關(guān)于電磁學(xué)和波動(dòng)光學(xué)的課程論文

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

2、們對(duì)于它的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)而曲折的過程。一. 早期的電磁學(xué)研究早期的電磁學(xué)研究比較零散；下面按照時(shí)間順序?qū)⒅饕录谐鋈缦拢?1820 年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的小磁針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)線通電流時(shí)小磁針產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)。他重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，提出了磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系，即我們?cè)诟咧袑W(xué)習(xí)過的右手定則。后又發(fā)現(xiàn)了載流導(dǎo)線之間的相互作用問題。同時(shí)，他還發(fā)現(xiàn)如果給兩個(gè)螺線管通電流，它們就會(huì)象兩個(gè)條形磁鐵一樣相互吸引或者排斥。1822 年，安培在實(shí)

3、驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了電流產(chǎn)生磁力的基本定 律，即安培定律。該定律表明，兩個(gè)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(rèn)為磁鐵的磁力在本質(zhì)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(rèn)為在物體內(nèi)部的每個(gè)微粒都有一個(gè)環(huán)形電流，它們實(shí)際上就相當(dāng)于一個(gè)小磁針，當(dāng)這些小磁針的磁性排列一致時(shí)，就體現(xiàn)出宏觀磁性。這一假說在當(dāng)時(shí)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(yīng)，那么磁是否也會(huì)有電流效應(yīng)呢，根據(jù)物理的相互作用原理，這個(gè)結(jié)果 應(yīng)該是顯然的，因此不少人為此做了很多實(shí)驗(yàn)，試圖發(fā)現(xiàn)磁的電流效應(yīng)。但是這個(gè)現(xiàn)象直到奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的 10 多年后才被英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)。法拉第是一個(gè)偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他在電磁學(xué)方面的主要貢獻(xiàn)就是現(xiàn)在 稱之為法拉第電磁感應(yīng)定律并且提出了力線和場(chǎng)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(shí)驗(yàn)證明了 電不僅可以轉(zhuǎn)化為磁，磁也同樣可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡姟＿\(yùn)動(dòng)中的電能感應(yīng)出磁，同樣運(yùn)動(dòng)中的磁也能感應(yīng)出電。法拉第的發(fā)現(xiàn)為大規(guī)模利用電力提供了基礎(chǔ)后來人 們利用法拉第電磁感應(yīng)定律制造了感應(yīng)發(fā)電機(jī)，從此蒸氣機(jī)時(shí)代進(jìn)入了電氣化 時(shí)代。1831 年，法拉第證明了磁力線的存在。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，電荷或者磁極周圍充滿了向各個(gè)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(jīng)典著作《電磁學(xué)通論》

6、，建立了著名的麥克斯韋方程組，以非常優(yōu)美簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)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(chǎng)的動(dòng) 力學(xué)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(hào)都與現(xiàn)代采用的不一樣，經(jīng)后人加以整理，電磁場(chǎng)的方程得到進(jìn)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(rèn)為是與電獨(dú)立無關(guān)的現(xiàn)象，同時(shí)也由于磁學(xué)本身的發(fā)展和應(yīng)用。電磁學(xué)從原來互相獨(dú)立的兩門

7、科學(xué)(電學(xué)、磁學(xué))發(fā)展成為物理學(xué) 中一個(gè)完整的分支學(xué)科，主要是基于兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即電的流動(dòng)產(chǎn)生磁r＞R r 0 2???均勻帶電長(zhǎng)直圓柱體： 均勻帶電長(zhǎng)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(chǎng)的環(huán)流定理 靜電場(chǎng)的環(huán)流定理0 ? ? ? Lr d E七． 七．電勢(shì) 電勢(shì)? ? ? ?) 0 (0 araa d E qW V八． 八．電勢(shì)迭加定

8、理 電勢(shì)迭加定理點(diǎn)電荷電勢(shì)： 點(diǎn)電荷電勢(shì)： rq Va0 4?? ?點(diǎn)電荷系電勢(shì)： 點(diǎn)電荷系電勢(shì)： ? ? ? ?iiai a rq V V0 4??連續(xù)帶電體電勢(shì)： 連續(xù)帶電體電勢(shì)： ? ? ? ? rd dV Vqa a0 4??九． 九．幾種典型電場(chǎng)的電勢(shì) 幾種典型電場(chǎng)的電勢(shì)r≤R Rq0 4??均勻帶電球面 均勻帶電球面 V=r≥R rq0 4??二．對(duì)于光的認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)史 二．對(duì)于光的認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)史:最早的人們認(rèn)為光是由微粒構(gòu)成的，牛頓就