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无线局域网基础知识:赫兹与微波

来源:互联网  宽屏版  评论
2008-05-31 18:32:24

在微波通信中,电磁波的单位是赫兹(Hz)。德国物理学家赫兹关于电磁波的实验,为微波技术的发展开拓了新的道路,构成了现代文明的骨架,后人为了纪念他,把频率的单位定为赫兹。让我们从下面的故事中来了解一下这位伟大的物理学家。

赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时,年仅37岁,这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世,进行科学研究不足15年,然而却建立了永垂青史的功绩。

赫兹以前,由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论,因为未经一系列的科学实验证实,始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理,是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波,使假说变成了现实。

要获得电磁波,就必须建立一个辐射电磁波源,这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒,赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下,赫兹很快制成了电磁波辐射源,当时它被称作赫兹振荡器。

当实验设备基本备齐以后,赫兹投入了实验过程。这时,他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授,每周需承担20几节课的教学任务,这使他只能从课余挤时间进行实验。

这一天,赫兹正在上课。“今天的课就讲到这里,再见,先生们!”赫兹教授说完,急忙将几页记得密密麻麻的记录纸预备好,焦虑地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时,这段时间应该好好的利用,再作一次实验。

“卡尔,我们开始吧!”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹作试验的唯一场所,因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方实在是太小了。

赫兹习惯性地首先检查谐振器,将谐振器放到高振荡器有一定距离的地方,使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始,赫兹和技师卡尔马上忙碌起来,过了一个多小时,火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况,都进行检查后仍然毫无结果,他们疲惫不堪地坐在桌旁。

赫兹已经记不得这是第几次失败了。从一开始实验,他就像与成功无缘似的,麦克斯韦预言过,电磁振荡波一样可以折射、反射,具有波的一切属性。

在这个房间,他借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场,就是电磁波。可是,现在他想证实电磁波具有像光一样的反射性能,他打算把反射的电磁波记录下来,然而却一直没有成功。

冥思苦想,新的思路终于诞生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素,加大每秒钟振荡的次数,赫兹终于证实了电磁波具有光一样的反射性能。在以后的工作中,赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象,并且证实了它们的传播速度等于光速,这样,赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。

1898年,赫兹在应邀担任波恩大学物理学教授的赴任途中,欣闻自己的著作《论电力射线》已经出版,感到无限欣慰。

发现电磁波产生的巨大影响,连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年,有人问他,电磁波是否可以用作无线电通讯,赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子,却很快在异地开花结果了。

在发现电磁波不到6年,意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现了无线电传播,并很快投入实际使用。其他利用电磁波的技术,也像雨后春笋般相继问世。无线电报(1894年)、无线电广播(1906年)、无线电导航(1911年)、无线电话(1916年)、短波通讯(1921年)、无线电传真(1923年)、电视(1929年)、微波通讯(1933年)、雷达(1935年),以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。

在微波通信中,电磁波的单位是赫兹(Hz)。德国物理学家赫兹关于电磁波的实验,为微波技术的发展开拓了新的道路,构成了现代文明的骨架,后人为了纪念他,把频率的单位定为赫兹。让我们从下面的故事中来了解一下这位伟大的物理学家。 赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时,年仅37岁,这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世,进行科学研究不足15年,然而却建立了永垂青史的功绩。 赫兹以前,由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论,因为未经一系列的科学实验证实,始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理,是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波,使假说变成了现实。 要获得电磁波,就必须建立一个辐射电磁波源,这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒,赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下,赫兹很快制成了电磁波辐射源,当时它被称作赫兹振荡器。 当实验设备基本备齐以后,赫兹投入了实验过程。这时,他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授,每周需承担20几节课的教学任务,这使他只能从课余挤时间进行实验。   这一天,赫兹正在上课。“今天的课就讲到这里,再见,先生们!”赫兹教授说完,急忙将几页记得密密麻麻的记录纸预备好,焦虑地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时,这段时间应该好好的利用,再作一次实验。   “卡尔,我们开始吧!”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹作试验的唯一场所,因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方实在是太小了。 赫兹习惯性地首先检查谐振器,将谐振器放到高振荡器有一定距离的地方,使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始,赫兹和技师卡尔马上忙碌起来,过了一个多小时,火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况,都进行检查后仍然毫无结果,他们疲惫不堪地坐在桌旁。 赫兹已经记不得这是第几次失败了。从一开始实验,他就像与成功无缘似的,麦克斯韦预言过,电磁振荡波一样可以折射、反射,具有波的一切属性。   在这个房间,他借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场,就是电磁波。可是,现在他想证实电磁波具有像光一样的反射性能,他打算把反射的电磁波记录下来,然而却一直没有成功。 冥思苦想,新的思路终于诞生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素,加大每秒钟振荡的次数,赫兹终于证实了电磁波具有光一样的反射性能。在以后的工作中,赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象,并且证实了它们的传播速度等于光速,这样,赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。 1898年,赫兹在应邀担任波恩大学物理学教授的赴任途中,欣闻自己的著作《论电力射线》已经出版,感到无限欣慰。 发现电磁波产生的巨大影响,连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年,有人问他,电磁波是否可以用作无线电通讯,赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子,却很快在异地开花结果了。 在发现电磁波不到6年,意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现了无线电传播,并很快投入实际使用。其他利用电磁波的技术,也像雨后春笋般相继问世。无线电报(1894年)、无线电广播(1906年)、无线电导航(1911年)、无线电话(1916年)、短波通讯(1921年)、无线电传真(1923年)、电视(1929年)、微波通讯(1933年)、雷达(1935年),以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。
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