光学和电磁学

则

在真空中，ρ＝j＝0，且

□A＝0，□＝0

这些都是简单的波方程，传播速度为

折射定律相符。

光和电磁这两类现象的统一是麦克斯韦电磁场理论的最大成功之一。 然而，麦克斯韦理论不能说明光的色散现象和旋光偏振现象。该理论不是完备的，因为它并没有说到关于介质中电荷行为（运动）方面的任何东西。这只有到洛伦兹电子理论才能做到。洛伦兹假定了作用在电荷密度ρ、质量密度σ和速度v上的（洛伦兹）力密度

f＝ρE＋〔ρv×B〕，①

和运动方程

洛伦兹理论和麦克斯韦理论在一起形成了被称为电动力学的理论。色散现象和旋光偏振现象只有在这个理论中才能得以理解。

电动力学的重要结果之一就是，一个被加速的电偶极矩p＝ez以电磁波的形式辐射能量，其辐射率

因此一个振子ez＝eacos（ωt＋b）以如下的平均速率辐射能量

拉莫的这一结果（1897年）在我们接触到卢瑟福的原子结构模型时，就会看出它的重要性。

3．对麦克斯韦理论的评论

（1）麦克斯韦用数学形式表达了法拉第场的思想，并且以在时空中场E和B的四个偏微分方程概括了电磁学基本定律。电荷和电流是场的来源，并通过它们的场而相互作用，场以光速传播。H．赫兹于1884年在实验室中关于电磁波产生和探测的实验，证实麦克斯韦理论是确定无疑的。

（2）诺埃曼、韦伯、开尔文勋爵、基尔霍夫和麦克斯韦引入的矢量势绝不能看做一种单纯的数学技巧。借助于四维矢量（A、），两个三维矢量E和B被统一为一个场，这种统一的意义在相对论中和现代场论中就显得很清楚了。 E，B的表达借助于

并不唯一地定义A和。E、B场在“规范变换”A，→A′，′中保持不变

这里（x，y，z，t）是满足下述方程的标量函数

（韦耳，1918年，1929年）这一变换也使洛伦兹关系保持不变

“规范变换”下的“不变性”这一概念是重要的。

（3）但是麦克斯韦理论仍未解答介质以太的作用问题，即以太是“静止的”还是由“运动”物体带动的。由于在麦克斯韦理论中光是电磁波，因此，问题便是：是否有可能通过光学的或电磁学的观察来探测“相对于以太的运动”。为此目的人们做了许多尝试。

在光的情况下，我们已经提到过恒星光的光行差，菲佐实验和迈克耳孙及莫雷的实验，结果导出了不同的推论。

在电磁实验的情况下，我们有了特劳顿（斐兹杰惹的一位学生）于1902年所作的实验，以及特劳顿与诺布尔于1903年的实验。这个实验被设计来探测地球运动对一个悬空的荷电平行板电容器的效应。

结果是否定的，即观察不到由地球绕太阳作轨道运动所引起的“相对于以太的运动”。这个结果与迈克耳孙-莫雷实验的结果是一致的。 参考文献

E．T．Whittaker，A History of Theories of Aether and Electricity，Vol．1，The Classical Theory，Nelson，London，

1951

（有关光学和电磁学原始论文的历史性说明及引证）