麦克斯韦方程组论文模板

上帝说，要有光，于是便有了光。光的量子性可以解释光的产生和吸收规律。要谈光的传播规律，首先要明白光的本质是一种电磁波。光的传播规律，也就是电磁波的传播规律。人类真正理解电磁波，耗时漫长。两千多年前，人类发现摩擦后的琥珀能吸引微小物体、磁石能吸铁。后来，甚至能用指南针进行各种航海活动，却并不通晓这些“电磁现象”背后的本质。直到1785年，库仑创立了电荷之间相互作用力的数学关系式，这才有电学发展史上的第一个定量规律。1820年，奥斯特发现电流能产生磁场。同年，安培计算出两个电流之间的相互作用力，并给出电流产生磁场的数学表达式。1831年，自学成才的天才实验科学家法拉第，发现了电磁感应现象，并提出时变磁场产生时变电场的理论学说，由于他数学功底欠缺，未能将其成果表示成精确的定量理论。1845年，物理学家纽曼给出了法拉第电磁感应定律的数学表达式。1873年，麦克斯韦提出“位移电流”的概念，建立了时变电场产生时变的磁场的理论学说。结合前辈们的成果，用数学方程严格地描述了电磁场应该遵循的规律，推导出电磁场的波动方程，并预言电磁波的存在，顺便发现电磁波的传播速度和光速的一致性。于是他推断，光的本质是一种电磁扰动，由振荡的电场和磁场组成。（后面附有简要推导过程）1887年，赫兹用振荡电路证明了麦克斯韦预言的正确性。另外，这组方程式还直接催生了狭义相对论和光子晶体理论的诞生。目前，人类已经迈入虚拟代替现实的阶段，无线互联网、卫星定位、无线通信、微波遥感等信息技术，其传输信息的媒介都是电磁波。我们在享受这些科技成果之余，可以了解一下麦克斯韦。

电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有著紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。电动力学这样一个术语使用并不是非常严格，有时它也用来指电磁学中去除了静电学、静磁学后剩下的部分，是指电磁学与力学结合的部分。这个部分处理电磁场对带电粒子的力学影响。电磁学的基本理论由19世纪的许多物理学家发展起来，麦克斯韦方程组通过一组方程统一了所有的这些工作，并且揭示出了光作为电磁波的本质。电磁学的基本方程式为麦克斯韦方程组，此方程组在经典力学的相对运动转换（伽利略变换）下形式会变，在伽里略变换下，光速在不同惯性座标下会不同。保持麦克斯韦方程组形式不变的变换为洛伦兹变换，在此变换下，不同惯性座标下光速恒定。二十世纪初迈克耳孙-莫雷实验支持光速不变，光速不变亦成为爱因斯坦的狭义相对论的基石。取而代之，洛伦兹变换亦成为较伽利略变换更精密的惯性座标转换方式。静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。中国远古黄帝时候就已经发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。系统地对这些现象进行研究则始於16世纪。1600年英国医生威廉·吉尔伯特(William Gilbert，1544～1603)发表了<论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体>(Demagnete，magneticisque corporibus et de magnomagnete tellure)。他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。书中他也记载了电学方面的研究。