“地下工作者”

1.“地下工作者”——电磁波

正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。

无处不在的电磁波

电磁波是电磁场的一种运动形态。从科学的角度来说，电磁波是能量的一种。凡是能够释放出能量的物体，都会释放出电磁波。在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去，所形成的电波与磁波的总称，叫做电磁波。

在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢。它们的能量几乎全部返回原电路，而没有能量辐射出去。然而，在高频率的电振荡中，磁电互变很快，能量不可能全部返回原振荡电路。于是，电能、磁能随着电场与磁场的周期变化，以电磁波的形式向空间传播出去。

电磁波谱

电磁波属于横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波。波长越长的地面波，衰减越少。电磁波的波长越长，在绕过障碍物时也更加方便，可以更快地继续传播。中波或短波等空中波，则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播的（电离层离地面50千米～400千米）。

光波是一种电磁波，无线电波也有和光波同样的特性。电磁波与光具有同样的传播速度，而且光波中有更多形式的电磁波。电磁波与光的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。例如，电磁波在通过不同介质的时候，也会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。

按照波长或频率的顺序，将这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们依次是工频电磁波、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。

电磁波接收天线

我们一般所用到的波长都在10米～3000米，分为长波、中波、中短波、短波等几种。传真（电视）用的波长是3米～6米；雷达用的波长更短，3米至几厘米。电磁波有红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。各种光线和射线，也都是波长不同的电磁波。其中以无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短。

电磁波在传播中会携带有能量，因此，可以作为信息的载体。这就为无线电通信、广播、电视、遥感等技术开阔了道路。

通信卫星

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科学家小传——物理学家吉尔伯特

1540年5月24日，吉尔伯特生于英国的科尔切斯特。在剑桥大学读书时于1569年获得医学博士学位，之后开始从医。1580年前后，他开始对磁学和电学感兴趣。

1600年写出《磁石论》（又译成《磁铁》、《磁石》等）一书。1601年，开始在王宫任女王伊丽莎白一世的御医。1603年逝世于伦敦，终年63岁。

吉尔伯特在磁力问题的研究上是当时最杰出的人物。他所著的《磁石论》一书，是历史上最重要的关于磁的性质的论著之一。他关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。

威廉·吉尔伯特

吉尔伯特接受并发展了前人的实验工作，经过自己实验得到了大量磁力现象，建立了重要的理论体系。他曾按照马里古特的方法，制成球状磁石，并在上面划出子午线；同时证明了表面不规则的磁石，其磁子午线也是不规则的。另外，他还证明了诺曼发现的磁倾角的存在。

他曾预言：在地球的北极，磁针将会变成竖直的。后来，他的这一预言由赫德森于1609年所证实。他发现过两极装有铁帽的磁石，磁力大大增加；并且发现磁石与铁块越靠近，吸引力越大；同时证明了磁石越大，对铁块的吸引也越大，并且这种吸引力是相互的。这些研究为近代引力观念提供了一个很好的模型。

吉尔伯特根据已知的磁力现象，设想地球是一块巨大的磁石，磁石的磁力使其本身产生运动和变化。他认为地球绕轴的周日运转，是由于地球本身就是一个大磁体的缘故。他还认为，地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体，而引力无非就是磁力。吉尔伯特相信地心说，但又相信地球是自转的。

吉尔伯特是位出色的物理学家，他的工作是实验和学术知识结合的典范。他为电磁学和引力理论奠定了基础。

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科学家小传——物理学家奥斯特

汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（1777～1851年）丹麦物理学家，电流磁效应的发现者。

1777年8月14日，奥斯特出生于丹麦鲁兹克宾城的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学，1799年获哲学博士学位，1829年出任哥本哈根理工学院院长，1851年3月9日在哥本哈根逝世。

汉斯·克里斯蒂安·奥斯特

奥斯特从事物理学和化学方面的研究，主要的贡献是发现了电流的磁效应。18世纪末期，物理学界还普遍认为电和磁是不相同的两个实体，是不会有任何联系的。奥斯特在康德的哲学引导下，坚信电力和磁力有着共同的根源。1820年4月，他观察到通电导线扰动磁针的现象，发现了电流的磁效应，从而在人类历史上第一次揭示出了电与磁的内在联系。他的论文在同年发表后，在欧洲引起了很大的反响，促进了安培对电磁力的研究，使这方面的研究工作得以迅速发展。同年12月，他又发现了毕奥·萨伐尔定律。由此，导致了电与磁关系的一系列发现，以及应用广泛的电磁铁的出现。

为了纪念奥斯特在电磁学上的重要贡献，1934年召开的国际标准计量会议通过决议，用“奥斯特”命名磁场强度的单位。同时，奥斯特还是一位优秀的物理教师。美国物理学教师协会从1937年起每年颁发一枚“奥斯特奖章”，奖给在教学上作出突出贡献的物理学教师。