M. ファラデーと電磁気学の分野の他の科学者による基礎研究、電場と磁場の関係に関するファラデーの考え、および彼の電磁気場のモデル科学の発展に必要なリンクであり、それに基づいて古典的な電気力学の理論的発展が完了し、電磁場の理論が作成され、光の電磁理論が定式化されました。
すべての始まり
イギリスの物理学者ジェームズ・マクスウェル (1831–1879) はファラデーの基礎研究を続けた。 1861 年から 1862 年にかけてマクスウェルは多くの論文を発表し、そこで彼は媒体の役割を強調する新しい理論を提案し、磁気相互作用におけるこの媒体の挙動を明らかにする力学モデルを見つけるという目標を設定しました。
彼が構築したモデルの助けを借りて、彼は有名な方程式にたどり着きました。マクスウェルの方程式系は、ファラデーのアイデアを一般化し、電界と磁界の関係を明らかにしました。ファラデーによって予測されたマクスウェルの方程式から、非常に重要な結論が導き出されます。交流電磁場は、真空中の光の速度に等しい有限の速度で伝播します。
したがって、これは、この発見のすべての科学的および技術的結果を伴う電磁波の存在を証明しました.
1873 年に、J. マクスウェルの有名な著作、電気と磁気に関する論文が出版されました。電磁場の分野における彼の研究を要約すると、著者は光が電磁波に過ぎないことを示し、媒体の光学的特性と電磁的特性との間の密接な関係に注目し、初めて変位電流の概念を導入しました。コンデンサプレート間の誘電体で発生し、磁場を形成します。
古典的な電気力学の発展を完成させ、電磁界の科学的基礎を築き、光の電磁気的性質を発見したマクスウェルの理論は、最初は物理学者に信じられない思いで迎えられました。事実は、理論の主な参考文献と結論が実験的に十分に確認されていないということです。 19 世紀の最後の 4 分の 1 は、本質的にマクスウェルの理論の実験的および理論的検証のスローガンの下で行われました。
マクスウェルの理論の証明
マクスウェルの理論から生じた最初の問題の 1 つは、電気現象と磁気現象の間に不可分な関係がある場合、単位の静電系と電磁系の間に同じ関係がなければならないということでした。つまり、電気力学的定数 (静電および電磁単位) は、真空中の光の速度に等しくなければなりません。この仮説には、実験による検証が必要でした。
マクスウェル方程式の定数の決定に関する重要な以前の研究結果は、ロシアの科学者 A. G. Stoletov (1839–1896) によるものです。彼は、これらの単位の比率を決定するためのかなり正確な方法を開発し、それが次の値に等しいことを初めて確立しました。光の速さ。
これはおそらく、マクスウェルの理論の妥当性を証明した最初の 1 つでした。
エネルギーの移動と分布の問題を解決するために非常に重要なのは、ロシアの科学者 N.A. Umov (1846–1915) の研究であり、そこで彼は場の理論を深めるための重要な一歩を踏み出し、運動とエネルギーの流れの概念を導入しました。
エネルギー保存の法則に基づいて、彼は媒質中のエネルギーの動きの方程式を導出し、エネルギー流束密度ベクトル、Umov ベクトルを導入しました。
電磁界の Umov ベクトルの別のケースは、10 年後に英国の物理学者ジョン・ヘンリー・ポインティング (1852–1914) によって検討され、1884 年に電磁界によって運ばれるエネルギー束密度の式を導出しました。
ハインリヒ・ヘルツとマクスウェル理論の実験的確認
それでも、1886年から1889年にヘルツによって行われた実験だけが電磁波の存在を実験的に確認し、電磁波の速度が光の速度と大きさが等しいという主張は、電磁波と光の特性の完全な同一性を証明しました波、したがってマクスウェルの理論に研究基盤をもたらしました。
M. ファラデーと D. マクスウェルの見解の支持者であり、G. ヘルツは 1887 年以来、マクスウェルの方程式に基づいて、誘導コイルを使用して彼の教師 G. ヘルムホルツの実験を繰り返し、次の理論を開発しました。電磁波を発するオープンバイブレーター。 「バイブレーター」と「レシーバー」の助けを借りて、彼は振動放電が波を引き起こすことを示しました。これは、電気と磁気の2つの垂直振動の組み合わせです。
ヘルツは、これらの波の反射、屈折、干渉、偏光を明らかにし、すべての研究事実がマクスウェルの理論によって完全に説明されることを証明しました。ワイヤーを通る波の通過を調査した G. Hertz は、直線導体内の波の速度を測定するための古典的な方法を開発しました。
1890 年に発表された「静止物体の電気力学の基本方程式」という著作で、ヘルツはマクスウェルの方程式に明確な対称形を与えました。
これは、電気作用と磁気作用の間の完全な相反性をよく示しています。
Hertz は、Umov-Poynting ベクトルを適用して、双極子によって周囲の空間に放射されるエネルギー束を計算することに成功した最初の人物であり、振動子によって伝達されるエネルギー量が双極子の長さの 2 乗に正比例することを示しました。双極子によって生成される波長の 3 乗に反比例します。
これらは、アンテナの理論の出発点であり、無線工学の理論的基礎の始まりでした。ヘルツの研究は、自由電磁場の存在を発見し、物理学者にとっての最優先事項は、この電磁場を生成し、検出し、制御する必要性でした。まず第一に、より短い長さの波を励起するために、新しいタイプの発電機を作成する必要がありました。ヘルツ自身は、長さ 66 cm の波を使用しました。
イタリアのアウグスト・リッチー (1850–1920) は 1893 年に長さ 10.6 cm の波を受信し、著名なロシアの科学者 P.M. 1894 年に Lebedev は、長さ 6 mm の電磁波を取得する実験を行いました。
電信とラジオ
それで、19世紀の90年代初頭に。電磁気学と光学の合成が証明され、電磁波と光波の完全な同一性が証明されました。電信の必要性のための電磁波の使用 – 科学の前に新しい問題が発生します。初めて、ロシアの科学者A.S.ポポフ (1859–1906) 1895 年
ラジオの発明におけるポポフの功績は、1900 年にパリで開催された世界電気技術会議で名誉卒業証書と金メダルを授与され、公式に認められました。 イタリアのラジオ技師グリエルモ・マルコーニは、1896年末にイギリスに移住し、無線電信を実装するために開発した装置を提案し、1897年にそれらの特許を取得したことに注意してください。
G.マルコーニのメリットには、実用的な無線電信の実装における成功が含まれるはずです。特に、1901年に彼は大西洋を越えてアメリカとの最初の無線通信を行いました。 1896 年から 1899 年にかけて、セルビアの優秀な科学者であり、電気工学および無線工学の分野で発明を行ったニコラ テスラ (1854–1943) は、アンテナ デバイスの開発に従事していました。
こうして、電磁場の存在の現実を認識するための闘争は完了しました。
