читал в Лейденском университете курс лекций «Теория и модели эфира». Они были изданы на голландском языке в 1922 г., в английском переводе в 1927 г. и на русском языке в 1936 г., т. е. тогда, когда эфир был давно уже похоронен теорией относительности. Лоренц в заключительных словах своих лекций осторожно писал: «В последнее время механическое объяснение происходящих в эфире процессов все более отступает на задний план». Однако он полагал, что механические аналогии «все же сохраняют некоторое значение» «Они,— писал Лоренц,— помогают нам думать о явлениях и могут явиться источником идей для новых исследований».

Эта надежда Лоренца была опрокинута развитием современной теоретической физики, выбросившей за борт наглядные модели и заменившей их математическим описанием. Парадоксальным является тот исторический факт, что этот процесс перехода к математическому описанию начал Максвелл, закладывавший основы своей электромагнитной теории, разрабатывая конкретные механические модели процессов в эфире. Обсуждая эти модели, Максвелл пришел к установлению уравнений, отражающих немеханические процессы электромагнитных явлений. Подводя в «Трактате по электричеству и магнетизму» итоги своих многолетних исследований по теории электричества и магнетизма, Максвелл констатирует, что «внутренние взаимосвязи различных отраслей подлежащей нашему изучению науки значительно более многочисленны и сложны, чем любой до сих пор разработанной научной дисциплины», в том числе, очевидно, и механики. Более того, Максвелл пишет, что законы науки об электричестве, «по-видимому, указывают на особую ее важность как науки, помогающей объяснить природу». Значит, наряду с механикой теория электричества, по Максвеллу, является фундаментальной наукой, «помогающей объяснить природу». «Исходя из этого, — говорит Максвелл, — мне представляется, что изучение электромагнетизма во всех его проявлениях как средство движения науки вперед всегда приобретает особую важность».

Со времени гениальных открытий фарадея широко продвинулось дело технических приложений электричества. К моменту создания «Трактата» получил широкое распространение электромагнитный телеграф, появились линии дальней связи: трансатлантический кабель, связавший Европу и Америку (1866), индоевропейский телеграф, связавший Лондон и Калькутту (1869), линия связи Европы с Южной Америкой (1872).

Появились и первые генераторы электрического тока: Кромвель и Варли (1866), Сименс (1867), Уитстон (1867), Грамм (1870—1871), атакже электродвигатели, начиная с двигателя русского академика Бориса Семеновича Якоби (1834) и кончая двигателем с кольцевым якорем Пачинотти (1860). Наступала эпоха электротехники. Но Максвелл имеет в виду не только и не столько быстрый прогресс электротехники. Электромагнитные процессы все глубже проникали в науку: в физику и химию. Наступала эпоха электромагнитной картины мира, сменившей механическую.

Максвелл ясно видел фундаментальное значение электромагнитных законов, осуществив грандиозный синтез оптики и электричества.

Именно ему удалось свести оптику к электромагнетизму, создав электромагнитную теорию света и проложив тем самым новые пути не только в теоретической физике, но и в технике, подготовив почву для радиотехники.

Джемс Клерк Максвелл принадлежал к знатному шотландскому роду. Его отец Джон Клерк, принявший фамилию Максвелл, был человеком с разносторонними культурными интересами, путешественник, изобретатель, ученый. 13 июня 1831 г. в Эдинбурге у Максвеллов родился сын Джемс, будущий великий физик. Он рос прирожденным естествоиспытателем. Отец поощрял любознательность сына, сам познакомил его с астрономией, учил наблюдать небесные светила в зрительную трубу. Он хотел готовить сына в университет дома, но переменил намерение и отдал его в Эдинбургскую академию, среднее учебное заведение типа классической гимназии, когда Максвеллу было 10 лет. До пятого класса Джемс учился без особого интереса. Лишь с пятого класса он увлекся геометрией, мастерил модели геометрических тел, придумывал свои методы решения задач. Еще будучи пятнадцатилетним учеником, он представляет в Эдинбургское Королевское общество исследование об овальных кривых. Этой юношеской статьей 1846 г. открывается двухтомное собрание научных статей Максвелла.

В 1847 г. Максвелл поступил в Эдинбургский университет. К этому времени его научные интересы определились, он увлекся физикой. В 1850 г. он сделал в Эдинбургском Королевском обществе доклад о равновесии упругих тел, в котором, между прочим, доказал известную в теории упругости и сопротивлении материалов «теорему Максвелла». В этом же году Максвелл переводится в Кембриджский университет, в знаменитый Тринити-колледж, воспитавший для человечества Ньютона и многих других известных физиков.

В 1854 г. Максвелл вторым выдерживает выпускной экзамен. Он пишет своему старшему другу Вильяму Томсону письмо, в котором сообщает, что, «вступив в ужасное сословие бакалавров», решил «вернуться к физике» и прежде всего «атаковать электричество». Он размышляет над кривизной поверхностей, цветным зрением и «Экспериментальными исследованиями Фарадея». Уже в 1855 г. он посылает в Эдинбургское Королевское общество доклад «Опыты по цвету», конструирует цветовой волчок, разрабатывает теорию цветного зрения. В этом же году он начал работать над мемуаром «О фарадеевых силовых линиях» (1855—1856), первую часть которого он доложил Кембриджскому философскому обществу в 1855 г.

В 1856 г. умирает отец Максвелла, бывший ему не только отцом, но и близким другом. В этом же году Максвелл получает профессуру в Абердинском университете в Шотландии. Новая должность и заботы о наследственном имении отнимали много времени. Тем не менее Максвелл интенсивно работает в науке. В 1857 г. он посылает фарадею свой мемуар «О фарадеевских силовых линиях», очень тронувший фарадея. «Ваша работа приятна мне и оказывает мне большую поддержку»,—писал он Максвеллу, Фарадей не ошибся: Максвелл оказал огромную поддержку его идеям, он достойно завершил дело фарадея.

Эйнштейн сравнивает имена Галилея и Ньютона в механике с именами фарадея и Максвелла в науке об электричестве. Действительно, аналогия здесь вполне уместна. Галилей положил начало механике, Ньютон ее завершил. Оба они отправлялись от системы Коперника, ища ее физическое обоснование, которое в конце концов и было найдено Ньютоном.

Фарадей по-новому подошел к изучению электричества и магнитных явлений, указывая на роль среды и вводя концепцию поля, описываемого им с помощью силовых линий. Максвелл придал идеям математическую завершенность, ввел точный термин «электромагнитное поле», которого еще не было у фарадея, сформулировал математические законы этого поля. Галилей и Ньютон заложили основы механической картины мира, фарадей и Максвелл—основы электромагнитной картины мира.

Электромагнитную теорию Максвелл развивает в работах «О физических линиях силы» (1861—1862) и «Динамическая теория поля» (1864—1865). Эти работы он пиеал уже не в Абердине, а в Лондоне, где получил профессуру в Кинг-колледже. Здесь Максвелл встретился и с фарадеем, который был уже стар и болен. Максвелл, получив данные, подтверждающие электромагнитную природу света, послал их фарадею. Максвелл писал: «Электромагнитная теория света, предложенная им (фарадеем) в «Мыслях о лучевых вибрациях» (Phil. Mag., май 1846) или «Экспериментальных исследованиях» (Ехр. Rec., p. 447), — это по существу то же, что я начал развивать в этой статье («Динамическая теория поля» —Phil. Mag., 1865), за исключением того, что в 1846 г. не было данных для вычисления скорости распространения. Дж.К.М.». Максвелл признавал приоритет Фарадея в этом открытии. Максвелл не мог знать о запечатанном письме фарадея 1832 г. и ссылался на его статью, опубликованную в 1846 г. Но он со всей определенностью утверждал, что фарадей уже высказал то, что он дал в своей «Динамической теории поля», за исключением количественных данных о совпадении скорости распространения света с постоянным отношением электромагнитной и электростатической единиц заряда и тока.

В 1865 г., когда появилась «Динамическая теория поля», с Максвеллом произошел несчастный случай во время верховой езды. Он оставляет профессуру в Лондоне и уезжает в свое имение Гленлэр, где продолжает статистические исследования, начатые им еще в 1859 г.

В 1871 г. произошло важное событие. На средства потомка известного ученого XVIII в. Генри Кавендиша— герцога Кавендиша была учреждена кафедра экспериментальной физики в Кембриджском университете и начата постройка будущей знаменитой лаборатории Кавендиша. Максвелл был приглашен первым профессором Кавендиша. 8 октября 1871 г.онпрочитал свою инавгуральную лекцию о функциях экспериментальной работы в университетском образовании. Лекция оказалась программой всей будущей деятельности лаборатории в обучении экспериментальной физике. В этой деятельности Максвелл видит требование времени.

«Мы должны начать в лекционном зале с курса лекций в какой-нибудь отрасли физики, пользуясь опытами как иллюстрацией, и закончить в лаборатории рядом исследовательских опытов». Максвелл высказывает важные мысли о назначении преподавателя. Главное для преподавателя — это сконцентрировать внимание студента на проблеме. Полемизируя с противниками экспериментального обучения, Максвелл заявляет, что если человек увлекается проблемой, вкладывает всю душу в разрешение ее, если он понял главную пользу математики в применении ее для объяснения природы, то не будет нанесен ущерб основной специальности, не смутят экспериментальные знания веру в формулы учебников, студент не будет чрезмерно утомляться.

Максвелл начал свою деятельность в Кембридже с чтения лекций по теплоте. Много времени он отдавал вопросам строительства и организации лаборатории. Он изучал опыт создания лабораторий за границей и в своей стране, посетил лабораторию Томсона, Кларендонскую лабораторию. Кларендонская лаборатория послужила в значительной мере образцом для Кембриджской. 16 июня 1874 г. произошло открытие лаборатории.

Лаборатория представляла собой основательное трехэтажное здание. В нижнем этаже были расположены комнаты для исследований по магнетизму, маятникам, теплоте. Здесь помещались кладовые, кухня, гостиная. На втором этаже — большая лаборатория, комната и лаборатория профессора, лекционная и комната для аппаратуры. На верхнем этаже были расположены лаборатория акустики, комнаты для вычислений и графических построений, лучистой теплоты, оптики, электричества и темная комната для фотографических работ. Все столы лаборатории покоились на балках, независимых от пола, что позволяло производить очень тонкие эксперименты. На крыше лаборатории был укреплен металлический шест. Все аудитории присоединялись к нему, так что в любой момент можно было измерить потенциал атмосферно-о электричества. Подъемные двери в полах лаборатории делали возможным тянуть провода между этажами, подвесить маятник Фуко и т. п. Конечно, во всех лабораториях были газ, вода, свет.

Спустя три года после открытия лаборатории Максвелл писал, что она включает все «инструменты, требуемые настоящим состоянием науки». Список этих приборов был опубликован. По поводу этого списка Дж. Дж. Томсон говорил в 1936 г.: «Это поразительный пример различия приборов, которые f огда считались совершенными, с теми, какие имеются сейчас».

Кавендишская лаборатория, ставшая впоследствии крупным центром физической науки, многим обязана своему первому профессору. У Максвелла была трудная задача—создание новой кафедры экспериментальной физики. Новое всегда с трудом пробивает себе дорогу. Наставники студентов последних курсов отговаривали их идти в лабораторию. Этим объясняется то, что на первых порах в лабораторию приходило мало людей. Сюда вначале пришли те, кто сдал математический грипос и желал получить навыки практической работы (В.Хик, Г. Кристал, С. Саундер, Д. Гордон, А. Шустер).

Так, Георг Кристал (1851-1911), позднее профессор математики Эдинбургского университета, проверял справедливость закона Ома (эксперимент, подобранный ему Максвеллом). Необходимость этой проверки возникла оттого, что были исследования, которые бросали тень сомнения на справедливость этого закона. Максвелл писал Кэмпбеллу, что Кристал «…непрерывно работал с октября, проверяя закон Ома, и Ом вышел из испытаний с триумфом».

Так же Кристал и С. Саундер в отчете Британской Ассоциации докладывали о результатах сравнения единиц сопротивления с единицами Британской Ассоциации—трудных исследования х, которые позднее продолжили Глазеб-рук и Флеминг. Позднее, в рэлеевское время, эти исследования распространились на всю область электрических измерений и сделали Кавендишскую лабораторию центром по установлению стандартов электрических единиц.

Вообще все работающие у Максвелла, прежде чем приступить к оригинальным исследованиям, проходили небольшой общий практикум, изучали приборы, измеряли время, учились делать отсчеты и др., т. е. Максвелл закладывал основы будущего общего практикума лаборатории.

Трудно переоценить значение деятельности Максвелла для будущего развития Кавендишской лаборатории. Вильям Томсон в 1882 г. писал: «Влияние Максвелла в Кембридже имело несомненный большой эффект в направлении математического обучения в более плодотворные каналы, чем те, в которых они текли многие годы. Его опубликованные научные статьи и книги, его работа как экзаменатора в Кембридже, его профессорские лекции — все содействовало этому эффекту. Но выше всего его работа в планировании и устройстве Кавендишской лаборатории. Здесь, в самом деле, взлет физической науки в Кембридже в течение последних десяти лет, и это целиком обусловлено максвелловским влиянием».

В должности кавендишского профессора Максвелл вел большую научную и педагогическую работу. В 1873 г. вышел его главный труд «Трактат по электричеству и магнетизму». Он начал писать популярное изложение своей теории «Электричество в элементарном изложении», но закончить его не успел. Будучи в должности кавендишского профессора, Максвелл извлек из архива неопубликованные работы Кавендиша, в том числе его работу, где он за несколько лет до Кулона открыл закон электрических взаимодействий. Максвелл повторил опыт Кавендиша с более точным электрометром и подтвердил закон обратной пропорциональности квадрату расстояния с высокой степенью точности. Мемуары Генри Кавендиша со своими комментариями Максвелл опубликовал в 1879 г. В этом же году 5 ноября Максвелл скончался от рака.

Максвелл был разносторонним ученым: теоретиком, экспериментатором, техником. Но в истории физики его имя прежде всего ассоциируется с созданной им теорией электромагнитного поля, которая так и называется теорией Максвелла или максвелловской электродинамикой. Она вошла в историю науки наряду с такими фундаментальными обобщениями, как ньютоновская механика, релятивистская механика, квантовая механика, и знаменовала собой начало нового этапа в физике. В соответствии с законом развития науки, сформулированным Аристотелем, она поднимала познание природы на новую, высшую ступень и вместе с тем была более непонятной, абстрактной, чем предшествующие теории, «менее явной для нас», по выражению Аристотеля.

Это обстоятельство обусловило сравнительно долгое неприятие теории Максвелла физиками, и только после опытов Герца началось ее признание. Она получила «права гражданства» в физике после опыта Майкельсона, после первых работ Лоренца по электронной теории. Таким образом, ее усвоение совпало с началом создания электронной и релятивистской физики. История созданной Максвеллом теории переплетается с историей этих областей физики, ведущих к ее современному состоянию.

Максвелл начал разрабатывать свою теорию в 1854 г. 20 февраля этого года он в письме к своему старшему другу В.Томсону пишет о своем намерении «атаковать электричество». В письме из Кембриджа от 13 ноября 1854 г. он пишет, что ему, «новичку в электричестве», удалось разрешить «огромную массу сомнений», используя немного простых идей. «Я достаточно легко получил фундаментальные принципы электричества напряжения» (т. е. электростатики), — говорит он и сообщает Томсону, что ему очень помогла аналогия с теплопроводностью, найденная Томсоном. Далее Максвелл сообщает, что хотя он восхищался, читая труды Ампера, но хотел бы сам исследовать его воззрения «философски». Ему кажется, что метод магнитных силовых линий фарадея очень полезен для этой цели, однако другие предпочитают пользоваться понятием непосредственного притяжения элементов тока. Максвелл разрабатывает картину магнитных силовых линий, генерируемых током, говорит о магнитном поле, вводит соответствующие понятия и пишет математические уравнения.

Мысли, высказанные Максвеллом в этом письме, были разработаны в первой его работе «О фарадеевских силовых линиях», написанной в Кембридже в 1855—1856 гг. Он ставит целью этой работы «показать, каким образом непосредственным применением идей и методов фарадея лучше всего могут быть выяснены взаимные отношения различных классов открытых им явлений». В работе «О фарадеевских силовых линиях» Максвелл строит гидродинамическую модель среды, передающей электрические и магнитные взаимодействия. Ему удается описать стационарные процессы с помощью наглядной картины движущейся жидкости. Заряды и магнитные полюса в этой картине представляют собой источники и стоки текущей жидкости. «Я старался, — писал Максвелл, — …представить математические идеи в наглядной форме, пользуясь системами линий или поверхностей, а не употребляя только символы, которые и не особенно пригодны для изложения взглядов фарадея и не вполне соответствуют природе объясняемых явлений».

Однако для описания индукционных процессов фарадеевского электротонического состояния модель оказалась непригодной, и Максвелл вынужден прибегнуть к математической символике. Он характеризует электротоническое состояние с помощью трех функций, которые называет электротоническими функциями или составляющими электротонического состояния. В современных обозначениях эта векторная функция соответствует вектору-потенциалу. Криволинейный интеграл этого вектора вдоль замкнутой линии Максвелл называет «полной электротонической интенсивностью вдоль замкнутой кривой». Для этой величины он находит первый закон электротонического состояния: «Полная электротоническая интенсивность вдоль границы элемента поверхности служит мерой количества магнитной индукции, проходящей через этот элемент, или, другими словами, мерой числа магнитных силовых линий, пронизывающих данный элемент». В современных обозначениях этот закон может быть выражен формулой:

где A — компонента вектора потенциала

в направлении элемента кривой dl, Bn ~ нормальная компонента вектора индукции В в направлении нормали к элементу поверхности dS.

Далее Максвелл пишет «уравнение магнитной проводимости»:

связывающее магнитную индукцию В с вектором напряженности магнитного поля Н.

Третий закон связывает напряженность магнитного поля Н с силой создающего ее тока I. Максвелл формулирует его так: «Полная магнитная интенсивность вдоль линии, ограничивающей какую-нибудь часть поверхности, служит мерой количества электрического тока, протекающего через эту поверхность». В современных обозначениях это предложение описывается формулой

,

которая ныне называется первым уравнением Максвелла в интегральной форме. Она отражает экспериментальный факт, открытый Эрстедом: ток окружен магнитным полем.

Четвертый закон — это закон Ома:

Для характеристики силовых взаимодействий токов Максвелл вводит величину, называемую им магнитным потенциалом. Эта величина подчиняется пятому закону: «Полный электромагнитный потенциал замкнутого тока измеряется произведением количества тока на полную электротоническую интенсивность вдоль цепи, считаемую в направлении тока:

».

Шестой закон Максвелла относится к электромагнитной индукции: «Электродвижущая сила, действующая на элемент проводника, измеряется производной по времени от электротонической интенсивности, независимо от того, обусловлена ли эта производная изменением величины или направления электротогмческого состояния». В современных обозначениях этот закон выражается формулой:

представляющей собой второе уравнение Максвелла в интегральной форме. Заметим, что электродвижущей силой Максвелл называет циркуляцию вектора напряженности электрического поля. Максвелл обобщает закон индукции фарадея — Ленца— Неймана, считая, что изменение во времени магнитного потока (электротонического состояния) порождает вихревое электрическое поле, существующее независимо от того, есть ли замкнутые проводники, в которых это поле возбуждает ток, или нет. Обобщения же закона Эрстеда Максвелл пока не дает.

формулировку шести законов Максвелл заканчивает следующими словами: «Я сделал попытку дать в этих шести законах математическое выражение той идеи, которая, по моему мнению, лежит в основе хода мыслей фарадея в его «Экспериментальных исследованиях». Это утверждение Максвелла совершенно справедливо, как справедливо и другое утверждение, что введение «математических функций для выражения фарадеевского электротонического состояния и для определения электродинамических потенциалов и электродвижущих сил» сделано им впервые.

Следующий шаг в развитии теории электромагнитного поля Максвелл сделал в 1861—1862 гг. , опубликовав ряд статей под общим заглавием «О физических силовых линиях». И здесь Максвелл прибегает к механической модели электромагнитного поля. Но эта модель значительно сложнее, чем картина поля скоростей движущейся жидкости, которую он разрабатывал в предыдущей работе. Максвелл разрабатывал эту модель, используя в полной мере свой талант механика и конструктора, и пришел к своим знаменитым уравнениям. «Максвелл,—писал Больцман, — нашел свои уравнения в результате стремления доказать при помощи механических моделей возможность объяснения электромагнитных явлений, исходя из концепции близко действия, и только эти модели впервые указали путь к тем экспериментам, которые окончательно и решительно установили факт близко-действия и в настоящее время образуют наиболее простой и наиболее достоверный фундамент найденных другим путем уравнений».

Найти уравнения Максвелла нетрудно, но «вывести» их невозможно, так же как невозможно вывести законы Ньютона. Конечно, и уравнения Ньютона и уравнения Максвелла могут быть выведены из других принципов, которые приходится принимать без доказательства, но эти принципы, как и сами уравнения Максвелла или Ньютона, представляют собой обобщения опыта. «Теория Максвелла — это уравнения Максвелла»,— сказал Герц.

В «физических линиях силы» Максвелл прежде всего обосновывает выражение силы, действующей на каждый элемент среды, в которой находятся заряды, токи, магниты. Максвелл мыслит среду заполненной молекулярными вихрями, силы, действующие в этой среде в одной и той же точке, зависят от направления, они носят, как мы теперь говорим, тензорный характер. Далее Максвелл записывает свои знаменитые уравнения. Новым по сравнению с работой о фарадеевских линиях силы здесь является четкое установление связи между изменениями магнитного поля и возникновением электродвижущей силы. Его уравнение (точнее, «триплет» уравнений для компонентов) определяет «отношения между изменениями состояния магнитного поля и электродвижущими силами, ими обусловленными».

Другой важной новостью является введение понятий смещения и токов смещения. Смещение, по Максвеллу,— это характеристика состояний диэлектрика в электрическом поле. Полный поток смещения через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, находящихся внутри поверхности. «Это смещение, — пишет Максвелл,—не представляет собой настоящего тока потому, что, достигнув определенной величины, оно остается постоянным. Но это есть начало тока, и изменения смещения образуют токи в положительном или отрицательном направлении в зависимости от того, увеличивается смещение или уменьшается». Так вводится фундаментальное понятие тока смещения. Этот ток, так же как и ток проводимости, создает магнитное поле. Поэтому Максвелл обобщает то уравнение, которое ныне называется первым уравнением Максвелла, и вводит в первую часть ток смещения. В современных обозначениях это уравнение Максвелла имеет вид:

Далее Максвелл считает поле носителем энергии, которая распространяется по всему объему. Энергия электрического поля выражается следующей формулой:

И наконец, Максвелл находит, что в его упругой среде распространяются поперечные волны со скоростью света. Этот фундаментальный результат приводит его к важному выводу: «Скорость поперечных волновых колебаний в нашей гипотетической среде, вычисленная из электромагнитных опытов Кольрауша и Вебера, столь точно совпадает со скоростью света, вычисленной из оптических опытов физо, что мы едва ли можем отказаться от вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений. Таким образом, в начале 60-х годов XIX в. Максвелл уже нашел основы своей теории электричества и магнетизма и сделал важный вывод о том, что свет представляет собой электромагнитное явление.

Продолжая разработку теории, Маквелл в 1864—1865 гг. опубликовал свою «Динамическую теорию поля». В этой работе теория Максвелла принимает завершенный вид и новый объект научного исследования, введенный фараде-ем, — электромагнитное поле — получает точное определение. «Та теория, которую я предлагаю, — пишет Максвелл, — может быть названа теорией электромагнитного поля, потому что она имеет дело с пространством, окружающим электрические или магнитные тела, и она может быть названа также динамической теорией, поскольку она допускает, что в этом пространстве имеется материя, находящаяся в движении, посредством которой и производятся наблюдаемые электромагнитные явления.

Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии».

Таково первое в истории физики определение электромагнитного поля, фарадей не употребляет термина «поле», он говорит о реальном существовании физических линий силы. Только со времени Максвелла в физике появляется понятие поля, которое служит носителем электромагнитной энергии.

Для описания поля Максвелл вводит скалярные и векторые функции координат. Векторы он обозначает заглавными буквами немецкого готического шрифта, но в вычислениях оперирует с их компонентами. Векторные уравнения он расписывает в координатах, получая соответствующие тройки («триплеты») уравнений.

В «Трактате по электричеству и магнетизму» он дает сводку главных величин, используемых в его электромагнитной теории. Термины, обозначения, самый смысл, вкладываемый Максвеллом в содержание вводимых понятий нередко значительно отличаются от современных. Так, величина «электромагнитный момент», или «электромагнитное количество движения» в точке, играющая в концепции Максвелла фундаментальную роль, в современной физике, является вспомогательной величиной, вектор — потенциалом А. Правда, в квантовой теории она вновь получила фундаментальное значение, но экспериментальная физика, радиотехника и электротехника придают ей чисто формальное значение.

В теории Максвелла эта величина связана с магнитным потоком. Циркуляция вектора-потенциала по замкнутому контуру равна магнитному потоку через поверхность, охватываемую контуром. Магнитный поток обладает инерционными свойствами, и электродвижущая сила индукции по правилу Ленца пропорциональна скорости изменения магнитного потока, взятого с обратным знаком. Отсюда напряженность индукционного электрического поля:

Максвелл считает это выражение аналогичным выражению для силы инерции в механике:

где

— механический импульс, или количество движения. Эта аналогия объясняет термин, введенный Максвеллом для вектор-потенциала. Сами уравнения электромагнитного поля в теории Максвелла имеют вид, отличный от современного.

В современной форме система уравнений Максвелла имеет следующий вид:

Этими уравнениями вектор магнитной индукции B и вектор напряженности электрического поля Е выражаются через векторный потенциал А и скалярный потенциал V. Максвелл выписывает далее выражение пондеромоторной силы f, действующей со стороны поля с магнитной индукцией В на единицу объема проводника, обтекаемого током с плотностью j:

К этому выражению он добавляет «уравнение намагничивания »:

и «уравнение электрических токов» (ныне первое уравнение Максвелла):

Связь между вектором смещения D и напряженностью электрического поля E у Максвелла выражается уравнением:

Максвелл выписывает далее закон Ома в дифференциальной форме:

Затем выписывает уравнение divD = р и уравнение где

,

а также пограничное условие:

Такова система уравнений Максвелла. Важнейший вывод из этих уравнений заключается в существовании поперечных электромагнитных волн, распространяющихся в намагниченном диэлектрике со скоростью: где

Этот вывод получен им в последнем разделе «Динамической теории поля», носящем название «Электромагнитная теория света». «…Наука об электромагнетизме, — пишет здесь Максвелл, — ведет к совершенно таким же заключениям, как и оптика в отношении направления возмущений, которые могут распространяться через поле; обе эти науки утверждают поперечность этих колебаний, и обе дают ту же самую скорость распространения». В эфире эта скорость с — скорость света (Максвелл обозначает ее V), в диэлектрике она меньше где

Таким образом, показатель преломления n, по Максвеллу, определяется электрическими и магнитными свойствами среды. В немагнитном диэлектрике где

Это знаменитое соотношение Максвелла.

В «Трактате» Максвелл пишет: «По теории, согласно которой свет есть электромагнитное возмущение, распространяющееся в той же самой среде, через которую распространяются другие электромагнитные действия, V должно быть скоростью света, численное значение которой может быть определено различными методами. С другой стороны, v — число электростатических единиц в одной электромагнитной единице и методы определения этой величины были описаны в предыдущей главе. Они являются совершенно независимыми методами определения скорости света. Следовательно, совпадение или несовпадение величины У и v обеспечивает проверку электромагнитной теории света».

Максвелл дает сводку определений V и v, из которой следует, что «скорость света и отношение единиц имеет тот же порядок величины». Хотя Максвелл не считает это совпадение достаточно точным, он надеется, что в дальнейших экспериментах соотношение между обеими величинами может быть определено более точно. Во всяком случае имеющиеся данные не опровергают теории. Но в отношении закона Максвелла дело обстояло хуже. Был один экспериментальный результат, полученный при определении диэлектрической проницаемости парафина. Она оказалась равной e = 1,975. С другой стороны, значения показателя преломления парафина для фраунгоферовых линий — A, D, H оказались равными п = 1,420 вместо

Эта разница достаточно велика, и ее нельзя отнести за счет ошибки наблюдения. Максвелл считал ее указанием на необходимость значительного улучшения теории строения вещества, «прежде чем мы сможем выводить оптические свойства тел из их электрических свойств». Это очень тонкое и глубокое замечание полностью оправдалось в истории физики.

Во времена Максвелла еще не была открыта длинноволновая область электромагнитного спектра и для нее, естественно, не были промерены значения показателя преломления. Однако в оптической области была уже обнаружена аномальная дисперсия, показавшая, что показатель преломления весьма сложным образом зависит от частоты. Требовались разносторонние экспериментальные и теоретические исследования, чтобы сказать со всей определенностью о справедливости закона Максвелла. Сам Максвелл был глубоко убежден в правильности своих выводов, и его не смущали отступления экспериментальных данных от теоретических значений. Он внимательно следил за исследованиями в этой области, хотя и предупреждал: «Мы едва можем надеяться даже на приблизительную проверку, если будем сравнивать результаты наших медленно протекающих электрических опытов со световыми колебаниями, совершающимися биллионы раз в секунду». Тем не менее он приветствовал результаты Больцмана, измерившего диэлектрические проницаемости газов и показавшего справедливость для ряда газов максвелловского соотношения n2 = е. Он включил результаты Больцмана в свой последний труд «Электричество в элементарном изложении», изданный посмертно. Сюда же включил и результаты русских физиков Н.Н.Шиллера (1848-1910) и П. А. Зилова (1850-1921).

Н. Н. Шиллер в 1872—1874 гг. измерял диэлектрическую постоянную ряда веществ в переменных электрических полях с частотой порядка 10 Гц. Для ряда диэлектриков он нашел приблизительное подтверждение закона n2 = е, но для других, например для стекла, расхождение было весьма значительным. П. А. Зилов в 1876 г. измерил диэлектрические постоянные для некоторых жидкостей. Для терпентина он нашел: е = 2,21, e(1/2) = 1,49, n = 1,456. Зилов прекрасно понимал, что длина электрических волн «бесконечно велика сравнительно с длиной световых волн», и закон Максвелла он формулирует так: «Квадратный корень из диэлектрической постоянной изолятора равняется его показателю преломления для лучей бесконечно длинной волны».

Н. Н. Шиллер и П. А. Зилов были учениками Столетова. Сам Столетов глубоко интересовался теорией Максвелла и предпринял измерение отношения единиц в целях подтверждения вывода Максвелла. В России теория Максвелла встретила сочувствие и понимание, и русские физики много способствовали ее успеху.

В теории Максвелла энергия распределена в пространстве с объемной плотностью. Очевидно, что электромагнитная волна, распространяясь в пространстве, несет с собой энергию. Максвелл утверждал, что, падая на поглощающую поверхность, волна производит давление на эту поверхность, равное объемной плотности энергии. Этот вывод Максвелла встретил критику со стороны В.Томсона (Кельвина) и других физиков. Как мы увидим далее, русский физик П.Н.Лебедев доказал правоту Максвелла.

Учение о движении энергии было разработано русским физиком Н.А.Умовым.

Н. А. Умов родился 23 января 1846 г. в семье симбирского врача. По окончании в 1863 г. Первой московской гимназии УМОВ поступил в Московский университет, который окончил в 1867 г. кандидатом. В 1871 г. Умов защищает магистерскую диссертацию «Теория термомеханических явлений в твердых упругих телах» и избирается доцентом Новороссийского университета в Одессе. В 1874 г. он защищает докторскую диссертацию «Уравнения движения энергии в телах». Диспут был трудным. Идея движения энергии казалась неприемлемой даже таким физикам, как А. Г. Столетов. В 1875 г. Умов становится экстраординарным, а в 1880 г. ординарным профессором Новороссийского университета. В 1893 г. он переезжает в Москву в связи с избранием его профессором университета. Через три года он занимает кафедру физики, освободившуюся после смерти Столетова.

Под руководством Умова проектируется и строится здание физического института университета. Умер Умов 15 января 1915 г.

В своей работе «Уравнения движения энергии в телах» Умов рассматривает движение энергии в среде с равномерным распределением энергии по всему объему, так что каждый элемент объема среды «заключает в данный момент определенное количество энергии». Умов обозначает объемную плотность энергии через Э, а через lx, 1y, lz — «слагающие по прямоугольным осям координат х, у и z скорости, с которой энергия движется в рассматриваемой точке среды». Умов устанавливает далее дифференциальное уравнение, которому подчиняется изменение плотности энергии Э во времени:

Так же как и Максвелл, Умов обозначает частные производные через

Сегодня мы пишем наоборот:

Таким образом, изменение энергии внутри объема определяется ее потоком через поверхность. Через каждую единицу поверхности в единицу времени течет количество энергии Эl„, равной нормальной составляющей вектора Э1 = =у. Этот вектор ныне называется вектором Умова.

17 декабря 1883 г. Рэлей представил Королевскому обществу сообщение Джона Пойнтинга (1852—1914) «О переносе энергии в электромагнитном поле». Это сообщение было прочитано Пойнтингом 10 января 1884 г. и опубликовано в трудах общества в 1885 г., т. е. спустя 11 лет после публикации Умова. Не зная этой публикации, появившейся в Одессе в 1874 г. отдельной брошюрой, Пойнтинг решает тот же вопрос применительно к случаю движения электромагнитной энергии. Исходя из максвелловского выражения для объемной плотности электромагнитной энергии, Пойнтинг находит теорему, которую формулирует следующим образом: «Изменение суммы заключенных внутри поверхности электрической и магнитной энергий в секунду вместе с теплом, развиваемым токами, равно величине, в которую каждый элемент поверхности вносит свою долю, зависящую от значений электрической и магнитной силы на этом элементе».

Это означает, что «энергия течет… перпендикулярно к плоскости, содержащей линии электрической и магнитной сил, и что количество энергии, пересекающее единицу поверхности этой плоскости в секунду, равно произведению: электродвижущая силах магнитная силах синус угла между ними, деленному на 4я, в то время как направление потока определяется тремя величинами — электродвижущей силой, магнитной силой и потоком энергии, связанными в правовинтовую связку».

В современных обозначениях вектор потока энергии Пойнтинга по модулю и направлению определяется выражением:

В нашей литературе этот вектор называют вектором Умова—Пойнтинга.

Говоря о достижениях теории близ-кодействия, к которым относится и теория Максвелла, не следует забывать, что эта теория не пользовалась поддержкой большинства ведущих физиков. Максвелл в предисловии к первому изданию своего «Трактата по электричеству и магнетизму», датированном 1 февраля 1873 г., писал, что метод фа-радея равноправен методу математиков, трактующих электричество в терминах действия на расстоянии. «Я нашел,— писал Максвелл, — что результаты обоих методов вообще совпадают, так что ими объясняются одни и те же явления и обоими методами выводятся одни и те же законы». Однако он подчеркивает, что плодотворные методы, найденные математиками, «могут быть выражены в терминах представлений, заимствованных у фарадея, много лучше, чем в их первоначальной форме». Такова, по мнению Максвелла, теория потенциала, если потенциал рассматривать как величину, удовлетворяющую дифференциальному уравнению в частных производных. Максвелл предпочитает и защищает метод фарадея. «Этот путь, хотя он и может показаться в некоторых частях менее определенным, находится, как я думаю, в более верном соответствии с нашими действительными познаниями как в том, что он утверждает, так и в том, что он оставляет нерешенным». Заканчивая свой трактат разбором теории дальнодействия, Максвелл указывает, что все они находились в оппозиции к концепции поля, были «против предположения о существовании среды, в которой распространяется свет». Но Максвелл утверждает, что концепция дальнодействия неизбежно сталкивается с вопросом: «Если что-то распространяется на расстояние от одной частицы к другой, то в каком оно будет состоянии, когда оно покинуло одну частицу и не достигло еще другой?». Максвелл считает, что единственно разумным ответом на этот вопрос является гипотеза промежуточной среды, передающей действие одной частицы на другую, гипотеза близко действия. Если принять эту гипотезу, то она, как думает Максвелл, «должна занять видное место в наших исследованиях, и мы должны попытаться составить себе мысленное представление о всех деталях этого действия». «И это было, — заканчивает Максвелл, — моей постоянной целью в этом трактате».

Таким образом, уже в «Трактате» Максвелл констатирует наличие серьезной оппозиции среди сторонников дальнодействия новым идеям. Он ясно чувствует, что новая концепция поля означает поднятие нашего понимания электромагнитных явлений на новый высший уровень, и в этом он, безусловно, прав. Но этот новый уровень, вводя неясную, не ощутимую непосредственно нами концепцию поля, уводит нас дальше от обычных чувственных пред ставлений, от привычных понятий Повторилось еще раз указание Аристотеля, что познание идет к «более явному по природе», но «менее явному для нас». Потребовались новые результаты, чтобы теория Максвелла стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Герц.

Герц. Генрих Рудольф Герц родился 22 февраля 1857 г. в семье адвоката позже ставшего сенатором. В эпоху Гер ца в объединенной Германии интенсивно развивались промышленность, наука и техника. В Берлинском университете Гельмгольц создал мировую научную школу, под его руководством был выстроен в 1876 г. физический институт. ( О создании и устройстве физического института Гельмгольца см. в кн.: Лебединский А.В. и др. Гельмгольц.—М.: Наука 1966, с. 148-153. ) Тогда же Вернер Сименс (1816-1892) интенсивно работал в области электротехники сильных токов. Сименс был организатором крупнейших электротехнических фирм «Сименс и Гальске», «Сименс и Шункерт». Он был вместе с Гельмгольцем одним из инициаторов создания физико-технического института, высшего метрологического учреждения Германии. Друг и родственник Сименса, Гельмгольц был первым президентом этого института.

В среду этих лидеров немецкой науки и техники вошел и Герц. По окончании в 1875 г. гимназии Герц учился сначала в Дрезденском, а потом в Мюнхенском высшем техническом училище. Но скоро он понял, что его призвание — наука, и перешел в Берлинский университет, где изучал физику под руководством Гельмгольца.

Герц был любимым учеником Гельмгольца, и именно ему Гельмгольц поручил проверить экспериментально теоретические выводы Максвелла. Герц начал свои знаменитые опыты, будучи профессором Высшей технической школы в Карлсруэ, и заканчивал их в Бонне, где был профессором экспериментальной физики.

Возникновение и развитие теории электромагнитного поля

 Со времени гениальных открытий Фарадея широко продвинулось дело технических приложений электричества. К моменту создания «Трактата по электричеству и магнетизму» Дж. Максвелла получил широкое распространение электромагнитный телеграф, появились линии дальней связи: трансатлантический кабель, связавший Европу и Америку (1866), индоевропейский телеграф, связавший Лондон и Калькутту (1869), линия связи Европы с Южной Америкой (1872).

 Появились и первые генераторы электрического тока, а также электродвигатели. Наступала эпоха электротехники. Электромагнитные процессы все глубже проникали в науку: в физику и химию. Наступала эпоха электромагнитной картины мира, которая должна была сменить механическую.

 Максвелл ясно видел фундаментальное значение электромагнитных законов, осуществив грандиозный синтез оптики и электричества. Именно ему удалось свести оптику к электромагнетизму, создав электромагнитную теорию света и проложив тем самым новые пути не только в теоретической физике, но и в технике, подготовив почву для радиотехники.

 

Максвел считал поле носителем энергии, которая распространяется по всему объему. Он нашел, что в его упругой среде распространяются поперечные волны со скоростью света. Этот фундаментальный результат привел его к важному выводу: «Скорость поперечных волновых колебаний в нашей гипотетической среде, вычисленная из электромагнитных опытов Кольрауша и Вебера, столь точно совпадает со скоростью света, вычисленной из оптических опытов Физо, что мы едва ли можем отказаться от вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений».

 

Таким образом, в начале 60-х годов XIX в. Максвелл уже нашел основы своей теории электричества и магнетизма и сделал важный вывод о том, что свет представляет собой электромагнитное явление.

 

Электромагнитная картина мира

 В самом начале XX в. возникает новая общая физическая концепция, новые представления о картине мира, в основе которых лежит электромагнитная теория материи. Но, в отличие от предыдущих общих концепций, эта новая физическая концепция не могла не только долго продержаться, в виде основы мироздания, но даже сколько-нибудь широко развиться.

 

Контрольные вопросы

 

1.     В чём проблема части и целого?

2.     Что такое структура?

3.     Атомистика и холизм.

4.     Электромагнитные волны.

5.     Электромагнитная картина Мира.

 

 

Лекция 6. Микромир

Оптика

 

В начале XIX в. развернулись интенсивные исследования открытых ранее явлений интерференции, дифракции и поляризации света (О. Френель, Т. Юнг, Э. Малюс и др.). Эти явления не находили объяснения в рамках геометрической оптики, необходимо было рассматривать свет в виде поперечных волн. Так возникла волновая оптика. Первоначально полагали, что световые волны – упругие волны в некоей среде (мировом эфире), которая будто бы заполняет все мировое пространство. В 1864 г. английский физик Джеймс Клерк Максвелл создал электромагнитную теорию света, согласно которой волны света – это электромагнитные волны, попадающие в соответствующий диапазон длин волн.

 

Исследования, выполненные в начале XX в., показали, что для объяснения некоторых явлений, например, фотоэффекта, необходимо представить световой пучок в виде потока своеобразных частиц – световых квантов, или, иначе говоря, фотонов. Заметим, что еще 200 лет назад И. Ньютон придерживался аналогичной точки зрения на природу света в своей «теории истечения света» (хотя, конечно, ньютоновские корпускулы не имеют ничего общего с фотонами). Теперь представления о световых квантах изучает квантовая оптика.

 Квантовая оптика соответствует наиболее последовательному с физической точки зрения рассмотрению оптических явлений. При определенных условиях (когда фотоны сильно концентрируются в каких-то состояниях) поток фотонов уподобляется световой волне. Волновая оптика оказывается, таким образом, своеобразным предельным случаем квантовой оптики. Если при этом можно пренебречь (по условию рассматриваемой задачи) длиной волны света, как если бы она обратилась в нуль, то волновая оптика «переходит» в геометрическую оптику. Следовательно, геометрическая оптика является своеобразным предельным случаем волновой оптики.

 Удивительно, насколько велика роль оптики в развитии современной физики. Оптические представления и модели используются в электронике и ядерной физике. Существуют электронная оптика и нейтронная оптика; созданы электронный микроскоп и нейтронное зеркало. Разработаны оптические модели атомных ядер.

 Оптика переживает сегодня период бурного развития, которое дало изобретение интенсивных источников когерентного света – лазеров. Появилась возможность использовать когерентные свойства света. Благодаря появлению лазеров стали развиваться – нелинейная оптика, голография, радиооптика, фемтосекундная оптика, адаптивная оптика и др.

 Радиооптика возникла на стыке радиотехники и оптики. Она исследует оптические методы передачи и обработки информации. Эти методы обычно сочетают с традиционными электронными методами. В результате сложилось научно-техническое направление, называемое оптоэлектроникой. Передача световых сигналов по диэлектрическим волокнам составляет предмет волоконной оптики. Используя достижения нелинейной оптики, можно исправлять (корректировать) волновой фронт светового пучка, искажающийся при распространении света в той или иной среде, например в атмосфере или в воде. В результате возникла и интенсивно развивается так называемая адаптивная оптика. К ней тесно примыкает зарождающаяся на наших глазах фотоэнергетика, занимающаяся, в частности, вопросами эффективной передачи световой энергии по лучу света.

 

Современная лазерная техника позволяет получать световые импульсы длительностью порядка всего лишь фемтосекунды (10^-15 сек. ). Такие импульсы оказываются уникальным «инструментом» для исследования целого ряда быстропротекающих процессов в веществе, и, в частности, в биологических структурах (например, для исследования процессов фотосинтеза). Возникла и развивается пикосекундная оптика; к ней тесно примыкает фотобиология. Можно без преувеличения сказать, что широкое практическое использование достижений современной оптики – обязательное условие научно-технического прогресса.

 

5 ученый, внесший вклад в теорию электромагнитного поля

Помимо упомянутого ученого Ганс Христиан Эрстед также внес свой вклад в развитие теории электромагнитных волн. Майкл Фарадей (1791-1867) Родившийся в семье кузнеца, британский изобретатель, Фарадей особенно известен своими открытиями электромагнитной индукции и вращения, теорией поля, диамагнетизацией и магнитооптическим эффектом. Впервые опубликованная в 1941 году, классическая электромагнитная теория Джулиуса Стрэттона была опорой для поколений студентов, исследователей и ученых. Лайнус Полинг. Электромагнитные волны образуются, когда электрическое поле вступает в контакт с магнитным полем. Какие 3 ученых внесли вклад в клеточную теорию? История электричества и магнетизма 1820 Электромагнетизм, ток 1826 Сопротивление (токи, вызывающие тепло) 1830 Индуктивность, электромагнитная теория 1855 Электромагнитная индукция 1883 Система переменного тока. Следовательно, число типа атомов равно числу типа материи. Арабский ученый Ибн аль-Хайтам утверждает, что зрение возникает из-за попадания лучей в глаз (интромиссионистская теория). Джеймс Кларк Максвелл — Джеймс Кларк Максвелл — один из ученых, занимающихся электромагнитной теорией. Он разработал теорию, объясняющую электромагнитные волны. 1. Мы прославляем его Электромагнитную теорию: три тома идей, методов и понимания с математической, физической и инженерной точек зрения — как продиктовано Дж. К. Максвеллом FRS, но интерпретировано, переформулировано и расширено Хевисайдом для продвижения искусства и науки электротехники. ожидания. Среди положений его теории были (1) электромагнитные волны распространяются со скоростью света и (2) что свет существует в той же среде, что и . На протяжении всей истории было бесчисленное множество ученых, чей вклад, как большой, так и малый, был важен для человечества, и в ближайшие годы мы определенно можем ожидать, что последуют еще многие имена. 1855. Какие три ученых внесли вклад в клеточную теорию? Ганс Кристиан Эрстед (датский физик и химик) 14 августа 1777 — 9 марта, 1851. Он обнаружил, что в сочетании электрические поля и магнитные поля. Главное меню; по школе; по названию литературы; по теме; Решения для учебников Эксперты-репетиторы зарабатывают. (1801) поддерживают волновую теорию Гюйгенса. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) соглашается: «Нет последовательных или достоверных научных доказательств проблем со здоровьем, вызванных воздействием радиочастотной энергии, излучаемой сотовыми телефонами». 5G будет использовать частоты, которые уже включены в действующие федеральные правила, поэтому не возникает никаких новых проблем с безопасностью. Квантовая теория — это теоретическая основа современной физики, объясняющая природу и поведение материи и энергии на атомном и субатомном уровне. Свет также можно описать как волны — волны изменяющихся электрических и магнитных полей, которые распространяются наружу от своих источников. Орфографии. Фарадей, ставший одним из величайших ученых XIX в.го века, начал свою карьеру как химик. Джон Далтон. Люди тоже спрашивали. . Электромагнетизм — это явление, связанное с взаимодействием между электрическим полем и магнитным полем. Тепловое излучение было исследовано в Германии. Эта теория света известна как «принцип Гюйгенса». Он показал, как провод с током ведет себя как магнит. Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это классическое переиздание оригинала содержит предисловие к классическому переизданию доктора Дональда Дж. Дадли, в котором подробно описывается вклад книги в эту область, а также файл формата . Авогадро родился 9 августа., 1776, Италия. Максвелл также использовал свои четыре уравнения для расчета скорости этих волн, получив: v = 1 √ε0μ0 v = 1 ε 0 μ 0. Цезий и рубидий. впервые выдвинул идею о том, что вся материя состоит из мельчайших неделимых частиц, называемых атомосами. Наука; Ссылка; Происхождение Вселенной, объяснение. В частности, классическая теория электромагнитных волн Максвелла усовершенствовала то, как ученые воспринимали свет, поскольку позже было подтверждено, что свет на самом деле… Генрих Рудольф Герц (1857–1894) был немецким физиком, который наиболее известен своими работами в области электромагнетизма. В 1865 году шотландский ученый Джеймс Максвелл предположил, что свет представляет собой электромагнитную волну; и что существуют другие электромагнитные волны, движущиеся со скоростью света. Многие в научном сообществе пытались доказать теорию Максвелла. Эта теория в первую очередь обсуждает отношения между электрическим полем и магнитным полем, основанные на предыдущих наблюдениях и экспериментах, связанных с электричеством, магнетизмом и оптикой вместе взятых. Эти волны, однако, не требуют среды. 7. Природа и поведение материи и энергии на этом уровне иногда называют квантовой физикой и квантовой механикой. Антуан Лавуазье. Электромагнитная теория. 6. Термины в этом наборе (5) Антон Ван Левенгук *Голландский ученый *Открыл бактерии под названием Animalcules в 1673 году *Жил с 1632 года. 20. Описание курса. 7. Джеймс Клерк Максвелл (родился 13 июня 1831, Эдинбург, Шотландия — умер 5 ноября 1879)., Кембридж, Кембриджшир, Англия), шотландский физик, наиболее известный своей формулировкой электромагнитной теории. Отто Ган (1879-1968) Ган был немецким химиком, открывшим деление ядер (1939). Английский ученый Майкл Фарадей (1791-1867) в Королевском обществе в Лондоне разработал идею электрического поля и изучил действие токов на магниты. Мальтус обнаружил, что человеческое население удвоится и утроится в течение следующих двадцати пяти лет. 21 мая 2022 г. . Учиться. С другой стороны, атом Дальтона является составной частью материи, и многие соединения образованы комбинацией ограниченного числа атомов. Электромагнетизм, наука о заряде и. Слева: портрет Вильгельма Конрада Рентгена, которому приписывают открытие рентгеновских лучей. Matthias Jakob Schleiden; 5 апреля 1804 — 23 июня 1881) — немецкий ботаник и один из основателей клеточной теории, наряду с Теодором Шванном и Дж. 1021 — Интромиссионистская теория. Это дало значение 310 740 000 м/с, что было близко к экспериментальным значениям скорости света того времени. электромагнитной теории. Он был первым, кто ускорил вымирание динозавров после того, как на Землю упал большой метеорит. Они распространяются со скоростью 3 000 000 000 метров в секунду в вакууме. 603: Электромагнитная теория I СОДЕРЖАНИЕ • Уравнения Максвелла: Введение; единицы; граничные условия. 1920 — домохозяйства начинают слушать музыку и голосовые передачи по кристаллическим и ламповым радиоприемникам. Самая популярная теория происхождения нашей Вселенной основывается на космическом катаклизме, не имеющем аналогов во всей истории, — на Большом взрыве. Учебные пособия. 5 ученых, внесших вклад в электромагнитную теорию. прия_лала. Сделано. Нажмите еще раз, чтобы увидеть термин . Аристотель (384-322 до н. э.) Ученик Платона и наставник Александра Македонского, Аристотель был гениальным греческим философом и ученым античной эпохи. Карл Линней. Точнее, он обнаружил, что плоскость вибрации . электричество и магнетизм, и его теория легла в основу работы других ученых, таких как Джеймс Клерк Максвелл, Уильям Томсон и другие. Джеймс Клерк Максвелл, шотландский физик, наиболее известный своей формулировкой электромагнитной теории. Форма электромагнитных волн, амплитуда которых ученые называют максимальной величиной». 8. Электромагнетизм очень широко используется в современной технике, а электромагнитная теория лежит в основе электроэнергетики и электроники, в том числе цифровой техники. Нажмите еще раз, чтобы увидеть термин . . Эксперименты это уже показали. Ученые, внесшие свой вклад в эволюцию. 1839 г.. 1897 — Гульельмо Маркони использует электромагнитные волны для радиосвязи. Он также изобрел микроволновую фазированную антенную решетку, которая имеет . 5 января 1753 г. Максвелл показал, что скорость распространения электромагнитного излучения идентична скорости распространения света, тем самым обнаружив тесную связь света с электричеством и магнетизмом. Он обнаружил, что комбинированные электрические поля и магнитные поля могут образовывать электромагнитные волны. Это было предсказание Максвелла о существовании электромагнитных волн. Он написал руководство по практической химии, раскрывающее его . Среди положений его теории были (1) электромагнитные волны распространяются со скоростью света и (2) что свет существует в той же среде, что и . Антон Ван Левенгук. Джин Ау Конг (Автор) 4.9из 5 звезд 6 оценок. Луис Альварес. 14. (1668) ученый, чьи эксперименты доказали, что личинки не появляются из гниющего мяса. 5 ученый, внесший вклад в электромагнитную теорию. Маттиас Шлейден. После открытия электрона электромагнитная теория стала составной частью теорий атомного, субатомного и субъядерного строения материи. Электромагнитная сила управляет всеми химическими процессами, возникающими в результате взаимодействия между электронами соседних атомов. Все те ученые, которые внесли свой вклад в эволюцию, имеют схожий взгляд на эволюцию, который заключается в вере в то, что эволюция действительно происходит как часть выживания. Поля и магнитные поля, которые должны существовать одновременно 13 июня 1831 года в Эдинбурге, Шотландия, умерло 5 ученых, внесших вклад в теорию электромагнитных волн. Проще говоря, меняющиеся электрические и магнитные поля. Андре-Мари Ампер (1775-1836) Майкл Фарадей (1791-1867) Родившийся в семье кузнеца, британского изобретателя, Фарадей особенно известен своими открытиями электромагнитной индукции и вращения, теории поля, диамагнетизации и магнитооптического эффекта. Около 150 лет назад Джеймс Клерк Максвелл, английский ученый, разработал научную теорию для объяснения электромагнитных волн. Захариас Янссен. Электромагнитная теория — это единая теория электромагнетизма, созданная Джеймсом Клерком Максвеллом. 1837–1839 гг. Сформулировал принцип электромагнитной индукции. Томсон и др. 10. 2. определил Закон Сохранения Материи обширными экспериментами. 1674 — 1683. Л. Меландер. . сил и полей, связанных с зарядом. Электромагнитное излучение отражается или поглощается в основном несколькими газами в атмосфере Земли, среди наиболее важных из которых являются водяной пар, углекислый газ и озон. Matthias Jakob Schleiden; 5 апреля 1804 — 23 июня 1881) — немецкий ботаник и один из основателей клеточной теории, наряду с Теодором Шванном и Дж. Фейман попал в список 10 величайших физиков всех времен журнала Physics World. «Анатомия электромагнитной волны» NASA Science. В 1678 году Гюйгенс предположил, что каждая точка, с которой встречается светящееся возмущение, превращается в источник самой сферической волны. Внес вклад в разработку уравнений, которые . Физик-теоретик Ричард Фейнман получил Нобелевскую премию по физике в 1965, вместе с Джулианом Швингером и Шиничиро Томонага за его исследования в области квантовой электродинамики. Ученым потребовалось немного больше времени, чтобы открыть свет с более высокой энергией (с более короткой длиной волны) в электромагнитном спектре. Не увенчались успехом оба начинания Герц был старшим из пяти! Теории электромагнитного поля (или «теории электромагнитного поля») сознания предполагают, что сознание возникает, когда мозг создает электромагнитное поле с определенными характеристиками. Он разработал множество научных методов и открытий, в том числе в оптике и цветах. Электромагнитная теория PHYS 401/402 Fall 2018 Lalith Perera, [email protected] Офис: Lewis 208 Часы работы: Пн, Вт Чт 15:00-16:00. Одно из знаковых открытий 19Физика 19 века осознала, что электричество, магнетизм и свет связаны между собой. Большинство современных физиков считают его ученым 19 века, оказавшим наибольшее влияние на физику 20 века, и ставят его в один ряд с сэром Исааком Ньютоном и Альбертом Эйнштейном. Ричард Оуэн. Соответствие. 1. Неподвижные заряды в системе создают электрическое поле, а движущиеся заряды в системе — магнитное поле. Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) Джеймс Клерк Максвелл был одним из величайших ученых девятнадцатого века. • Электростатика: теорема единственности; теорема Грина; калибровочные потенциалы; энергия • Краевые задачи электростатики: Метод образов; разделение переменных в декартовых, сферических полярных и цилиндрических полярных координатах. Отход от классических представлений начался в 1900 . В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию для объяснения электромагнитных волн. Это было предсказание Максвелла о существовании электромагнитных волн. Электромагнитные волны могут разделяться на диапазон частот, известный как электромагнитный спектр. Роберт Гук впервые описал и назвал клетки в 17 веке. Атомная теория. Сумма вторичных волн, являющихся результатом возмущения, определяет, какую форму примет новая волна. Чарльз Дарвин (1809 г.-1882) Дарвин разработал свою теорию эволюции на фоне неверия и скептицизма. . Гук, Шлейден, Шванн и Вирхов внесли свой вклад в доказательство клеточной теории и принципы клеточной теории. Учеными, внесшими вклад в клеточную теорию, были Шильден, Шванн и Вирхов. Луис Альварес получил известность, когда открыл слой иридия и свою теорию о динозаврах. Несмотря на успехи классической электромагнитной теории в изучении распространения, интерференции и рассеяния света, эксперименты, проведенные примерно в конце девятнадцатого и начале двадцатого века, привели к повторному введению корпускулярной теории, хотя и в форме отличается от предложенного Ньютоном. Кем был… Франческо Реди? Стэнли Миллер. Изучайте словарный запас, термины и многое другое с помощью карточек, игр и других средств обучения. Окончательно опровергнут Луи Пастером Матиасом Шлейденом: Электромагнетизм. Другим ученым, внесшим большой вклад в развитие теории электромагнитных волн, является Джеймс Клерк Максвелл. Национальная аэронавтика и космос. Поиск. Электромагнитная теория охватывает основные принципы электромагнетизма: экспериментальные основы, электростатику, магнитные поля постоянных токов, ЭДС движения. Несмотря на успехи классической электромагнитной теории в изучении распространения, интерференции и рассеяния света, эксперименты, проведенные примерно в конце девятнадцатого и начале двадцатого века, привели к повторному введению корпускулярной теории, хотя и в форме отличается от предложенного Ньютоном. Он также внес значительный вклад в области физики, математики, астрономии и др. Он также внес свой вклад в разработку атомной бомбы. Изучая население, он также обнаружил, что если . Он заметил, что электрические поля и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. 5. . В «Имперской науке» Брюс Хант подробно описывает, как стремление к быстрой связи из Лондона в Египет, а затем в Индию привело прогресс в физических науках к теории электромагнитного поля. В результате он смог. 2010. ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Ученые, внесшие вклад в разработку теории электромагнитных волн УЧЕНЫЙ Андре-Студия Ресурсы. Теодор Шванн. Обзор. 1663 — 1665. Некоторые излучения, например видимый свет, в значительной степени проходят (передаются) через атмосферу. Автор: Madelinekersey. Нажмите на карту, чтобы увидеть определение. Я не согласен, потому что мой дедушка Джеймс Клерк Максвелл — лучший ученый, потому что он внес свой вклад в разработку уравнений, показывающих взаимосвязь электричества и магнетизма! Это смещение фокуса произошло в результате тупика между электромагнитной теорией и статистической механикой из-за попыток понять излучение горячих тел. Джеймс Клерк Максвелл , шотландский физик, наиболее известный своей формулировкой. Эти области спектра с длинами волн, которые могут проходить через . Электромагнитный спектр. Команда математиков, которая впервые создала математику для «мантии-невидимки», объявленной физиками в октябре прошлого года, теперь показала, что ту же технологию можно использовать. Прочтите список 20 самых известных ученых, изменивших мир. Между 1900 и 1910 многие ученые, такие как Вильгельм Вин, Макс Абрахам, Герман Минковский или Густав Ми, считали, что все силы природы имеют электромагнитное происхождение (так называемое «электромагнитное мировоззрение»). Но, возможно, не так хорошо известно, что он также внес фундаментальный вклад в электромагнитную теорию света. Рудольф Вирхов. Писать. Датский ученый Эрстед в 1820 году показал, что ток создает магнитное поле. Взгляните на это. Это было связано с электронной теорией, разработанной между 1892 и 1904 Хендрика Лоренца. В конце девятнадцатого века исследования в области электромагнетизма переплелись с амбициями Викторианской Британской империи по прокладке глобальной сети подводных телеграфных кабелей. Разделы в этой статье: Между 1900 и 1910 годами многие ученые, такие как Вильгельм Вин, Макс Абрахам, Герман Минковский или Густав Ми, считали, что все силы природы имеют электромагнитное происхождение (так называемое «электромагнитное мировоззрение»). Из внутреннего лоскута. 5. Джордж Грин был первым, кто создал математическую теорию. Он собирал доказательства более 20 лет и опубликовал свои выводы в книге «Происхождение видов» (1859 г.).). Карточки. ЭМ волны — это волны сжатия. Альберт Эйнштейн — В. Электромагнетизм, наука о заряде, силах и полях. Он показал экспериментальные доказательства электромагнитных волн и их связи со светом! 1. Главная страница АААС | Американская ассоциация развития науки Томас внес свой вклад в теорию Дарвина, написав свое эссе о принципах народонаселения. 6. Джеймс Кларк Максвелл. Джеймс Кларк Максвелл — один из ученых, занимающихся электромагнитной теорией. электромагнитная индукция, уравнения Максвелла, распространение и излучение электромагнитных волн, электрические и магнитные свойства вещества, сохранение. Нажмите на карту, чтобы увидеть определение. Сьюзан Покетт и Джонджо Макфадден предложили теории электромагнитного поля; Уильям. Его статья «О физических силовых линиях», написанная в течение двух лет (1861–1862 гг.) и в итоге опубликованная в нескольких частях, представила его основную теорию электромагнетизма. Максвелл и Герц. Как здорово, но мой дедушка Генрих Рудольф Герц лучше всех! Майкл Фарадей (родился 22 сентября 179 г.1, Newington, Surrey, England — умер 25 августа 1867, Hampton Court, Surrey), английский физик и химик, многочисленные эксперименты которого внесли большой вклад в понимание электромагнетизма. Клеточная теория. Сила тяжести. 1860 г. — Электромагнитное поле. . Посмотреть ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.pptx от PH OPTICS AND в средней школе Тары. 1905 — Альберт Эйнштейн использует уравнения Максвелла, чтобы начать свою специальную теорию относительности. Вот пять ученых, которые внесли свой вклад в теорию электромагнитных волн, которые принимали участие в истории электромагнитных волн. 1. В эту теорию вовлечены четыре феномена. Это дало значение 310 740 000 м/с, что было близко к экспериментальным значениям скорости света того времени. Электричество и. следующие ученые своими совместными экспериментами доказали ложность теории спонтанного зарождения и помогли разработать клеточную теорию. Теория электромагнитных волн. Амедео Авогадро. Формальная теория, лежащая в основе этого электромагнитного излучения, была разработана Джеймсом Клерком Максвеллом в середине XIX века.й ст. Тест. ИГРАТЬ В. Единая единая теория. Направление электрического поля и магнитного поля всегда перпендикулярны друг другу. 2. Исаак Ньютон поступил в Кембриджский университет после окончания школы в 1661 году. Джон Мюррей. Вот пять ученых, внесших свой вклад в теорию электромагнитных волн, которые принимали участие в истории электромагнитных волн. Теоретики расходятся в том, как они связывают сознание с электромагнетизмом. Генри Осборн. Источник: Джеймс Клерк Максвелл 1831-1879 Андре-Мари Ампер 1775-1836 Ганс Христиан Эрстед 1777—1851 Показал, что провод с током ведет себя как магнит. Франсеско Реди. Этот скромный гений изобрел электродвигатель и кольцо Фарадея. Каковы наблюдения и выводы ученых о клетках? работы других ученых, таких как Джеймс Клерк Максвелл, Уильям. Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879 гг.)) был шотландский ученый, наиболее известный своей классической теорией электромагнитного излучения, впервые объединившей электричество, магнетизм и свет как разные проявления одного и того же явления. Это объединение Максвелла считается научной вехой, сравнимой с работой сделали Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн. Важно отметить, что приведенный выше список никоим образом не является исчерпывающим. Отход от классических представлений начался в 1900 году. 3. Маркус Роудс. Надеясь, что вы поняли их правильно. Максвелл также использовал свои четыре уравнения для расчета скорости этих волн, получив: v = 1 √ε0μ0 v = 1 ε 0 μ 0. Электромагнетизм. Максвелл понял значение работы Фарадея и понял, что скорость электромагнитных волн распространяется со скоростью света. Этот скромный гений изобрел электродвигатель и кольцо Фарадея. Он наиболее известен формулировкой теории электромагнетизма и установлением связи между светом и электромагнитными волнами. Он разработал теорию, объясняющую электромагнитные волны. Ни электрическое поле (как статическое, которое образуется, когда вы третесь ногами о ковер. 4. Какие 3 ученых внесли вклад в клеточную теорию? 1831: Фарадей и электромагнитная индукция. В 1845 году, всего 170 лет назад, Фарадей открыл, что магнитное поле Поле воздействовало на поляризованный свет — явление, известное как магнитооптический эффект или эффект Фарадея.Начал изучать 5 клеточную теорию ученого.Это было связано с теорией электрона, разработанной между 1892 и 1904 Хендрика Лоренца. 1. Магнетизм — это два аспекта электромагнетизма. 1957 — Sony начинает массовое производство доступных портативных транзисторных радиоприемников. Нажмите еще раз, чтобы увидеть термин . Его исследование показало, что магнитное поле, созданное вокруг проводника, несет постоянный ток, тем самым заложив основу для . Джеймс Клерк Максвелл объясняет, что электричество, магнетизм и свет — все это проявления одного и того же явления — . В течение 19 века клеточная теория была разработана в первую очередь немецким ботаником Маттиасом Шлейденом, немецким физиологом Теодором Шванном, наряду с . Роберт Гук. Вот пять ученых, внесших свой вклад в теорию электромагнитных волн, которые принимали участие в истории электромагнитных волн. 1. 1590. Он заметил, что электрические поля и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Вклад в клеточную теорию. Многие ученые сделали открытия, связанные с клеточной теорией, но обычно это трое ученых. Родившийся в 384 г. до н.э. Аристотель был биологом. Его статья «О физических силовых линиях», написанная в течение двух лет (1861–1862 гг.) и в итоге опубликованная в нескольких частях, представила его основную теорию электромагнетизма. В 1887 году Генрих Герц продемонстрировал существование волн, предсказанных Максвеллом, производя радиоволны в своей лаборатории. ПОЛНЫЙ РАССКАЗ. ЭМ волны распространяются с постоянной скоростью 3 х 107 м/с в вакууме.

Джеймс Клерк Максвелл | Королевское общество

Из Викисклада под лицензией CC-BY 2. 0.

Джеймс Клерк Максвелл FRSE FRS (13 июня 1831 — 5 ноября 1879) был шотландским ученым в области математической физики.

Его наиболее заметным достижением было формулирование классической теории электромагнитного излучения, впервые объединившей электричество, магнетизм и свет как проявления одного и того же явления. Уравнения Максвелла для электромагнетизма были названы «вторым великим объединением в физике» после первого, реализованного Исааком Ньютоном. Опубликовав в 1865 году «Динамическую теорию электромагнитного поля», Максвелл продемонстрировал, что электрические и магнитные поля распространяются в пространстве как волны, движущиеся со скоростью света. Максвелл предположил, что свет представляет собой волнистость в той же среде, которая является причиной электрических и магнитных явлений. Объединение световых и электрических явлений привело к предсказанию существования радиоволн. Максвелл помог разработать распределение Максвелла-Больцмана, статистическое средство описания аспектов кинетической теории газов. Он также известен тем, что представил первую долговечную цветную фотографию в 1861 году и за свою основополагающую работу по анализу жесткости стержневых каркасов (ферм), подобных тем, что используются во многих мостах. Его открытия помогли открыть эру современной физики, заложив основу для таких областей, как специальная теория относительности и квантовая механика. Многие физики считают Максвелла 19-йученый 19-го века, оказавший наибольшее влияние на физику 20-го века. Многие считают, что его вклад в науку не уступает вкладу Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна. В опросе тысячелетия — опросе 100 самых выдающихся физиков — Максвелл был признан третьим величайшим физиком всех времен, уступая только Ньютону и Эйнштейну. К столетию со дня рождения Максвелла Эйнштейн назвал работу Максвелла «самой глубокой и самой плодотворной из всех, что пережила физика со времен Ньютона».

Джеймс Клерк Максвелл в роли рефери

Судейский отчет Дж. К. Максвелла о «Магнитных наблюдениях…

1873 г.

Джеймс Клерк Максвелл как автор

О теории сложных цветов и связи…

1860 г.

Дж. К. Максвелл, «Динамическая теория электрохимического…

1864 г.

Судейский отчет Дж. Тиндаля о «Динамической теории …

1859 г.

Tyndall on ‘Dynamical theory of the electromagnetic field’ by J. C. Maxwell»> Судейский отчет Дж. Тиндаля о «Динамической теории …

1859 г.

Реферат У. Томсона (лорда Кельвина) по «Динамической теории электромагнитного поля» Дж. К. Максвелла

Отчет рефери У. Томсона (лорда Кельвина) о «Dyn…

1864 г.

Показать еще 1 результат

Джеймс Клерк Максвелл и электромагнитные поля

Джеймс Клерк Максвелл (1831 – 1879)

13 июня 1831 года родился шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл   . Его самым выдающимся достижением была формулировка набора уравнений, которые объединили ранее не связанные между собой наблюдения, эксперименты и уравнения электричества, магнетизма и оптики в непротиворечивую теорию. Согласно своей теории, он продемонстрировал, что электричество, магнетизм и свет являются проявлениями одного и того же явления, а именно электромагнитного поля. Это было названо «вторым великим объединением в физике» после первого, осуществленного Исааком Ньютоном.

«Второй закон термодинамики имеет ту же степень истины, что и утверждение, что если вы бросите полный стакан воды в море, вы не сможете снова получить тот же самый стакан воды».
– Джеймс Клерк Максвелл, в письме лорду Рэлею

Джеймс Клерк Максвелл Биография

Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге, Шотландия, в семье адвоката Джона Клерка Максвелла из Миддлби и Фрэнсис Кей. Мать Максвелла умерла, когда ему было всего восемь лет. В детстве он в основном получил образование в области религии и продолжил свою академическую карьеру в Эдинбургской академии. В 1847 году Максвелл поступил в Эдинбургский университет и изучал натурфилософию, моральную философию и ментальную философию. В Эдинбурге он учился у сэра Уильяма Гамильтона. В возрасте 18 лет, еще будучи студентом в Эдинбурге, он написал две статьи для трудов Эдинбургского королевского общества. В 1850 году Максвелл перешел в Кембриджский университет. Сначала он поступил в Питерхаус, но затем поступил в Тринити-колледж, потому что думал, что там будет легче получить стипендию. Максвелл завершил большую часть работы над своими электромагнитными уравнениями, когда был еще студентом. В 1854 году Максвелл получил второй лучший экзамен по математике за свой год.

О силовых линиях Фарадея

Сразу после окончания учебы он опубликовал научный трактат О силовых линиях Фарадея , в котором дал первое указание на свои исследования в области электричества, кульминацией которых стала самая важная работа в его жизни. . Всего несколько лет спустя он опубликовал работу «Об устойчивости колец Сатурна» , придя к выводу, что кольца Сатурна не могут быть жидкими или газообразными, а чтобы быть стабильными, они должны состоять из твердых фрагментов. Одной из самых важных областей исследований Максвелла стала кинетическая теория, и он внес значительный вклад в несколько важных экспериментов и тестов, которые он провел. Распределение Максвелла-Больцмана также явилось результатом его исследований по кинетической теории. Он описывал процент молекул, движущихся при определенной температуре с определенной скоростью, и изображал важную часть термодинамики.

Цветное зрение

«Цвет, как мы его воспринимаем, является функцией трех независимых переменных, по крайней мере трех, я думаю, достаточно, но время покажет, буду ли я процветать».
– Джеймс Клерк Максвелл, в письме Уильяму Томсону

С 1855 по 1872 год он опубликовал серию ценных исследований цветового зрения и цветовой слепоты с интервалами. Инструменты, которые он использовал для этих исследований, были простыми и полезными (например, цветные волчки). «За свои исследования состава цветов и другие вклады в оптику» он был награжден медалью Румфорда Королевским обществом в 1860 году. В 1856 году Максвелл был назначен на кафедру натурфилософии в Маришальском колледже в Абердине, которую он занимал до его слияния. с Королевским колледжем в 1860 году. В 1860 году Максвелл стал профессором Королевского колледжа в Лондоне. В 1861 году он был избран членом («Fellow») Королевского общества.

Электромагнитные поля

Несмотря на то, что Джеймс Клерк Максвелл сделал много влиятельных публикаций в различных областях науки, наиболее важной областью его исследований было электричество. Его величайшими результатами стало продолжение исследований Майкла Фарадея [2] и Андре-Мари Ампера [3] в области магнетизма и электричества. Он объединил их многочисленные дифференциальные уравнения с очень немногими, вошедшими в историю как уравнения Максвелла. При этом он поддержал гипотезу о тождестве электричества и магнетизма, получившую широкое распространение с начала XIX в.го века, с правдоподобной математической моделью. Уравнения Максвелла были опубликованы в 1864 году в Королевском обществе, членом которого Максвелл был в течение нескольких лет, и они описывают поведение магнитных и электрических полей и их взаимодействие с веществом. Также гениальный физик предсказал волны качающихся электрических и магнитных полей, движущихся в вакууме. Его предсказания позже были подтверждены Генрихом Герцем и отразили основы радиотехнологий.

Джеймс и Кэтрин Максвелл, 1869 г.

Теория кинетического газа

Одним из наиболее важных исследований Максвелла была теория кинетического газа. Начиная с Даниэля Бернулли[10], эта теория получила дальнейшее развитие в следующих исследованиях Джона Герапата, Джона Джеймса Уотерстона, Джеймса Прескотта Джоуля [11] и особенно Рудольфа Клаузиуса.[4] Он достиг такого совершенства, что его предсказательная точность не вызывала никаких сомнений. Максвелл, показавший себя блестящим экспериментатором и теоретиком в этой области, развил ее превосходным образом. В 1860 году Максвелл сформулировал кинетическую теорию газов, которая позже была обобщена Людвигом Больцманом.[12] Его формула, называемая распределением Максвелла, рассчитывает долю молекул газа, которые движутся с определенной скоростью при данной температуре. В кинетической теории газов температура и давление заставляют молекулы двигаться. Такой подход к объекту исследования обобщил прежние законы термодинамики и более подробно объяснил наблюдения и эксперименты. Работа Максвелла по термодинамике привела его к мысленному эксперименту, который стал известен как «Демон Максвелла». В 1865 году Максвелл переехал в Гленлэр в Кирккадбрайтшире, в поместье, которое он унаследовал от своего отца Джона Клерка Максвелла. В 1868 году он ушел с кафедры физики и астрономии в Королевском колледже в Лондоне.

Влияние и дальнейшая карьера

 К его последним научным вкладам относилась оценка работ Генри Кавендиша. [14] Кавендиш был влиятельным химиком и физиком 18 века. Максвелл узнал, что Кавендиш уже исследовал состав воды и плотность планеты Земля. Когда Максвелл умер в 1879 году в возрасте 48 лет, его преемником стал Джон Уильям Струтт, 3-й барон Рэлей. Сегодня Максвелл считается физиком 19 века, оказавшим наибольшее влияние на науку 20 века. Известно, что он построил мосты между математикой и физикой, и вскоре после его смерти его теории были приняты во всем мире.

Ссылки и дополнительная литература:

• [1] О’Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф., «Джеймс Клерк Максвелл», Архив истории математики MacTutor, , Сент-Эндрюсский университет, .
• [2] Жизнь, полная открытий — великий Майкл Фарадей 
• [3] Андре-Мари Ампер и электромагнетизм
• [4] Рудольф Клаузиус и термодинамика, SciHi Blog
• [5] Джеймс Клерк Максвелл в Wikidata
• [6] Работы Джеймса Клерка Максвелла или о нем в Internet Archive
• [7] «Опубликованные научные статьи и книги Джеймса Клерка Максвелла», Фонд Клерка Максвелла.