赫茲與微波

在微波通信中，電磁波的單位是赫茲（Hz）。德國物理學家赫茲關(guān)于電磁波的實驗，為微波技術(shù)的發(fā)展開拓了新的道路，構(gòu)成了現(xiàn)代文明的骨架，后人為了紀念他，把頻率的單位定為赫茲。讓我們從下面的故事中來了解一下這位偉大的物理學家。

赫茲是一個短命的物理學家。他于1894年逝世時，年僅37歲，這無疑是物理學界的巨大損失。他從21歲考人柏林大學直到不幸去世，進行科學研究不足15年，然而卻建立了永垂青史的功績。

赫茲以前，由法拉第發(fā)現(xiàn)、麥克斯韋完成的電磁理論，因為未經(jīng)一系列的科學實驗證明，始終處于“預想”階段。把天才的預想變成世人公認的真理，是赫茲的功勞。赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波，使假說變成了現(xiàn)實。

要獲得電磁波，就必須建立一個輻射電磁波源，這個電磁波輻射源還應當有足夠的功率。名師出高徒，赫茲的恩師赫爾姆霍茨是一位理論和實驗俱佳的卓越物理學家。在他的指導和幫助下，赫茲很快制成了電磁波輻射源，當時它被稱作赫茲振蕩器。

當實驗設(shè)備基本備齊以后，赫茲投入了實驗過程。這時，他作為卡爾斯魯厄大學的年輕教授，每周需承擔20幾節(jié)課的教學任務，這使他只能從課余擠時間進行實驗。

這一天，赫茲正在上課。“今天的課就講到這里，再見，先生們！”赫茲教授說完，急忙將幾頁記得密密麻麻的記錄紙準備好，焦急地等待最后一個學生離開教室。到下一節(jié)課還有三個小時，這段時間應該好好的利用，再作一次實驗。

“卡爾，我們開始吧！”他呼喚一直等候他的技師。二人很快把教室講臺當成實驗臺。這里是赫茲作試驗的唯一場所，因為卡爾斯魯厄大學給他的地方實在是太小了。

赫茲習慣性地首先檢查諧振器，將諧振器放到高振蕩器有一定距離的地方，使諧振器的平面與振蕩器上放電器的軸相吻合。實驗開始，赫茲和技師卡爾立刻忙碌起來，過了一個多小時，火花還是沒有迸發(fā)出來。當把各種可能發(fā)生的情況，都進行檢查后仍然毫無結(jié)果，他們疲憊不堪地坐在桌旁。

赫茲已經(jīng)記不得這是第幾次失敗了。從一開始實驗，他就像與成功無緣似的，麥克斯韋預言過，電磁振蕩波一樣可以折射、反射，具有波的一切屬性。

在這個房間，他借助振蕩器和諧振器已經(jīng)證實了從電磁輻射源發(fā)出的電磁場，就是電磁波。可是，現(xiàn)在他想證明電磁波具有像光一樣的反射性能，他打算把反射的電磁波記錄下來，然而卻一直沒有成功。

冥思苦想，新的思路終于誕生了。經(jīng)過調(diào)諧電磁輻射源的內(nèi)部要素，加大每秒鐘振蕩的次數(shù)，赫茲終于證明了電磁波具有光一樣的反射性能。在以后的工作中，赫茲悉心研究了電磁波的折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，并且證明了它們的傳播速度等于光速，這樣，赫茲第一個證實了光從其本質(zhì)上說也是一種電磁波的問題。

1898年，赫茲在應邀擔任波恩大學物理學教授的赴任途中，欣聞自己的著作《論電力射線》已經(jīng)出版，感到無限欣慰。

發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響，連赫茲本人也沒料到。在他發(fā)現(xiàn)電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用作無線電通訊，赫茲不敢肯定。赫茲研究電磁波無意中丟下的種子，卻很快在異地開花結(jié)果了。

在發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年，意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實現(xiàn)了無線電傳播，并很快投入實際使用。其他利用電磁波的技術(shù)，也像雨后春筍般相繼問世。無線電報（1894年）、無線電廣播（1906年）、無線電導航（1911年）、無線電話（1916年）、短波通訊（1921年）、無線電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學……它們使整個世界面貌發(fā)生了深刻的變化。