电磁波的发现有历史原因(起初磁被认为是一种独立于电的现象),也有磁本身的发展和应用,如现代磁性材料和磁性技术的发展,新的磁效应磁现象的发现和应用等,不断拓展了磁学的内容,磁学实际上是作为与电平行的学科来研究的。 电磁学已从两门独立的科学(电和磁)发展成为物理学的一个完整的分支。 它主要基于两个重要的实验发现,即电流的流动产生磁效应,以及变化的磁场产生电效应。 这两个实验现象,加上JC麦克斯韦关于变化的电场产生磁场的假设,建立了整个电磁学理论体系,并发展了对现代文明产生重大影响的电气和电子技术。 麦克斯韦电磁理论的伟大意义不仅在于该理论统治了所有宏观电磁现象(包括静电、稳定磁场、电磁感应、电路、电磁波等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架,是深刻的。 它极大地影响着人们对物质世界的认识。 电子的发现将电磁学与原子和物质结构理论结合起来,洛伦兹的电子论将物质的宏观电磁特性归因于原子中电子的作用,统一解释了电、磁、光现象。 与电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上没有原则性的区别。 一般来说,电磁学侧重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象的研究中总结出电磁学的基本规律; 经典电动力学侧重于理论方面,它基于麦克斯韦方程组和洛伦兹力。 研究电磁场的分布、电磁波的激发、辐射和传播以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题。 也可以说广义电磁学包括经典电动力学。
关于相对论和量子论对电磁学发展的影响,参见相对论电动力学和量子电动力学。 麦克斯韦电磁学理论发表后,由于理论理解难度大、缺乏实验验证,长期没有受到重视和广泛认可。 1879年,柏林科学院设立了有奖征文比赛,要求证明以下三个假设:①如果存在位移电流,则一定会产生磁效应; ②磁力的变化必然会在绝缘体介质中引起位移电流; ③ 在空气或真空中电磁学发展史,上述两个假设同样成立。 这次征稿成为赫兹电磁波实验的先驱。 1885年,赫兹使用具有初级和次级绕组的振荡线圈进行实验。 他偶然发现,当向初级线圈输入脉冲电流时,次级绕组两端的狭缝中间会产生电火花。 赫兹立即想到,这可能是一种电磁共振现象。 由于初级线圈的振荡电流可以激发次级线圈的火花,因此可以在邻近介质中产生振荡位移电流。 该位移电流又会影响次级绕组的火花强度。 1886年,赫兹设计了线性开路振荡器,在环形导线C上有间隙作为电感器。 它被放置在线性振荡器 AB 附近。 当脉冲电流输入到AB处,间隙中产生火花时电磁学发展史,C间隙中也产生火花。 其实这就是电磁波的产生、传播和接收。 证明电磁波与光波的一致性:1888年3月,赫兹测量了电磁波的速度,并在论文《论电磁波及其在空气中的反射》中介绍了测量方法:赫兹利用电磁波形成的驻波波来测量相邻电磁波的速度。 两个波节点之间的距离(半波长)与振动器的频率相结合,可以计算出电磁波的速度。
他把一块铅钉在一个大房间的墙上,反射电磁波形成驻波。 波源采用支流振子,距离13米。 使用感应线圈作为测试仪,沿驻波方向来回移动。 测试仪不会在节点处产生火花,但会在波腹处产生最强的火花。 用这种方法测量两个波节点之间的长度,从而确定电磁波的速度等于光速。 1887年,设计了“感应平衡器”:1886年在装置一侧放置一块金属板D,然后将C移远,使间隙中不会出现火花,然后将金属板D移入AB、C方向。 间隙中再次出现电火花。 这是因为D中感应出的振荡电流产生了作用于C的附加电磁场。当D接近时,C的平衡被破坏。 这个实验表明,振荡器AB交替极化附近的介质,形成变化的位移电流,进而影响“电感平衡器C”的平衡状态。 使C中出现电火花。当D接近C时,平衡状态再次被破坏,C中再次出现火花。这就证明了“位移电流”的存在。 赫兹还利用金属表面以 45° 角反射电磁波; 使用金属凹面镜来聚焦电磁波; 使用金属网格来极化电磁波; 并利用非金属材料制成的大棱镜来折射电磁波。 这证明了麦克斯韦光电磁理论的正确性。 直到那时,麦克斯韦的电磁场理论才被认可。 他被公认为“继牛顿之后世界上最伟大的数学物理学家”。 至此,法拉第开创、麦克斯韦创立、赫兹验证的电磁场理论向世人宣告了胜利。