经典电磁学、经典电动力学 经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科。人们很早就接触到电和磁的现 象,并知道磁棒有南北两极。在18世纪,发现电荷有两种:正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极 都是同性相斥,异性相吸,作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上,力的大小和它们之间 的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动,这就是电流 但长期没有发现电和磁之间的联系 19世纪前期,奧斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向, 以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后,法拉第又发现,当磁棒插入导线圈 时,导线圈中就产生电流。这些实验表明,在电和磁之间存在着密切的联系。 在电和磁之间的联系被发现以后,人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似,另 些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念,认为电流产生围绕着导线的磁力线,电荷向各 个方向产生电力线,并在此基础上产生了电磁场的概念。 现在人们认识到,电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场,这个电场又以 力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场,而这个磁场又以力作用于其他磁体和内部有电 流的物体。电磁场也具有能量和动量,是传递电磁力的媒介,它弥漫于整个空间。 19世纪下半叶,麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律,并引进位移电流的概念。这个概念的核 心思想是:变化着的电场能产生磁场;变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微 分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组,是经典电磁学的基本方程。麦 克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在,其传播速度等于光速,这一预言后来为赫兹的实验所证 实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律,肯定了光也是一种电 磁波 由于电磁场能够以力作用于带电粒子,一个运动中的带电粒子既受到电场的力,也受到磁场的 力,洛伦茨把运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式,人们就称这个力为洛伦茨力。描 述电磁场基本规律的麦克斯韦方程组和洛伦茨力就构成了经典电动力学的基础。 事实上,发电机无非是利用电动力学的规律,将机械能转化为电磁能:电动机无非是利用电动 力学的规律将电磁能转化为机械能。电报、电话、无线电、电灯也无一不是经典电磁学和经典电动 力学发展的产物。经典电动力学对生产力的发展起着重要的推动作用,从而对社会产生普遍而重要 的影响。 光学和电磁波 光学研究光的性质及其和物质的各种相互作用,光是电磁波。虽然可见光的波长范围在电磁波 中只占很窄的一个波段,但是早在人们认识到光是电磁波以前,人们就对光进行了研究 17世纪对光的本质提出了两种假说:一种假说认为光是由许多微粒组成的:另一种假说认为光 是一种波动。19世纪在实验上确定了光有波的独具的干涉现象,以后的实验证明光是电磁波。20世 纪初又发现光具有粒子性,人们在深入入研究微观世界后,才认识到光具有波粒二象性。 光可以为物质所发射、吸收、反射、折射和衍射。当所研究的物体或空间的大小远大于光波的 波长时,光可以当作沿直线进行的光线来处理;但当研究深入到现象细节,其空间范围和光波波长 差不多大小的时候,就必须要考虑光的波动性。而研究光和微观粒子的相互作用时,还要考虑光的 粒子性。经典电磁学、经典电动力学 经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科。人们很早就接触到电和磁的现 象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极 都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间 的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。 但长期没有发现电和磁之间的联系。 19世纪前期，奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培发现作用力的方向和电流的方向， 以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互垂直。不久之后，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈 时，导线圈中就产生电流。这些实验表明，在电和磁之间存在着密切的联系。 在电和磁之间的联系被发现以后，人们认识到电磁力的性质在一些方面同万有引力相似，另一 些方面却又有差别。为此法拉第引进了力线的概念，认为电流产生围绕着导线的磁力线，电荷向各 个方向产生电力线，并在此基础上产生了电磁场的概念。 现在人们认识到，电磁场是物质存在的一种特殊形式。电荷在其周围产生电场，这个电场又以 力作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场，而这个磁场又以力作用于其他磁体和内部有电 流的物体。电磁场也具有能量和动量，是传递电磁力的媒介，它弥漫于整个空间。 19世纪下半叶，麦克斯韦总结了宏观电磁现象的规律，并引进位移电流的概念。这个概念的核 心思想是：变化着的电场能产生磁场；变化着的磁场也能产生电场。在此基础上他提出了一组偏微 分方程来表达电磁现象的基本规律。这套方程称为麦克斯韦方程组，是经典电磁学的基本方程。麦 克斯韦的电磁理论预言了电磁波的存在，其传播速度等于光速，这一预言后来为赫兹的实验所证 实。于是人们认识到麦克斯韦的电磁理论正确地反映了宏观电磁现象的规律，肯定了光也是一种电 磁波。 由于电磁场能够以力作用于带电粒子，一个运动中的带电粒子既受到电场的力，也受到磁场的 力，洛伦茨把运动电荷所受到的电磁场的作用力归结为一个公式，人们就称这个力为洛伦茨力。描 述电磁场基本规律的麦克斯韦方程组和洛伦茨力就构成了经典电动力学的基础。 事实上，发电机无非是利用电动力学的规律，将机械能转化为电磁能：电动机无非是利用电动 力学的规律将电磁能转化为机械能。电报、电话、无线电、电灯也无一不是经典电磁学和经典电动 力学发展的产物。经典电动力学对生产力的发展起着重要的推动作用，从而对社会产生普遍而重要 的影响。 光学和电磁波 光学研究光的性质及其和物质的各种相互作用，光是电磁波。虽然可见光的波长范围在电磁波 中只占很窄的一个波段，但是早在人们认识到光是电磁波以前，人们就对光进行了研究。 17世纪对光的本质提出了两种假说：一种假说认为光是由许多微粒组成的；另一种假说认为光 是一种波动。19世纪在实验上确定了光有波的独具的干涉现象，以后的实验证明光是电磁波。20世 纪初又发现光具有粒子性，人们在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性。 光可以为物质所发射、吸收、反射、折射和衍射。当所研究的物体或空间的大小远大于光波的 波长时，光可以当作沿直线进行的光线来处理；但当研究深入到现象细节，其空间范围和光波波长 差不多大小的时候，就必须要考虑光的波动性。而研究光和微观粒子的相互作用时，还要考虑光的 粒子性