當然,要使電磁波能遠涉重洋,絕不是一件十分簡單的事。它必須要有迅速變化的電場和磁場。怎樣才能獲得迅速變化的電場和磁場呢?用法拉第的那個抽插磁鐵的辦法,當然是不行的。因為這樣的變化太慢了。緩慢變化的電磁場有一種古怪的脾氣,它不愛出門,到不了離家太遠的地方。最好的辦法是讓電荷蕩起“秋千”來。
電荷怎麼會蕩秋千呢?
會的!但是它必須得有特殊的“秋千架”。讓我們來講一講這種古怪的“秋千架”吧。
它可不是你所常見的木頭秋千架。最早的式樣是一個瓶子和一隻銅叉。瓶子能做成秋千架,這真是新鮮不過的事情。還在18世紀中葉的時候,在荷蘭萊頓城,有人發明了一種瓶子,可以存貯電荷。人們就把它稱為“萊頓瓶”。萊頓瓶實際上就是裏、外都貼了一張金箔的玻璃瓶,後來因為不一定要把它做成瓶子的形狀,中間也不一定要隔一層玻璃,因此慢慢地,大家就把這種裝電的容器叫做“電容器”。
電容器裝滿了電之後,兩片金箔或者兩塊金屬板上就分別帶上了正、負兩種電荷,我們把它們叫做正極板和負極板。正、負電荷是要互相吸引的,因為隔了一層玻璃、雲母、蠟紙之類的絕緣物質,無路可通,所以不能跑到一起去。倘使用一根導線做成的線圈,跨接到電容器的兩塊極板上,那麼電荷就可以沿著導線暢通無阻了。這種運動的電荷是電子。電荷通過導線的時候,導線中就有了電流。
但是電子的先頭部隊並不多,慢慢地才是大隊人馬向正極板奔去,又由於極板上沒有後援,所以電流是慢慢地增大,又漸漸地減小。一句話,導線中通過的是變化的電流。變化的電流就會產生相應的磁場,因此線圈的磁場慢慢地強起來,又漸漸地弱下去。
這是變化的磁場。變化的磁場是會引起電流的。這個電流使正負極板上的電荷中和之後還不肯罷休,它使過多的電子堆積到了原來的正極板上。這樣,原來的正極板上又多出了負電荷,變成了負極板;原來的負極板,卻因為失去了電子——負電荷,而變成正極板了。這樣的結果等於又使電容器充了電,不過現在正、負極板的位置對調了。因為線圈一直跨接在電容器的兩塊極板上,所以,緊接著,剛才的那個過程又重複發生了:負電荷沿著導線向正極板奔去,同時產生了電流的磁場。最後,正極板又變成負極板,負極板卻成了正的。
就這樣,電場和磁場交替地變化著。這種變化進行得非常之快,每秒幾十萬次、幾百萬次,以至幾千萬次以上。電荷來回不停地奔跑,就好像鍾擺來回不停地走動,我們把它稱為“電磁振蕩”。每秒鍾電荷來回奔跑的次數越多,我們就說它振蕩的頻率越高。
產生高頻率的電磁振蕩,是獲得電磁波的先決條件。但是,實現了高頻率的振蕩,還不一定能把電磁波傳向遠方。
關在盒子裏的蟋蟀叫不響亮,關上了門窗喊話的聲音就傳不出去,要讓電磁波傳向遠方,也應當替它打開“門窗”。為了這個目的,人們建起了高高的鐵塔,把一根金屬電線掛到天上。並且給這樣的電線取了一個名字,把它叫做“天線”。