關于電磁學和波動光學的課程論文

1、關于電磁學和波動光學的課程論文摘要 摘要 在現(xiàn)今的電磁學是物理學的一個重要分支，有今天的地位它經過漫長的發(fā)展歷程。電磁學是一門既古老又現(xiàn)代的科學.人類在公元 500 年前就發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象,但是電磁學的發(fā)展和廣泛應用還是在 18 世紀以后. 18 世紀,人們通過對電和 磁的定量研究,發(fā)現(xiàn)了許多重要的規(guī)律.19 世紀,科學家們發(fā)現(xiàn)了電和磁的相互聯(lián)系,電磁感應、電磁場、電磁波等理論得到不斷發(fā)展和廣泛應用。光是人類和生物生存和發(fā)展所必需的，人

2、們對于它的認識卻經歷了漫長而曲折的過程。一. 早期的電磁學研究早期的電磁學研究比較零散；下面按照時間順序將主要事件列出如下： 1820 年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的小磁針偏轉的現(xiàn)象。當導線通電流時小磁針產生了偏轉。他重復了奧斯特的實驗，提出了磁針轉動方向與電流方向的關系，即我們在高中學習過的右手定則。后又發(fā)現(xiàn)了載流導線之間的相互作用問題。同時，他還發(fā)現(xiàn)如果給兩個螺線管通電流，它們就會象兩個條形磁鐵一樣相互吸引或者排斥。1822 年，安培在實

3、驗的基礎上發(fā)現(xiàn)了電流產生磁力的基本定 律，即安培定律。該定律表明，兩個電流元的作用力與它們之間距離的平方成反比，與庫侖定律很類似，但是它們作用力的方向卻要由右手定則來判斷。安培通過研究電流和磁鐵的磁力情況，他認為磁鐵的磁力在本質上和電流的磁力 是一樣的，提出了著名的安培分子電流假說。該假說認為在物體內部的每個微粒都有一個環(huán)形電流，它們實際上就相當于一個小磁針，當這些小磁針的磁性排列一致時，就體現(xiàn)出宏觀磁性。這一假說在當時不被人們看重，一

4、直到了 70年后人們才真的發(fā)現(xiàn)了這種帶電粒子，證明了安培假說的正確性。既然電流有磁效應，那么磁是否也會有電流效應呢，根據(jù)物理的相互作用原理，這個結果 應該是顯然的，因此不少人為此做了很多實驗，試圖發(fā)現(xiàn)磁的電流效應。但是這個現(xiàn)象直到奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的 10 多年后才被英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)。法拉第是一個偉大的實驗物理學家，他在電磁學方面的主要貢獻就是現(xiàn)在 稱之為法拉第電磁感應定律并且提出了力線和場的概念。前面提到的安培和奧斯特等人

5、的工作說明了電和磁之間存在著必然的聯(lián)系，法拉第用實驗證明了 電不僅可以轉化為磁，磁也同樣可以轉變?yōu)殡姟＿\動中的電能感應出磁，同樣運動中的磁也能感應出電。法拉第的發(fā)現(xiàn)為大規(guī)模利用電力提供了基礎后來人 們利用法拉第電磁感應定律制造了感應發(fā)電機，從此蒸氣機時代進入了電氣化 時代。1831 年，法拉第證明了磁力線的存在。從這個實驗說明，電荷或者磁極周圍充滿了向各個方向散發(fā)的這種力線。1873 年麥克斯韋完成了電磁理論的 經典著作《電磁學通論》

6、，建立了著名的麥克斯韋方程組，以非常優(yōu)美簡潔的數(shù)學語言概括了全部電磁現(xiàn)象，麥克斯韋 1864 年發(fā)表的著名論文《電磁場的動 力學理論》一文中提出了一套完整的方程組，他最是以分量形式給出的，而且 物理量的名稱和符號都與現(xiàn)代采用的不一樣，經后人加以整理，電磁場的方程得到進一步完善，形成如今稱為麥克斯韋方程組的形式。電磁波的發(fā)現(xiàn)由于歷 史上的原因，最早，磁曾被認為是與電獨立無關的現(xiàn)象，同時也由于磁學本身的發(fā)展和應用。電磁學從原來互相獨立的兩門

7、科學(電學、磁學)發(fā)展成為物理學 中一個完整的分支學科，主要是基于兩個重要的實驗發(fā)現(xiàn)，即電的流動產生磁r＞R r 0 2???均勻帶電長直圓柱體： 均勻帶電長直圓柱體：E=r≤R020 2 2 ????? ? Rr無限大均勻帶電平面： 無限大均勻帶電平面：0 2?? ? E六． 六．靜電場的環(huán)流定理 靜電場的環(huán)流定理0 ? ? ? Lr d E七． 七．電勢 電勢? ? ? ?) 0 (0 araa d E qW V八． 八．電勢迭加定

8、理 電勢迭加定理點電荷電勢： 點電荷電勢： rq Va0 4?? ?點電荷系電勢： 點電荷系電勢： ? ? ? ?iiai a rq V V0 4??連續(xù)帶電體電勢： 連續(xù)帶電體電勢： ? ? ? ? rd dV Vqa a0 4??九． 九．幾種典型電場的電勢 幾種典型電場的電勢r≤R Rq0 4??均勻帶電球面 均勻帶電球面 V=r≥R rq0 4??二．對于光的認識簡史 二．對于光的認識簡史:最早的人們認為光是由微粒構成的，牛頓就