Английс­кий химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Явление электро­магнетизма открыл датский естествоиспытатель X . К. Эр­стед, который впервые заметил магнитное действие элек­трических токов. Продолжая исследования в этом направ­лении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток.

Осмысливая свои эксперименты, он ввел понятие «силовые линии». М. Фарадей, обладавший талантом экспериментатора и бо­гатым воображением, с классической ясностью представ­лял себе действие электрических сил от точки к точке в их «силовом поле». На основе своего представления о сило­вых линиях он предположил, что существует глубокое род­ство электричества и света, и хотел построить и экспери­ментально обосновать новую оптику, в которой свет рас­сматривался бы как колебания силового поля.

Эта мысль была необычайно смела для того времени, но она была до­стойна исследователя, который считал, что только тот на­ходит великое, кто исследует маловероятное. М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электри­честве и оптика взаимосвязаны и образуют единую об­ласть. Его работы стали исходным пунктом исследова­ний Дж. К. Максвелла, заслуга которого состоит в мате­матической разработке идей М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Дж.

Максвелл придал физический смысл математическому понятию «поле сил» и стал рассматри­вать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии» [16]. Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электромагнитных явлений (Кулона, Ампера, Био-Савара) и открытое М.

Фарадеем явление электромагнитной индук­ции, Максвелл чисто математическим путем нашел сис­тему дифференциальных уравнений, описывающих элект­ромагнитное поле. Эта система уравнений дает в пределах своей применимости полное описание электромагнитных яв­лений и представляет собой столь же совершенную и логи­чески стройную теорию, как и система ньютоновской механики.

Из уравнений следовал важнейший вывод о воз­можности самостоятельного существования поля не «при­вязанного» к электрическим зарядам. В дифференциальных уравнениях Максвелла вихри электрического и магнитного полей определяются производными по времени не от сво­их, а от чужих полей: электрическое — от магнитного и, наоборот, магнитное — от электрического.

Поэтому если меняется со временем магнитное поле, то существует и переменное электрическое поле, которое в свою очередь ведет к изменению магнитного поля. В результате проис­ходит постоянное изменение векторов напряженности элек­трического и магнитного полей, т. е. возникает переменное электромагнитное поле, которое уже не привязано к заряду, а отрывается от него, самостоятельно существуя и рас­пространяясь в пространстве.

Вычисленная им скорость распространения электромагнитного поля оказалась равна скорости света. Эксперименты английского естествоиспытателя М. Фарадея и теоретические работы английского физика Дж. К. Мак­свелла окончательно разрушили представления ньютоновс­кой физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира.

Единая сущность света и электричества, которую М. Фарадей предположил в 1845 г., а Дж. К. Максвелл теоретичес­ки обосновал в 1862 г., была экспериментально подтвержде­на немецким физиком Г. Герцем в 1888 г. А исходя из этого Максвелл смог заклю­чить, что световые волны представляют собой электро­магнитные волны.                                                             R ,         О         10       20          30          40    50    60см Рис. 2. Установка П. Н.

Лебедева для исследования светового давления на твердые тела В экспериментах Г. Герца в результате искровых разрядов между двумя заря­женными шарами появлялись электромагнитные волны. Ког­да они падали на круговой проволочный виток, то создавали в нем токи, о появлении которых свидетельствовали искры, проскакивающие через разрыв. Г. Герц успешно провел от­ражение этих волн и их интерференцию, т. е.

те явления, ко­торые характерны для световых волн, а затем измерил дли­ну электромагнитных волн. Зная частоту колебаний, он смог подсчитать скорость распространения электромагнитных волн, которая оказалась равна скорости света, что подтвер­дило гипотезу Максвелла. Следует отметить роль великого русского ученого М. В. Ломоносова в разработке представления о световых волнах.

«В противовес Ньютону, Ломоносов вместе с Эй­лером отстаивал гипотезу о волновой природе света. Эти работы привлекли к себе внимание Т. Юнга, считавшего явления интерференции прямым доказательством волно­вой природы света. В библиографии, помещенной Юнгом во втором томе его монографии «A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts » (1807)

, речь Ло­моносова «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее», Петербург, 1759, стоит первой в разделе «Физическая оптика» [70]. После экспериментов Г. Герца в физике окончательно ут­вердилось понятие поля не в качестве вспомогательной мате­матической конструкции, а как объективно существующей фи­зической реальности. Был открыт качественно новый вид ма­терии. Эта проблема увлекла и русских ученых.

Наиболее существенные исследования в этой области были выполнены профессором Московского университета П. Н. Лебедевым. Ми­ровую известность Лебедев приобрел своим открытием све­тового давления (рис. 2). Стремление к практическому прило­жению достижений физики привело профессора Электротехни­ческого института в Петербурге А. С. Попова к изобретению радиосвязи.