赫兹是如何证明电磁波的存在？

赫兹在物理学上最主要的成就是用实验成功地证明了电磁波的存在，并且完善了麦克斯韦的电磁场理论。1886年10月，赫兹在卡尔斯鲁高等工业学院的物理实验室用放电线圈做火花放电实验，偶然发现和放电线圈靠得很近的另一个开口的绝缘线圈中有电火花跳过。赫兹十分敏感，立即想起七年前未完成的物理竞赛题目，那是亥姆霍兹提出的一个用实验检验麦克斯韦理论正确性的难题。他向自己提出了一个新的任务：用实验检验是否存在麦克斯韦所预言的电磁波。从1886年10月25日起，赫兹开始有计划地进行实验。12月2日，他在感应圈的两根电极上各接一根0.305米长的铜棒，每根铜棒的一头接边长0.407米的正方形锌板。另一头接黄铜小球，两个黄铜小球互相对着，组成发生器。另外，赫兹用一根硬质铜导线弯成圆弧形，两端各接一个可以调节距离的黄铜小球，组成检波器。发生器和检波器相距10米。发生器通电后，赫兹在检波器的两个铜球间隙看到了电火花，实验成功了！这时候，赫兹的心激动得像电火花一样在欢快地跳跃。因为他的实验证明，发生器确实发出了电磁波，并且被检波器接收到了。

赫兹的实验其实很简单。他利用一个与感应线圈连接着的没有闭合的电路作为振动器，这个电路中包括了两根金属放电杆，每根金属杆的一端安上一个金属球，作为放电器，再将装在莱顿瓶中的电进行放电，则在两个金属球之间就激起了火花。这时就能发现在10米远的地方开路金属环两个金属球之间，也出现了火花的闪现。也就是说：如果使莱顿瓶放电，则突然增大的电流就像蛇一样来回振动起来，这就说明有变化的电磁场向四周传播，电磁波弥漫在了整个空间，进而引发在较远处的开路金属环两个金属球之间产生了火花。这样，赫兹终于在1887年通过实验的方法，成功地捕捉到了电磁波，从而证明了麦克斯韦预言电磁波存在的正确性。

赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857—1894）是亥姆霍兹的学生，1883年开始对麦克斯韦的电磁场方程组发生兴趣。亥姆霍兹建议赫兹尝试应征柏林科学院在电磁学方面的悬赏，这时赫兹正在卡尔斯鲁厄从事教学工作，他决定接受这个建议。1888年，赫兹设计了一个实验——假如光真的是一种电磁辐射，他的实验就可以检测到长波辐射的存在。他还设计了一种测量波的形状的方法，如果它出现的话。

赫兹成功地证明了电磁波的存在，验证了麦克斯韦方程组的正确性。波出现了，他对波进行了测量。波长是2.2英尺（66厘米）——相当于可见光波长的一百万倍。赫兹还证明了，他测量的波含有电场和磁场，所以有电磁特性。

后来搞清楚，赫兹找到的并不是光波，是无线电波。马可尼（Marchese GuglielmoMarconi，1874—1937）在1894年把这种波用于无线通信。[无线电（Radio）是无线电报（radiotelegraphy）的缩略语——无线电报是通过辐射而不是电流发送的电报。]

赫兹成功地证明了电磁波的存在，验证了麦克斯韦方程组的有效性。物理学中又一团大大的困惑有了着落。

纵观19世纪，一个新的模式开始出现在物理学中，这就是先提出一个设想，再通过实验来验证，再由数学理论予以强化。这是一个三重过程，越来越受到科学家的认同，它适合于迈尔和焦耳的热当量工作，法拉第、麦克斯韦和赫兹的电磁学工作，还适合于杨和菲涅耳对光本性的认识。

19世纪最惊人的成就是通过许多人之手——以及法拉第和麦克斯韦的特殊才能——不断理清思路，从而认识到这一伟大的潜在力量——电和磁。法拉第的电动机、变压器和发电机，几乎触及我们生活的每一个方面。而场理论和电磁学这样一些基本观念，其重要性不失为人类研究宇宙特性的历史长河中最有效的见解。