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无线电波的传播特性

时间:2010-05-14 17:07来源:未知 作者:admin 点击:
无线电通信就是不用导线,而利用电磁波振荡在空中传递信号,天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化,从而把辐射的能量传播至远方。

在莫尔斯和贝尔先后发明了有线电报和电话之后,很多科学家对电磁现象大量研究。直到1831年,在英国,法拉弟首先发现了电磁感应现象,并且预言:电与磁的传播是和光一样的一种波。

  英国科学家麦克斯韦从1850年就开始对法拉弟提出的课题展开研究。他总结了前人的研究成果,用数学方法对法拉弟的电磁场思想做了严格的论证,并在1864年做出“电与磁的交替转化过程,是一种波的传播形式,是一种光波”的论断,他称这种波为电磁波。

  在麦克斯韦首先提出电磁理论后,又过了24年,才由德国伟大的物理学家赫兹通过实验证实了麦氏理论的正确。赫兹设计了一个能够接收电火花的装置,结构极简单。把一根导线弯成圆形,使两端之间仅留一微小的间隙,称它为“共振子”。“共振子”为什么也有火花发生呢?赫兹认为,这一定是电振荡以电磁波形式通过空间传播过去的。赫兹于1888年公布了自己的实验结果,证实了电磁波的存在。

  赫兹的实验成果震惊了世界,许多科学家继续开展对电磁波的研究。1890年,法国物理学家布朗利发现,将金属粉末即紧缩成块,但是它的电阻减小了,使电流容易通过。这种装有金属粉未的玻璃管被称为“布朗利管”,又称“粉末检波器”,它接收电磁波的灵敏度比赫兹的“共振子”要高得多。

  1894年,20岁的意大利青年马可尼从杂志上读到悼念赫兹的文章和他生前的感人事迹,受到极大启发:“如果利用赫兹发现的电磁波,不需要导线也可以实现远距离通信了”。马可尼为自己的大胆设想所激动下宏愿,决心开拓无线电通信事业,把赫兹的研究成果付诸实际应用。在家人的支持下,马可尼就在自己家中进行实验,他用赫兹的火花放电器作发射机,用布朗利的金属粉未检波器作接收机经过一个多月的努力,终于完成了电磁波的发送和接收实验,并在实验中发现,利用天线可使发射距离增加。经过反复试验、改进,在1895年,马可尼成功地进行了约3公里的无线电通信。几乎与马可尼同时,俄罗斯军官波波夫也研制成功了一台无线电收发报机。

  然而,马可尼向意大利政府提出的专利申请却未被获准。1896年,马可尼回到他母亲的故乡英国。他在英国不仅得到了无线电通信发明专利,而且受到学术界的高度重视。1897年,在伦敦设立了马可尼无线电报公司。后来,马可尼利用大型发射天线杆成功地进行了飞越多佛尔海峡的无线电通信实验,建立起英、法两国的无线电联络。1901年12月12日,马可尼又完成了自英国到加拿大,横越大西洋的无线电通信实验,并取得圆满成功。据说,当时马可尼的实验采用的是用风筝悬挂天线的方式。

  由于马可尼发明了无线电报装置,实现了人类史上第一次远距离无线电通信,为此,他在1909年荣获诺贝尔物理学奖,与波波夫同被人们誉为“无线电之父”。
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