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磁学研究的先驱当数与伽利略同时代的英格兰人吉尔伯特。他早年曾在剑桥大学学习，后来成为一位蜚声欧洲的名医，担任过英国女王伊丽沙白一世的私人医生。他最初的研究在化学方面，但大约在40岁时，他对磁和电现象产生了兴趣，把其余生奉献给磁和电的实验研究。1600年出版的他的伟大的著作《论磁》，标志着电磁研究新纪元的开始。
吉尔伯特
吉尔伯特最著名的实验是“磁性小地球”实验。他将一块天然磁石磨制成一个磁石球，把小磁针放在这个磁球的附近，观察磁球对小磁针的作用。他发现，这些小磁针的行为完全和地球上指南针的行为一样，磁球的磁子午圈与地球的经线相像且有2个“磁极”，于是，他大胆地得出地球是一个大磁体的结论。他还提出一个普遍原理，即每个磁体的磁北极，吸引别的磁体的磁南极，而排斥它们的磁北极。由此，他解释了指南针指北的原因，批驳了一些人对磁体运动原因的迷信说法。
吉尔伯特还做过磁化铁棒或铁丝的实验。通过“拉伸或锤击”铁棒或铁丝，或通过锤击正在从灼热中冷却下来的铁棒或铁丝，都可以将其磁化。
吉尔伯特对静电现象也有实验研究。前人发现摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质，他发现许多摩擦过的物体也有这种性质。为了把这种性质与磁作用区别开，他把这种性质称为电性，引入“电力”、“带电体”等术语。他第一次明确地区分开了电的吸引和磁的吸引。
吉尔伯特把电现象和磁现象做了比较。他认为：①磁性是天然的，而电性需经摩擦产生；②磁力作用只在少数物体间发生，电力作用则是普遍的；③磁力有2种——引力和斥力，电力仅有引力（当时不知道还有斥力）；④磁体之间作用不受中间物体影响，而带电体则不然。由此，他得出它们是两种截然无关的现象的结论。这个结论，影响后人在随后的200多年里一直把电现象和磁现象分开研究。
格里克
在17世纪继吉尔伯特之后，最重要的电学发现是电推斥的发现。1650年以“马德堡半球实验”而闻名于世的德国物理学家格里克发现了经过摩擦的琥珀虽然会吸引小纸片，但两个与这块琥珀接触过的小纸片却互相排斥。他还发现，电荷可以从一个物体传给另一个物体，物体之间可以不直接接触，用一根潮湿的绳子或最好是一根金属丝把物体连接起来，电荷就会沿湿线或金属丝传过去。他在1663年制造了世界上第一架摩擦起电机。他取一个似小孩头大小的球形玻璃瓶，把研磨好的硫磺装到里面，并在火上熔化。冷却后，打破玻璃瓶，取出硫磺球，放在干燥的地方，再把它穿一个洞，使它能绕一根铁棒或轴转动。他把手或者破布按在硫磺球的表面上，并让球迅速旋转，硫磺球就获得了足够的电荷。后来经过改进，可以产生强烈的电击和骇人的火花。
马德堡半球实验
1731年，在修道院领取养老金的英国人格雷，发现导体和绝缘体的区别，并提出了电的“双流质”说。他认为在正常的物体中存在着等量的2种“流质”，一种是“正流质”，另一种是“负流质”。当两个不同的物体相互摩擦时，就会有流质转移，使一个物体得到了超过平衡的“正流质”，而另一个物体留下了超过平衡的“负流质”。
1733年，法国化学家杜菲发现绝缘的金属也可以通过摩擦的办法起电。他让助手把自己用绝缘丝绳吊在天花板上，使自己的身体带电，当助手靠近他时，杜菲突然感到针刺般的电击，并产生噼噼啪啪的声响，从而说明绝缘的人体也可以带电。1734年杜菲发现，两根带电的琥珀棒或带电的玻璃棒悬挂起来彼此靠近，它们会相互排斥。可是带电的玻璃棒和带电的琥珀棒却互相吸引。这使他认识到电有2种：①由摩擦后的琥珀、火漆、硬橡胶和其他树脂类物质产生的，这种电称为“树脂电”；②由摩擦后的玻璃、云母等所产生的，这种电称为“玻璃电”。他认为中性的物体是物体中所含的这2种电数量相同而互相抵消了。带电的物体则具有多余的“树脂电”或“玻璃电”。他指出这两种电的特殊标志是同种电相斥，异种电相吸。
1745年，荷兰莱顿大学物理学教授马森布洛克，为了寻找保存电荷的方法，做了一个实验：把一支悬挂起来的枪管连在起电机上，另用一根铜线从枪管中引出再插入盛水的玻璃瓶里，他企图把起电机产生的电荷存入玻璃瓶中。他的助手一只手握住玻璃瓶，马森布洛克摇起电机，助手不小心，另一支手触到枪管，他突然感到强烈电击，喊叫起来。马森布洛克与助手互换位置，重复前面的过程，同样他的“手臂和身体产生了一种无法形容的恐怖感觉，总之我以为这下子可完蛋了”。为此他发誓，即使把整个法兰西帝国赠给他，也不再重做这个实验了。并劝他的朋友也不要做这个可怕的实验了。但他的话起了反作用，他的实验引起了莱顿大学几位科学家的极大兴趣，他们多次重复“莱顿实验”并不断改进装置，形成了现在使用的莱顿瓶。这是人类首次找到了储存电荷的方法，为进一步深入研究电现象提供了方便。
莱顿瓶
莱顿瓶受到了美国学者富兰克林的重视。1746年英国物理学家考林森赠给富兰克林一只莱顿瓶。富兰克林利用它做了许多实验，在1747年发表了关于莱顿瓶功效的分析文章。在实验中证明了异种电荷可以相消，由这种相消性，得出两种电荷没有什么本质差异的结论。他提出了电的“单液说”，认为“玻璃电”是唯一存在的一种无重量的“电流质”。两种不同的带电现象只是相当于这种电流质的过剩或减少。他把带有过剩“玻璃电”的物体称为带正电的物体，而把缺少这种电的物体称为带负电的物体。当一个具有过剩的电流质的物体遇到一个缺少电流质的物体时，就有电流质从前者流向后者。富兰克林的观点是错误的，因为正电荷与负电荷是确实存在的。但他是“正电”和“负电”的命名人。并且他的理论在当时能解释各种电现象，特别是在导线中有电流的情况下是接近真实情况的。同时他的理论中包含了正确的概念，即“电不因摩擦玻璃管而创生，而只是从摩擦者转移到了玻璃管，摩擦者失去的电与玻璃管获得的电量严格相同”。这就是说，在任一绝缘体系中电的总量是不变的，这就是电荷守恒原理。
富兰克林在用莱顿瓶做放电实验时，注意到放电发生的火花和响声，联想到暴风雨时的闪光和雷声，他认为这两者在本质上是相同的，只是规模不同。他把自己的见解写成论文，寄给英国皇家学会，但未得到承认。富兰克林只好寻找实践的支持，他觉得有必要把天雷捕捉下来瞧瞧。1752年7月富兰克林冒着生命危险，在雷雨交加时，同他的儿子一起将一只带有铁丝尖端的丝绸风筝放入云层，通过打湿了的麻绳和末端的金属钥匙，把“天电”引入莱顿瓶，再从莱顿瓶取出了电火花。这就是震动世界的“费城实验”，它令人信服地证明了“天电”与“地电”是相同的，揭开了雷电的奥秘。
富兰克林风筝实验
第二年富兰克林发明了避雷针，这是人类利用电学知识征服自然界所迈出的第一步。
带电体之间相互作用的情况是怎样的呢？先做一个有趣的实验：把半张干燥的报纸剪成十几个窄条，每条都不剪到头，使它们的上部仍旧连着。然后把剪过的报纸铺在门板上，用一只手按住上部，另一只手在纸条上来回刷一阵子。取下报纸，手捏住报纸上部，围成圆圈。这时，这些纸条不是竖直下垂，而是向四周散开，好像一条张开的“裙子”。假如你用带负电的橡胶棒从下面伸进“裙筒”，“裙子”张得更开了；如果用带正电的玻璃棒从下面伸进“裙筒”，还没等伸进去，纸条立刻都聚拢到玻璃棒上，经过摩擦的纸条带上了负电，就张成“裙子”，这是负电荷相互作用的结果。实验证明，带同种电荷的物体互相排斥，带异种电荷的物体互相吸引。带电体所特有的这种相互作用性质，简单叫做同性相斥、异性相吸。
库伦
带电体之间相互作用力的大小，最早是在1785年，由法国物理学家库仑利用库仑扭秤测出的，他从中总结出了两个点电荷之间的相互作用定律。当带电体的大小比带电体之间距离小得多的时候，这些带电体就可以看成是点电荷，就是电荷好像集中在一个点上。
库仑指出，两个点电荷之间的相互作用力，跟它们所带的电量乘积成正比，跟它们之间的距离平方成反比，作用力的方向在这两个点电荷的连线上。点电荷用q1、q2表示，距离用r表示，写成公式是：
这就是库仑定律，力F称做库仑力，k是一个和单位选定有关的比例常数。电荷同号的时候，库仑力是正的，表示排斥；电荷异号的时候，库仑力是负的，表示吸引。
库伦定律
电荷之间的这种相互作用是怎样产生的呢？原先人们都以为它是用无限大的速度在两个带电体之间直接传递的，叫做“超距作用”。后来，法拉第认为，电荷之间的相互作用不是直接传递，而是通过中间媒质用有限的速度传递的。这种相互作用叫做“媒递作用”，是电场概念的起源。电场是一种特殊的物质。在电荷周围，总存在着电场；正是通过电场， 才对场中其他电荷发生力的作用。静止电荷周围形成的电场，称做静电场。
静电场对场中静止电荷的作用力叫做静电力，也就是库仑力。
库仑定律的建立，使电学研究进入了定量阶段，为电磁学作为一门精密的科学奠定了基础。
任何事物都具有这样的特点，运动着的客体都要比它处于相对静止时，更能显露出它的本质和丰富多彩的性质。因此，电流的发现不仅是对电荷本身认识有质的飞跃，开辟了一个动电学的新领域，而且也打开了探索电现象与其他物理现象内在联系的大门。
伽伐尼
最先发现电流的是意大利的伽伐尼。伽伐尼是意大利波洛尼亚大学的解剖学和医学教授。那个时候，在实验室里放上起电机是很时髦的事，就像我们今天上互联网一样，伽伐尼的实验桌上也有这样的一台仪器。他的妻子根据丈夫的嘱咐用蛙腿做菜肴，她把剥去皮的青蛙随手放在起电机旁的金属板上。并取了一把解剖刀，解剖力很偶然地触及了青蛙的腿神经，这时起电机刚好飞过一个火花，青蛙腿猛地抽搐了一下。妻子惊讶地叫了起来，引起了伽伐尼的注意，于是他立即重复了这个实验。
电流的发现，使电流研究开始由静电转向动电的领域，并成为后来世界走上电气化的重要跳板。那么，电流最初是怎么发现的呢？
在1791年发表的《论在肌肉运动中的电力》一文中伽伐尼如下记述当时的历：“我把青蛙放在桌上，注意到了完全是意外的一种情况。在桌子上还有一部起电机…我的一个助手偶然把解剖刀的刀尖碰到青蛙腿上的神经，……另一个助手发现，当起电机的起电器上的导体发出火花时，这个青蛙抽动了一下，……因这现象而惊异的它立即引起了我的注意，虽然我当时考虑着完全另外的事情，并且是全神贯注于自己的思想的。”伽伐尼在重复这个实验的时候，观察到了同样的现象。他发现，用金属接触神经和发出电火花都是必要条件。之后，他又以严谨的科学态度，选择不同的条件，在不同的日子做了这类实验。起先，他用铜丝与铁窗连着，在雨天和晴天做实验，他发现无论是晴天还是雨天，青蛙腿都发生了痉挛。于是他认为这是“大气电”的作用。现在我们知道，他得出这个结论，是受了富兰克林大气电实验的影响。但是后来，他找了一间密闭的房间，将青蛙放在铁板上，用铜丝去触它，结果跟以往一样，蛙腿也发生了痉挛性收缩，这就排除了外来电的可能。在上面提到的论文中，他继续写道：“我选择不同的日子，不同的时候，用各种不同的金属多次重复，总是得到相同的结果，只是在使用某些金属时，收缩更加强烈而已。以后，我又用各种不同的物体来做这个实验，但是用诸如玻璃、橡胶、松香、石头和干木头来代替金属导体时，就不会发生这样的现象。”这些现象使伽伐尼猜想到，在动物体内存在着某种电，如果使神经和肌肉与两种不同的金属接触，再使这两种金属相接触，这种电就会被激发出来，所以这很可能是从神经传到肌肉的特殊的电流质引起的。每根肌纤维就是一个小电容器，放电时便产生收缩。伽伐尼的解释由于缺少必要的知识，并不正确。青蛙腿抽搐是因为青蛙腿上的神经受到了电刺激，产生新的生物电，后者沿神经传导到肌肉，引起了肌肉的紧张收缩。
还原解剖青蛙实验的绘画作品
这样反复做了上百次实验，连续观察6年之久，伽伐尼才下了结论。他认为：电来自蛙体的神经，而两种金属的导体只不过起传导作用。他把这种电称为“动物电”，并且公开在波洛尼亚大学1791～1792年的工作纪要上发表了。从1780年开始发现电流现象到正式发表，前后经历了十几年，这充分说明伽伐尼治学态度的严谨。尽管当时对这种现象的本质还不十分清楚，但这种现象却意想不到地引起了科学界的关注。这时人们才发现，瑞士学者苏尔泽早在1750年就谈到过类似的发现。但是苏尔泽没有继续研究下去。伽伐尼的成功再次证明，机遇只属于那些有准备的头脑！
伽伐尼的发现也引起了他的好友意大利物理学教授亚历山得罗·伏打的重视。1792年，伏打重复了伽伐尼的青蛙实验，认为伽伐尼得到的现象是对的，但解释是错误的。他做了一个颇有说服力的实验。将一块金币和一块银币同时顶住舌头，用导线将它们连接起来时，舌头感觉有酸苦味。因此，伏打认为，电的来源不是动物本身，而是两种金属的接触，肌肉或神经只是起传导和指示电流的作用。伽伐尼所发现的电流不应叫做“动物电”，而应称作“金属电”或“接触电”。
他为了尊重伽伐尼最先发现权，他把这种电流称之为“伽伐尼电流”。尽管对电流的来源有不同的看法，但电流的客观存在则是两个人取得的共同结论。
伏打
1796年，伏打把金属称为第一类导体或干导体，把含有金属元素的液体称为第二类导体或湿导体。他指出，电“循环”的先决条件是回路必须由2个（或更多个）第一类导体和一个第二类导体所组成。 他用各种金属搭配，研究它们相互接触时产生电的情况。1797年，他提出了一个金属接触系列——著名的伏打系列：锌、锡、铅、铁、铜、银、金等，指出排在前面的金属将带正电，排在后面的金属将带负电。他还发现，将几种金属串接时，则电作用（电势差）由首、尾端的金属的性质决定，和中间的金属无关，这就是伏打定律。
伏打电堆
伏打将两个第一类导体和一个第二类导体所组成一个产生电流的装置，并把它叫做伽伐尼电池。后人又称之为“伏打电堆”。伏打还发现，将这些装置叠置起来，会得到强得多的电流。伏打电堆的发明，为后人提供了产生持续稳定电流的方法，使电学的研究由静电深入到动电，为电学的进一步发展创造了条件，为电化学的开创奠定了基础。
欧姆（1784～1854）出生于德国的一个普通家庭，1805年进入大学学习，1811年获得哲学博士学位。他担任家庭教师和中学教师20余年，期间始终坚持从事物理学研究， 结果发现了欧姆定律。他终生未婚。
欧姆
受傅立叶热传导定律的启发，欧姆认为电流现象和热流传导现象相类似，猜想导线中两点间的电流可能正比于这两点间的某种驱动力，他把它称为“电动力”，即现在所称的电势差。为验证这一猜想，他做了长期而大量的实验研究。
起初，他使用伏打电堆作为电源进行实验，由于电堆的电动势不很稳定，未能得到理想的效果。后来在波根道夫（1796～1877）的建议下，他于1826年改用温差电偶做电源，从而保证了电动势的稳定。他巧妙地利用扭秤的扭矩和受电流作用的磁针的偏转力矩平衡的方法来测量电流的大小。结果，他发现了电流“磁作用”的强度（正比于电流强度）同电源的“电动力”之间的线性关系，即全电路欧姆定律。对于一段导体来说，这一规律表现为电流和电势差成正比，其比例常数就是该导体的电阻，这就是电阻电路的欧姆定律。
由于当时德国的学术界正受谢林和黑格尔的“自然哲学”的影响，不大关心具体的实验工作，所以，欧姆的发现没有立即引起本国学术界的重视。他的发现首先得到的是英国皇家学会的奖赏，皇家学会授予他科普利奖章——当时科学界最高的荣誉。等到黑格尔死后，欧姆才渐渐得到他早就应该得到的待遇。
18世纪末，科学家已经发现了很多电现象和很多磁现象，大部分科学家认为电和磁是截然不同的力。在1820年7月，丹麦科学家奥斯特发表的一篇单行本的论文，证明电和磁之间有密切的关系
奥斯特于1777年8月生于丹麦鲁兹克宾。他主要在家里接受的教育，在儿童时代便对科学产生了兴趣。13岁时，他给做药剂师的父亲做学徒。1794年，他进入哥本哈根大学，学物理、哲学和药学，并获得了哲学博士学位。
1801年，他完成了博士学业。按照惯例，他开始环游欧洲，访问德国和法国并结识其他科学家。他结识的一位科学家，Johann Ritter——那时认为电和磁之间有某种联系的少数科学家之一，可能启发了他以后的科学生涯。
奥斯特
1803年，奥斯特返回了哥本哈根，他想要谋求一个大学物理教师的职位，但未能立即如愿。他于是私下里收费讲课。很快，他的课程大受欢迎。1806年，他在哥本哈根大学获得了一个职位。他扩展了物理和化学的课程，建立了新的实验室，并且继续自己在物理和其他科学领域的研究。他的第一篇论文是关于电力和化学力的。他研究了物理学中的很多问题，如水的压缩率和电流在开矿中的应用。
1820年，奥斯特做出了使他一举成名的发现。那时，尽管大多数科学家认为电和磁是没有关系的，但是，也有很多理由认为二者之间有联系。比如，那时人们早就知道，指南针遭受雷击之后有时会改变极性。奥斯特也早已注意到热辐射和光有某种相似性，它们都是电磁波，尽管他不能证明这一点。那时，他可能已经相信电和磁是物质辐射出的力，并且二者彼此之间有某种相互作用。
1819 年冬～1820 年春，奥斯特在哥本哈根开办了一个讲座，专门讲授电、电流及磁方面的知识。1820 年4 月的一天，在哥本哈根的一个讲演厅里，座无虚席。大家聚精会神地倾听着奥斯特的演讲。奥斯特深入浅出地讲解着电学知识，为了让听众较容易地理解那些深奥的电学原理，奥斯特边讲边做演示实验。在讲课过程中，奥斯特突然想到一个问题：过去许多科学家在电流方向上寻找电流对磁体的效应都没有获得成功，很可能电流对磁体的作用不是“纵”向的，而是“横”向的。于是，奥斯特把导线和磁针平行放置进行实验。当时，他用的电源是伏打电池，导线是一根细铂丝。当他接通电源，让导线通过电流时，他惊奇地发现：靠近铂丝的小磁针突然旋转起来，小磁针向垂直于导线的方向偏转了。小磁针发生偏转的现象并没有引起任何一位听众的注意，然而，这一不显眼的现象却使奥斯特欣喜若狂。这是电磁之间关系的一个确定的实验证据。
奥斯特实验
有人认为这个发现纯属偶然。这个演示实验是专门设计来寻找电和磁之间的联系，还是为了演示其他现象，档案有不同的记述。可以肯定的是，奥斯特早已准备好来观测这一效应，就仅仅用手头的磁针和电池。
不管纯属意外还是些许意料之中，这一发现激发了奥斯特的极大兴趣。演讲一结束，奥斯特立即回到自己的实验室，开始对这种现象进行深入细致的研究。从1820 年4月起，一直到7月，奥斯特整整耗费了3个月的时间，做了60多个实验，直到他确信电流可以产生磁场。
1820年7月21日，奥斯特以单行本论文的形式发表了他的结果——《论磁针的电流撞击实验》，这册单行本在物理学家和科学团体间私下流传。他的结果主要是定性的，但是效应很清楚——电流可以产生磁力。
这篇论文立即引起了轰动，并且提升了奥斯特在科学界的地位。奥斯特的重大发现，揭示了电与磁之间的联系，为以后法拉第发现电磁感应定律，麦克斯韦建立统一的电磁场理论奠定了基础。法拉第后来在评价奥斯特的发现时说：它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满了光明。安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”
奥斯特的电流磁效应的发现报告，很快被译成法文、英文和德文公开发表出来，并引起科学界的极大重视，纷纷转向这方面的讨论和研究，特别是当时的法国巴黎，成了研究中心。这个时候正在国外旅游的法国物理学家阿拉果立即从瑞士返回巴黎，向法国科学院报告了奥斯特这一伟大发现的详细情况。阿拉果的报告，引起了法国科学界强烈的反响。做出异乎寻常的反应的是在科学上极其敏感的科学家安培等人。
安培
安培出生于法国里昂的一个商人家庭，从小就表现出惊人的记忆力和非凡的数学才能，完全靠自学获得全面的教育。1793年他父亲被雅各宾党人处死，之后他妻子去世，这些打击使他一度陷入悲伤和苦闷。但对数学和自然科学的热爱使他又振作起来。在听到阿拉果对奥斯特发现的介绍后，他迅速重复了奥斯特的实验并加以发展。在1920年9月18日、9月25日和10月9日科学院召开的会议上报告了他的重要发现。在随后的几年里，他深入系统地研究了电磁学现象，提出安培力公式和分子电流假说。麦克斯韦把安培誉为“电学中的牛顿”。
右手螺旋定则
安培在9月18日提出了磁针转动方向与电流方向的关系服从右手定则，即现在所称的安培右手定则。既然电流可以像磁石那样吸引或排斥磁针，那么两段电流是否也像两块磁石那样相互作用呢？在9月25日的报告里，安培用实验证明了两根平行载流导线，当电流方向相同时，相互吸引；当电流方向相反时，相互排斥。安培认为，磁作用本质上可归结为电流间的作用。在10月9日的报告里，安培报告了他对各种弯曲载流导线相互作用的实验研究结果。
在法国科学院10月30日的会议上，法国科学家比奥和萨伐尔报告了载流长直导线对磁针作用力的实验结果。他们发现，这一作用力正比于电流强度，反比于它们之间的距离，作用力的方向则垂直于磁针到直导线的连线。拉普拉斯假设电流的作用归结为电流元独立作用之和，比—萨定律才被表示为微分形式。
直线电流右手定则
在随后的3个月里，安培集中研究了电流元之间相互作用力。为测定这种作用力，他以精巧的实验技巧和高超的数学能力设计了4个“示零实验”。在对实验结果进行分析和综合后，他于12月4日提出任意2个电流元之间作用力的公式，即安培力公式。
安培是一个分子论者。在菲涅耳的批评和启示下，1821年1月，他提出了分子电流假说。他认为，物体内部每个分子中的以太和两种电流质的分解，会产生环绕分子的圆电流，形成小磁体；当有外部磁力作用时，它们呈规则排列，使物体呈现磁性。
类比于静力学和动力学的区别，安培首次把研究动电现象的理论称为“电动力学”。
分子电流
其实安培本应该建立“首先发现电磁感应”的不朽功勋的。1832年法拉第宣布他发现了电磁感应之后，安培声称，实际上他在1822年就已经发现了一个电流能够感应出另一个电流。
那为什么安培未能发现电磁感应？
正如安培所言，早在1822年，他与德莱里弗在日内瓦做的实验便证明了感应能够产生电流。他们用铜环和马蹄形磁铁做实验。在实验中，他们两人都已清楚地观察到由于感应引起的吸引和排斥，使铜环发生偏转。
当时，法拉第及其他研究者们正热切期望和努力探索着电磁感应效应，安培本应该对他的发现大加宣传，但是安培却没有这样做。那么，安培为什么没有利用这一发现以获得他显然渴望得到的不朽声誉呢？在这一点上，各家众说纷坛。罗斯把原因归结为德莱里弗的年轻和缺乏经验，以致于在描述这个实验时没有强调感应电流；而安培则是由于疏忽，没有将他的发现探究到底。布伦德尔则简单地认为安培没有考虑1822年的实验结果，因为他坚持的是分子电流的学说。霍夫曼则解释为：安培发现感应现象，被他同时作出的关于同一导线上的电流元之间相互排斥的“发现”所掩盖，使得安培忽视了感应现象。
其实，布伦德尔的陈述基本上是正确的，但令人难以理解，因为他没有指出隐藏在安培行动背后的原因。
1821年9月，法拉第发现通电导线能绕磁铁旋转。不久，他又创制了著名的电磁旋转器，并发表了批评安培理论的论文。对于新的发现和法拉第的批评，安培不能无动于衷，因为两者似乎都触动了他的新学说的基础。此时，分子电流说对安培已变得极为重要，因此他决不能放弃它。这就导致了他对自己的电磁感应的发现极度轻视。实际上，当德莱里弗宣读安培对该实验的叙述时，安培就在日内瓦，当时他是完全能够作出修正，然而他没有这样做。而对德莱里弗发表在《化学年鉴》上的文章他曾作过一些更改，但却没有修改对感应的叙述。这些事实为我们考察安培当时如何理解和对待感应实验提供了重要的线索。
在当时，安培为了保护他的分子电流理论，很想把同轴电流说否定掉。所以他把实验中由感应所产生的同轴电流也试图解释为分子电流。
安培未能发现电磁感应的原因是安培把他的分子电流理论看得太重要了，而电磁感应只是他最后才希望发现的事情。如果他承认他已经在实验中产生的同轴电流，那就会把他珍贵的理论置于无立足之地。因此，他做了他不得不做的事。他把他原来用以在同轴电流和分子电流之间作出选择的（1821年完成的）实验变成了一项毫无意义的练习。他1822年的实验结论表明：无论他观察到什么，他都会坚持把它解释成分子电流，或者至少是分子大小的电流存在的证据。他完完全全成了自己理论的囚徒。
试想，如果安培把他的理论暂时放一下，而将他1822年在日内瓦做的实验全部准确地公布出来，那么，法拉第肯定会重复这个实验，而且凭着他的实验天资，会马上从中探索出用电流产生感应电流的必要条件，原电流和感应电流的方向，以及其他所有的与他在1831年独立作出的电磁感应发现中得出的结果相似的结论。这样，电磁感应有可能会提早几年得到发现，而安培也就会得到“最早发现者”的荣誉，用不着在1832年恳求分享这一荣誉了。这里人们也许可以吸取重要的教训。
法拉第出生在英国纽因敦城的一个普通的铁匠家庭。13～21岁，他在书店当了8年学徒。装订书、卖书的职业，使法拉第有机会接触许多科学界人士。1812年的一天，一位常来买书的皇家学会会员送给他一张听讲券。在讲座上，法拉第聆听了当时举世闻名的化学家戴维的讲话，并深深地为科学的力量所吸引。
法拉第
不久，法拉第学徒期满，在另一家印书店当了正式的装订工。新主人很赏识他，许诺让法拉第将来当书店的继承人。然而，法拉第志不在此。他鼓足勇气，写了封信给戴维，希望戴维能帮他谋到一个能够接触技术的职位。
戴维热情地接待了法拉第，劝法拉第再慎重考虑一下自己的理想。他风趣地说：“科学好比一个性情怪癖的女子，你尽管对她倾注满腔热情，可是得到的报酬却极其微小！”
精诚所至，金石为开。1813年，法拉第的愿望终于实现了。他进入皇家学院实验室，给戴维当助理实验员。几个月以后，他得到了一次非常难得的学习机会——随戴维去欧洲进行学术考察。旅行给法拉第留下难忘的印象。他的日记里，详细记载了戴维在各地的讲学内容、实验记录，以及各国科学家的实验方法、风格特长；沿途所见的自然景象、风土人情，也引起了他莫大的兴趣。法拉第生性乐观，富于同情心，对大自然和生活在底层的劳动人民怀着深切的热爱。这次旅行，更坚定了他献身科学、造福人类的信念。
一回到伦敦，法拉第就扎实地干起实验室工作来。在两三年的时间里，经过实际锻炼，法拉第具备了出色的实验才能。在戴维的指导下，他开始走上独立研究的道路。
1816年，25岁的法拉第初露锋芒，在《科学季刊》上发表了第一篇化学论文。1818年，法拉第写了一篇关于火焰的学术报告，大胆指出了名家理论的谬误。“名师出高徒”，他在戴维的引导下，刻苦钻研、勤奋工作，终于成为一个年轻有为的化学家。
戴维
1681年夏，一艘航行在大西洋的商船遭到雷击，结果船上的3只罗盘全部失灵：两只退磁，另一只指针倒向。还有一次，意大利一家五金店被闪电击中，事后发现一些钢刀被磁化。由于当时连闪电的性质都没有搞清，这些现象谁也解释不了。100多年来，电磁之谜成了许多科学家探索的目标。
1820年，奥斯特公布了他的发现：把通电的导线放在磁针上方，磁针竟会发生偏转。这个发现立刻引起了整个物理学界的轰动。人们本来认为毫不相关的两种现象，竟有这样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口，各国科学家纷纷转向电磁研究。
法拉第完全懂得这个发现具有不可估量的意义。他决心沿着奥斯特打开的缺口，作进一步的探索。在戴维的鼓励下，青年化学家毅然闯进了电磁学这个未知的物理领地。
法拉第决定从实践中探索奥秘。他把收集到的有关电磁现象的资料，详细地进行比较研究，并且一一用实验来重新检验。实验进展很快，也很有趣。1821年夏，他在《哲学年报》上发表了有关电磁研究进展的论文。在这篇论文中，法拉第把电流对磁针的作用力称作“转动力”，虽然从理论上讲这也没有触及本质，但是他却在实验中巧妙地运用这种“转动力”，让一块磁铁绕着一条电流连续转动，或是使一条载流导体绕磁铁不停地旋转。
不久，安培发表了研究报告。法拉第同安培不谋而合。
初次成功使法拉第受到很大鼓舞。他信心更大了，决心为电磁学这门崭新的科学当个开路先锋。根据大量的实验，他确信电和磁就像铜币的图案和字样，是同一事物的两面。既然电流可以产生磁，那么为什么磁不能产生电流呢？1821年秋，法拉第在日记里写下了一个闪光的设想，“从磁产生电！”
这是一次艰苦卓绝的攀登，为了实现这个目标，法拉第经历了无数次失败，进行了长达10年的实验研究
那是一个繁琐的实验：
用铜线在几米长的木棍上绕一个线圈，铜线外面缠着布带以便绝缘。然后在第一层线圈外面，用同样的方法绕上第二层、第三层，直至第十二层，每层之间都是绝缘的。
把第一、三、五等奇数层串联起来，再把第二、四、六等偶数层串联起来，这样就制成了两个紧密结合而又互相绝缘的组合线圈。最后，把其中一组线圈接到开关和电瓶上，另一组线圈接在电流计上。接通电源，指针不动；增加电瓶，增大电流，指针还是不动！
法拉第并没有绝望，而是在崎岖的道路上坚持不懈地进行探索。转眼之间10年过去了。
1831年是法拉第一生中最难忘的一年。这一年的秋天似乎格外晴朗。天气已经有些凉意，法拉第还是穿着那件朴素的外套，在实验室里紧张地工作。他的电学实验进入了最关键的阶段。
这时，法拉第已经把电池组增加到120个电瓶。这意味着初级线圈的电流同最早相比，增大了120倍。他用做实验的线圈，也不知更换了多少。
法拉第全神贯注地操作着，他小心翼翼地合上电闸，更大的电流通过线圈，不一会导线就发热了。法拉第转过头注视着电流计，指针像是固定了一样，还是纹丝不动。
这是为什么呢？
他复查了全部实验记录，对设计思路、实验方法也都作了反省，并且逐件检查了实验器具，连一根导线都不放过。在检查电流计的时候，法拉第无意中注意到：他每次实验都是先接通电源，再转过头来观测电流计。
问题会不会就出在这里呢？
他马上把实验台重新布置好，进行检验。这次法拉第特地把电流计摆在电源开关旁边，以便操作时他的目光可以一直监视指针。
法拉第目不转睛地盯着电流计，然后用手合上了电源开关。就在线路接通的一刹那，电流计指针跳动了一下！这个时间非常短暂，稍不留意就发现不了。法拉第过去的多次实验都忽略了这个细节，这次终于捉住了这个稍纵即逝的“一刹那”。
法拉第圆盘发电机
法拉第乘胜前进，又改进了实验仪器。
他用软铁环代替木棍的线圈的芯子，效果更明显。在断开或者接通初级线圈电流的一刹那，次级线圈连接的电流计上的指针摆动得很厉害。
法拉第开始思考了。从表面上看，这个实验是从初级电流感应出次级电流，换句话说，是从电变成电，好像同磁没有关系。但是反过来说，如果这个发现仅仅意味着“从电变成电”，那又有一个问题不好解释——为什么要在初级电流接上或者断开的一瞬间，次级线圈才有电流产生呢？这种初级电流的突变会不会同磁有关系呢？
为了弄清这个疑难问题，法拉第继续进行实验。几天以后，他进一步发现，如果改变初级线圈和次级线圈间的位置，或是改变初级线圈的电流强度，次级线圈也有感应电流产生。法拉第顿时明白了，一定是初级线圈的电流产生的磁的作用，使次级线圈感应出电流。为了证实这个判断，法拉第索性把初级线圈拆掉，用一块磁铁来取代它。他让磁铁穿过次级线圈环，电流计的指针也随着磁铁的运动而摆动。谜底终于被揭开了：正是运动着的磁产生了电流。这就是著名的电磁感应现象，它揭示出电和磁可以互相转化的辩证关系，为近代电磁学奠定了基础。
再说法拉第发现了“动磁生电”现象之后，很快总结它的规律：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电流。这一规律启发了法拉第去研制一种发电机：使导体有规律地切割磁力线，从而产生一股持续的电流来。经过几天的琢磨，1831年10月28日法拉第在他的日记本上画出了他构想的发电机草图（如图）：将一个固定在转动轴上的圆盘，放置在两个磁极之间不断地转动。显然可以把圆盘看成是许多根长度等于半径的铜狭条组成的。在转动圆盘时，每根铜条都要切割磁力线。将外电路的两端分别接到发电 机的转轴和圆盘的边缘时，外电路和圆盘构成了闭合回路，电流就产生了。
法拉第的构想被实验证实了——圆盘发电机很快造出来了。一天法拉第在皇家学会表演他的发电机时，一位贵妇人冷冷地说：“这玩意儿有什么用呢?”法拉第机智地回答：“夫人，你不应当去问一个刚出生的婴儿会有什么出息，谁也不能预料婴儿长大成人之后会怎么样？”
1831年11月13 日，刚好在法拉第发现电磁感应不久，麦克斯韦出生在苏格兰首府爱丁堡。跟出身寒微的法拉第不同，他家学渊博，祖上有不少名流学者。父亲在乡下有产业；职业是律师，兴趣却在科学技术上，他爱设计机器、爱科学、爱提问。麦克斯韦从小受到熏陶，上中学时已才华出众，第二年考入爱丁堡大学。三年后转入剑桥大学，以甲等数学第二名的优异成绩毕业。麦克斯韦受父亲的影响，对实际问题感兴趣。他的研究题目都是怎样运用数学解决物理学、天文学或工程问题。
麦克斯韦从剑桥大学毕业后，最初研究光的色彩理论。不久他读到法拉第的电磁实验研究。用充满力线的场代替牛顿的真空，用力在场中以波的形式和有限的速度代替牛顿的超距作用，这不同凡响的大胆见解唤起了麦克斯韦的想象力，引起了他的共鸣。然而麦克斯韦也看到，法拉第的表述方法不够严格，有漏洞。正是在这里他可以大显身手，施展自己的数学才能。
麦克斯韦在电磁学论文《论法拉第的力线》中，开宗名义，第一句话是：“关于电的科学，目前的状况对于思考特别不利。”麦克斯韦要改进这种状况。他运用法拉第的力线思想，把法拉第发现的种种迥然不同的现象彼此之间的内在联系，清楚地展现在数学家、物理学家们面前。要做到这一点，必须具备两方面的条件：①要澄清物理概念，建立一个物理模型，以便类比借鉴；②要运用数学工具，给出精确的数量关系。法拉第对电流周围的磁力线所作的物理描述，被麦克斯韦概括为一个矢量微分方程。这是一个良好的开端，法拉第的物理直觉能力和麦克斯韦的数学分析技巧开始会合了。
麦克斯韦
法拉第比麦克斯韦年长40岁，他们的出身、教育、性格、爱好截然不同。一个来自社会最低层，一个门第高贵。一个连小学也没毕业，一个是名牌大学的高才生。法拉第讲话娓娓动听，引人入胜；麦克斯韦才思敏捷，言辞锋利，却不管听的人懂不懂，只管自己发挥。一个是实验巨匠，一个是数学高手。一个善于运用直觉，把握住物理现象的本质，设计巧妙的实验、观察、记录、归纳；一个擅长建立物理模型运用数学技巧演绎、分析、提高。如果把他们两个人的特点集于一身，那就是一个理想的物理学家了。现在他们确实汇集在一起。他们坚信场的物质性，反对牛顿的超距作用；他们的目标是一致的——建立一个全新的、不从属于牛顿自然哲学体系的电磁学理论。
在麦克斯韦建立他的电磁理论之前，诺埃曼、韦伯等德国物理学家继承了安培的超距作用观点，对电磁现象的研究做过不少贡献，形成了电动力学的所谓大陆学派。但是，他们企图在力学的框架内理解电磁现象，提出各种复杂的相互作用“势”来描述电磁过程，理论复杂而不自然，未能建立一个统一的理论体系。而麦克斯韦则继承了法拉第的近距离作用观念，取得了决定性的进展。
麦克斯韦走了三大步才建立起电磁理论，前后历时10余年。他一开始就把注意力集中到法拉第的力线上。
1856年，他发表了电磁理论方面的第一篇论文《论法拉第的力线》。在开尔文对热传导现象、流体运动和电磁力线的类比研究的基础上，首次试图将法拉第的力线概念表述成精确的数学形式。他在文中给出了电场的已知定律的微分关系式。
1862年，他发表了第二篇论文《论物理的力线》。在这篇论文中，他提出一个分子涡流以太模型，通过数学计算可以得出电学和磁学中全部已知的基本定律。除此之外，麦克斯韦还在这个模型的基础上引入了“位移电流”的概念：变化电场引起介质电位移的变化，这种变化与传导电流一样在周围空间激发磁场。位移电流完全是麦克斯韦的独创（在没有任何实验提示的情况下，只是为了保证理论的自恰性——与电荷守恒定律兼容而大胆引入的）。因此，麦克斯韦电磁理论决不仅仅是法拉第的思想的数学精确化。提出位移电流不但保证了理论的自恰性，而且使理论具有一种对移性：变化的电场在周围的空间激发涡旋磁场，变化的磁场在周围的空间激发涡旋电场，这就为脱离场源而交互变化的电场和磁场——电磁场的独立存在提供了依据。电磁场是一种新型的运动，以横波的形式在空间传播，形成所谓的电磁波。
1865年，他发表了第三篇论文《电磁场的动力理论》。他不再用他过去提出的以太模型，而是通过数学解析方法，总结了以他的名字命名的电磁场基本方程——麦克斯韦方程组。由这个方程组，他推出电磁场所满足的波动方程，预言了电磁波的存在。由于算出的电磁波在真空中传播速度与真空的光速相同，麦克斯韦断言光就是频率在某一范围的电磁波，建立了光的电磁理论。这是理论和实验相结合的硕果。
麦克斯韦扎实的数学基础为他的成功奠定了基础。数学作为物理研究的工具是极为重要的。麦克斯韦如果没有扎实的数学功底、严密的逻辑思维能力，就不可能得出麦氏关系，这一点是不容质疑的。还要说明的是：麦克斯韦先用以太模型导出新的方程组，然后又敢于舍弃原来的力学比拟，让电磁场理论从机械论框架中解脱出来，成为独立的对象，这就是麦克斯韦的伟大之处。有人曾这样比喻：对麦克斯韦来说，机械模型就好像建筑高楼大厦时的脚手架，楼房建好之后，脚手架就一点一点地被拆掉了。这一点和我们前面提到的安培形成鲜明的对比，安培完全被自己的理论框架囚禁了，从而失去了发现电磁感应的机会。这其实是创新思维在科学发展进程中重要作用的一个典型实例，对于我们今天在教与学的过程中要进行创新思维意识的培养具有一定的启发作用。
麦克斯韦方程组被列入“改变世界面貌的10个公式”之一。当法拉第和麦克斯韦将电磁学的大厦建立起来以后，又出现了一位杰出的物理学家——赫兹。他用实验证实了电磁波的存在。之后不到6年时间，意大利的马可尼和俄国的波波夫就分别实现了无线电的长距离传播。无线电报、无线电广播、无线电话、电视、雷达，数不尽的无线电技术蓬勃发展起来，使人类的生活达到了空前的丰富多彩。
1878年10月的一天，柏林大学冷冷清清的教学大楼突然热闹起来，底层的一间宽敞的阶梯教室里坐满了学生，连走廊里都站了人，大家都静心聆听着当代物理大师赫尔姆霍茨教授侃说电学史：“由于牛顿力学的影响，人们总企图用力学的观点来解释电磁现象，企图仿照力学的理论体系来建立电磁理论。唉，这可是一条‘无原的荒路’啊!”
赫尔姆霍茨
这句话如石破天惊，引起了一阵骚动。大师接着就详尽地讲解了麦克斯韦的理论，最后满怀希望地说：“他的理论高深，多数人听不懂，对‘位移电流’表示怀疑，我希望在座的诸位能澄清目前种种混乱的解释，求得一个统一的理论。”
此时听众席上有位青年，原来是附近工程技术学院的学生，因慕名而来坐在前排，听完了大师高瞻远瞩的一席演说，只感到自己如大梦初醒一般，立即返回学校卷起铺盖，投师到赫尔姆霍茨门下，这位学生名叫亨·路·赫兹（1857～1894）。
赫兹1857年2月22日生于德国的汉堡市。他父亲是一位律师和政府议员，对人文科学很有造诣，他因此学会了多种语言，还学习过美术。在他中学毕业的时候，父亲把他叫到跟前，问道：“孩子，该考虑考虑自己一生选择的道路了，你将来想干什么呢?”
“当工程师。”赫兹响亮地回答。父亲深知他有一双巧手，便赞许地点点头，原来赫兹有一位祖叔，特别喜欢实验科学，在他的影响下，赫兹从小就养成了动手的好习惯。上学后，家里还让他拜师学木工，学车工。锯、刨、斧、凿他样样都拿得起。后来他当上了教授，教过他的师傅还惋惜地说：“唉，真可惜，他本是一个难得的车工啊!”
自从赫兹拜了赫氏为师，经过大师的点拨，学识上突飞猛进。以前他学的是工程，特长是动手。现在他贪婪地阅读拉普拉斯和拉格朗日的著作，完全陶醉在严密的逻辑推理之中。一年后赫尔姆霍茨出一道竞赛题，要求用实验来证明，沿导线运动的电荷是否具有惯性。赫兹独占鳌头，荣获金奖。1880年赫兹获得博士学位后就留在老师的身边当了助手，负责物理实验室的工作。
1885年赫兹的物理实验室有一种称为黎斯螺线管的感应线管，它有初级和次级两个线圈彼次绝缘。他发现给初级线圈输入一个脉冲电流时，次级线圈的火花隙中常有电火花跳过。他敏锐地感到次级线圈火花隙上的电火花，是因为初级线圈电磁振荡，次级线圈受到感应的结果。于是他调整了初、次线圈的位置，发现次级线圈在某些位置上电火花特别强，而在有些位置上，电火花根本没有。这一发现使赫兹极为兴奋，他立即想到了麦克斯韦的电磁理论，一定是初级线圈激发的电磁场，越过了空间被次级线圈接收到了。也就是空中有电磁波在传播。
1886年底至1887年初，赫兹对电火花现象做了进一步的研究。他把高压的电感应线圈初级与电源连接，调节感应线圈次级的两个极的位置，使两极之间发生电火花。根据麦克斯韦的理论，感应线圈上每一次电火花跳跃都会产生电磁波辐射。那么如何来捕捉这个电磁波呢?赫兹的办法十分简单。将一根粗铜丝弯成环状，并在环的两端各焊一个铜球。仔细地调节圆环的位置和方向，可以发现圆环在某些位置上两个铜球之间的空隙上闪烁起美丽的火化。这个实验成功地证明，感应线圈上发出的电磁能量，确实被辐射出来，跨越空间传到了接收器，并且被接收下来了。赫兹还用这套简单的仪器测定了电磁波的波长，通过计算发现电磁波传播的速度恰好等于光速。
赫兹
1888年赫兹公布了他的实验结果，全世界的科技人士都为之轰动。谁也没有料到用这样简单的仪器就验证了麦克斯韦的高深理论预言的电磁波的存在。赫兹被人们称颂为“电磁波的报春人”。他的导师赫尔姆霍茨对自己的得意门生也大为赞赏。说：“光——这种如此重要和神秘的自然力——与另一种同样神秘或许更多地应用的力——电——有着最近的亲缘关系，令人信服地证实这种现象无疑是一项重大的成就。”并有意识地把他看作自己事业的接班人。但是天公不愿成人之美，年纪轻轻的赫兹在1883年开始患上了一种齿龈脓肿的病。起初他还以为不碍事，但这种病十分顽固，多次手术也只能缓解痛苦，病痛的折磨使他情绪沮丧。1893年12月4日他预感到自己可能会早逝人世，便秉烛展书，一边流泪一边给双亲写了一封长信：“假如我真发生了什么事情的话，你们不应当悲伤，但你们要感到几分自豪，想到我属于那些生命虽然短促但仍算有充分成就的优秀人物。我不想遭遇，也没有选择这样的命运，但是既然这种命运降临到我的头上我也应感到满意。”
赫兹的预感不幸应验。1894年1月他在一次手术事故中猝然谢世，年仅37岁。赫兹过早地去世给科学事业带来了巨大的损失。当赫兹发现了电磁波的存在时，他的一位好朋友吉布尔工程师曾写信给他，说自己打算用电磁波来进行无线电通讯，请赫兹在理论上出点主意。但赫兹未及深思熟虑就否定了这个富有创造性的设想。他在回信中说：“如果要利用电磁波来进行无线电通讯，空中需有一面像欧洲大陆面积差不多大的反射镜才行。”如果他能活到1924年，知道了大气中存在电离层，当然就不会作出如此草率的回答。
后来赫兹发现了电磁波在金属物体面上会反射，在通过硬沥青的三角棱镜时会折射的时候，也未来得及进一步研究这种原理的技术应用而失去了发明雷达的机会。1889年赫兹在致力于研究电在稀薄气体中的发射时，又一次错过了发现X射线的机会。7年后伦琴发现X射线时所用的放电管，还是赫兹的助手莱纳德提供给伦琴的呢!所以如果赫兹能多活10年、20年、30年，这几段科学史会不会需要改写呢?
在神奇的电世界里，电磁波起着巨大的作用。它为人类做了数不清的好事。
我们在前面说过，导线里有电流通过的时候，它就能够产生电场和磁场。现在我们还要进一步告诉大家：电场和磁场是互相依存、互相交替的：变化的电场在其附近产生变化的磁场，这个变化的磁场又在其附近产生新的变化的电场，新的变化的电场再在其附近产生新的变化的磁场……这样没完没了地交变下去，就越来越往外扩散，越传越远了。这个情况就好像一块小石头在池塘中激起的水波一样，不断地向周围扩散。因为它是电场和磁场交替变化而成的，所以科学家给它起个名字叫电磁波。
电磁波是一种极其奇妙的物质，我们用眼睛看不见，用耳朵听不到，用手摸不着，但是它又像别的物质一样，具有能量、动量和质量，能为我们做许多许多事情。
电磁波的运动方式，就跟把石头扔进池塘所激起的水波一样，是一圈圈波浪起伏的同心圆，高处叫波峰，低处叫波谷。两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离叫波长。
实际上，电磁波是一个十分庞大的家族，它们是按波长的大小由许多神通广大的成员组成的。 ①老大是多才多艺的无线电波。它除了担任通信任务，帮助人们传递信息，还能为飞机和轮船导航，操纵火箭的发射和卫星的运行。②老二叫红外线，现在人们使用的红外线加热器，就是利用它来给人们带来能量的。人们还制成了红外线瞄准仪，狙击敌人时百发百中。③老三是个美丽的姑娘，身着七彩衣，但平时却是无色的，只要在三棱镜下才羞涩地露出它的真面目——它就是光了。④老四是个保护人类健康的卫士，可以杀菌消毒，名叫紫外线。阳光中就含有紫外线，人们就常常进行日光浴来清洁皮肤。④老五是Ｘ射线，因为它是德国物理学家伦琴发现的，所以也叫伦琴射线。它有一个“火眼金睛”，能透视人体的骨骼、内脏，察知隐患，报告病情，是医生手中的锐利武器。⑥老六是家族中的小弟弟，名则γ射线，是1898年居里夫妇发现了镭以后才发现的，别看它排行老六，本领却很大，不但能穿透厚厚的铅板，还能杀死可恶的癌细胞。
这六兄弟，除了老三可见光，都是人类肉眼看不见的。起先，它们在自然界里一个个都隐藏得很好，并且还偷偷地帮助人类干活，譬如帮助我们把潮湿的衣服弄干，让我们能够欣赏这五光十色的美丽的世界；使各种植物能够生长。人们有时也都觉得奇怪，并感到有谁在暗暗帮助我们，总想把它们找出来。随着电学和其他科学的发展，终于一个个找到了它们，熟悉了它们。它们也就成了人类的忠实的助手。
电磁波谱图
前面曾经介绍过，1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应。接着，学徒出身的英国物理学家法拉第明确指出，奥斯特的实验证明了“电能生磁”。他还通过艰苦的实验发现了电磁感应现象。
著名的科学家麦克斯韦进一步用数学公式表达了法拉第等人的研究成果，并把电磁感应理论推广到了空间。1864年，麦氏发表了电磁场理论，成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。
那么，又有谁来证实电磁波的存在呢?这个人便是赫兹。1887年的一天，赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压，随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时，在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程度时，便看到有火花越过缝隙。通过这个实验，他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现，为人类利用电磁波开辟了无限广阔的前景。
赫兹透过闪烁的火花，第一次证实了电磁波的存在，但他却断然否定利用电磁波进行通信的可能性。但赫兹电火花的闪光，却照亮了两个异国年轻发明家的奋斗之路。
其中一位是俄国的波波夫。
1889年春天，当时在一所军事学校里教书的波波夫，在参加一次理化协会的例会时，看到了赫兹实验的表演。波波夫并不同意赫兹“电磁波无用”的观点。他认为，将来电磁波也可能像光波一样，在空中传播出去。为此他经过几年不懈的努力，在36岁时制造出一台无线电接收器。
1895年5月7日，波波夫在彼得堡举行的一次科学会议期间，向代表们表演了这台仪器。在表演的过程中，它成功地接收到了由雷电产生的电磁波。紧接着，波波夫又加以改进，研制了一套可以真正用于通讯目的的发射机和接收机。
波波夫
1896年3月24日，波波夫在250米的距离内发射了世界上第一份无线电报，并由接收机上的一个莫尔斯记录器记录了下来。电文是“海因利茨·赫兹”。波波夫就是这样以最好的形式肯定了这位发现电磁波的先驱的功绩。
几乎在和波波夫同时，意大利青年工程师马可尼也对赫兹的实验产生了兴趣，也在摸索一条无线电通讯的道路。
马可尼想，假如加强电磁波的发射能力，也许能增大它的传播距离。他在自家的菜园子里完成了几百米距离的无线电通信后，又连续干了10年，终于在1895年完成了2000米距离的无线电通讯。在这次实验中，他试验了采用接地天线的方法，来加强电磁波的发射能力。
马可尼
马可尼发明了无线电通讯后，要求意大利政府资助。但当时的政府对于技术发明很不重视，马可尼的要求被拒绝了。于是，马可尼不得不求助于比较注重技术发明的英国。英国海军部十分重视他的发明，认为无线电通讯技术一旦成功，就可解决英国舰队的指挥调动难题，便大力资助马可尼的研究。
不久，马可尼在一次公开表演中，成功地进行了12千米距离的通讯。1899年3月，他又出色地完成了英国和法国海岸间相隔45千米的无线电通讯。
现在，他要向更宏伟的目标进军了。马可尼大胆地提出横跨大西洋的无线电通讯计划。许多人对此很怀疑：在通过大西洋3700千米的遥远距离之后，电磁波是否还能收到？
马可尼在1901年12月开始实施他的计划。他在英国的康沃尔建立了一个装备有大功率发射机和先进天线设备的发射台；然后带着一名助手来到大西洋彼岸的加拿大圣约翰斯，那是预定的接收地点。他们首先安装起信号接收装置，然后用氢气球把天线高高吊起。突然氢气球爆炸了，整个计划出现了夭折的危险。
约定的时候到了，在英国康沃尔的发射台，从12月5日起，开始连续使用60米高的天线发射无线电波。加拿大这里却是乱成一团，直到12月12日，马可尼才急中生智想出用大风筝把天线升到了121米的高空。马上，他们收到了英国发出的事先商定好的莫尔斯电码“S”。 这样，无线电波越过了大西洋，人类首次实现了隔洋无线电通信。2年后,无线电话也试验成功。
1912年，发生了震惊于世的“泰坦尼克号”沉没事件。这一使1500人丧失的惨剧的发生，与船上装用的无线电报机的连续7小时故障直接有关。它使人们进一步认识到无线电通信对于人类安全的重大作用。
与此同时,无线电通信逐渐被用于战争。在第一次和第二次世界大战中，它都发挥了很大的威力，以至有人把第二次世界大战称之为“无线电战争”。
1920年，美国匹兹堡的KDKA电台进行了首次商业无线电广播。广播很快成为一种重要的信息媒体而受到各国的重视。后来，无线电广播“调幅”制发展到了“调频”制，到20世纪60年代，又出现了更富有现场感的调频立体声广播。
KADA在匹斯堡的演播室
无线电频段有着十分的资源。在第二次世界大战中，出现了一种把微波作为信息载体的微波通信。这种方式由于通信容量大，至今仍作为远距离通信的主力之一而受到重视。在通信卫星和广播卫星启用之前，它还担负着向远地传送电视节目的任务。
今天,无线线通信家族可谓“人丁兴旺”，如短波通信、对流层散射通信、流星余迹通信、毫米波通信等等，都是这个家族的成员。按理来说，卫星通信、地面蜂窝移动通信也都属于无线电通信的范畴，只不过由于它们发展迅速,“家”大“业”大，人们在谈到它们时往往“另眼相看”，大有“自立门户”之势。
同电磁波一样，无线电波也是个大家庭，科学家们根据它们的身长——波长，给它们起了不同的名字，比如超长波、长波、中波、短波、超短波等等。科学家们根据它们的特性量才而用，让它们去完成不同的通信任务。
超长波和长波具有较强的绕射本领，它们在地面上进行远距离赛跑时，可以迈开“长腿”，轻而易举地翻山越岭，跨过任何障碍，把人们所需的信息送到很远的地方。如果让它们沿着海面传播，由于海水的导电性能很好，“体力”消耗要少得多。所以人们用长波做远距离导航和越洋通信。
但是发射这种长波需要很大的能量，所以，发射台和无线台的体积和重量都很大，用作移动通信是不合适的。短波只会向前直闯，沿地面跑时，没过多远就消失得无影无踪了，不可能作远距离传输，但它却能跳跃式地传播到很远的地方。它所借助的跳板是电离层。电离层有种古怪的脾气，它能吸收电波，波长越长的电波越容易被吃掉，而短波却能被它反射回来，一上一下地继续前进。
从短波的传播特性来看，只要选择合适的波长，即使是发射功率很小的电台，也有可能通达很远的地方，因此它的设备简单，灵活机动。小小的无线电台，就可以深入敌后，随时与远方的总部联络，报告敌情，给敌人以有力的打击。军事上用的都是短波电台。短波电台还用于海上航行的船只进行远距离的移动通信。
短波天线
超短波的波长在1～10米之间，它在地面上行走时损耗很大，传不了多远就消耗完了。如果往天上走，它会穿出电离层，再也不回地球了。它的绕射本领极差，连房子也会把它挡住。因此，只能利用它在地球上互相看得见的两点之间进行视距离通信了。手持无线电话、汽车电话等，使用的就是超短波。既然超短波只能沿直线传播，为什么我们在室内、大楼后面那些看不见对方的地方，也能使用无线电话呢？原来超短波很容易被反射，我们使用无线电话时接收的电磁波通常不是由对方天线直接出发的，而是接过许多的障碍物的反射才到达我们的接收天线的。
微波又怎样呢？
微波是电磁波家族中比较年轻的成员。“年龄”大约50多岁。但可谓“神通广大”。微波是指波长从1米到1毫米的电磁波段，其频率远比人们熟悉的短波和超短波的频率要高，而且微波段中可用于通信的频带也相当宽，甚至比无线电波整个波段中的其他几个可用于通信的波段的总和还要宽上千倍。因此，它能容纳的信息量特别大。它还可以穿过电离层利用通信卫星进行传输，为雷达、地面微波中继通信和卫星通信开辟了广阔的前景。
现代的千里眼——雷达，主要是依靠微波来进行工作的。雷达依靠发射微波来搜索目标，微波碰到目标以后被反射回来。由于电波在空间的传播速度是30万千米/秒，因此根据发射和接收到回波的时间差，就可以算出目标的距离。现代的雷达不但能立刻测出距离的数字，还可以把目标的方位显示在荧光屏上。
雷达
有的雷达专门用于监测敌人的飞机和导弹。它们可以“看到”5000千米以外的目标，叫做远程警戒雷达。把这种雷达装在人造卫星上，就可以在数万千米的高空居高临下地监视目标。只要敌人导弹一离开发射架，它马上就发出警报。
雷达能够保证船舶在茫茫的雾海中安全夜航；能够指挥飞机在机场上安全起落；能够让人们及时发现雷雨和风暴的来临，预测天气。进行天文观测的射电望远镜实质上也是一种雷达。
微波的第二大用途是遥感，即利用高空飞机或卫星上的微波设备和仪器，接收地面上各种景物辐射和反射的微波能量。人们通过分析微波遥感仪器所获得的微波图像，可进一步了解地面目标的状态和性质。这种微波遥感技术在军事上和地质勘察中占有重要的地位。
近一二十年来，由于微波器件的发展，尤其是连续波磁控管的发明，微波技术又开辟了一个新的领域，这就是微波加热技术。
微波炉
普通加热方式是将热量不断从外部传给被加热的物体，被加热物体通过热传导，不断吸收外部供给的热量而变热。这种加热方式的效率很低，加热时间长，而且在加热的过程中有大量的热量被散发到空气中而白白浪费了。微波加热炉是一个空心的金属箱，其中的微波由波导管送入箱内，微波入口处安装有电磁场搅拌器，可自动改变微波反射的方向，改善炉内超高频场的均匀性，使其加热均匀。需要加热的食品放在炉箱中央的低损耗介质板上。炉壁上开有通气孔，可排放加热过程中产生的水蒸气。
微波加热的原理很简单，用中学物理课上所学的知识即可弄懂。
被加热食物总是含水分的。水分子是一种一头带正电、一头带负电的偶极子。在通常情况下，水分子的排列是杂乱无章的，从宏观上看，它们并不呈现正负极性。但是，在微波电场的作用下，极性水分子就会顺着电场方向排列起来。所有水分子的正极统统朝向电源的负极，水分子的负极面向电源的正极。电源的正负极改变方向，水分子的正负极也随之变向。微波电场的方向每秒钟要改变数十亿次。随着高频率微波电场的快速变化，食物内部的水分子也跟着改变自己的取向而迅速地摆动起来。电场变化有多快，水分子也摆动得有多快。然而，电场变化太快时，由于水分子之间的相互作用力的拉扯，水分子要迅速掉头摆动，就必须克服相邻水分子之间的相互作用力和阻力，这就产生了类似摩擦的效应。摩擦做功的结果产生了热量。食物中的每一个水分子都不例外，都在拼命地快节奏地摇摆、发热。结果，整个食物也就同时热了起来。这种加热方式，用科学术语说，叫做高频介质加热。
从上述原理不难看出，微波加热从本质上讲，是分子一级的加热方式，被加热物体的每一个含水分的分子都是一个小小的加热器，就像操场上排列整齐的士兵，在指挥官的口令下统一行动。微波电场这个“指挥官”不会喊别的口令，只会喊“向后转”，而且每秒钟连续呼喊数十亿次“向后转！”，每个“士兵”（水分子）都以服从为天职连续“向后转”。因此，微波加热比较均匀，里外一致，不会出现“外焦而里不熟”的夹生现象，而且加热时间大大缩短，能量损耗也大大降低。
微波加热的另一个特点是加热效率高，而且被加热物体的水分越多，加热与干燥的效果也越好。微波加热还可避免热源在传输过程中的热损耗，从而提高热的有效利用率。
微波的频率可随意调节，因此，对不同性能的物体，可选择不同的微波频率来工作，使被加热（或被干燥）物品不致过热而影响质量，也不会因温度过高而破坏营养成分。
正因为微波加热具有加热快、均匀、效率高等优点，加上容易实现自动化流水线生产，因此微波加热技术被很快推广到各行各业。例如，微波加热已广泛地应用于纺织、造纸、橡胶、皮革、烟草、胶片、食品、医药、粮食、茶叶等工农业产品的烘干、脱水等。
在医疗中，微波也有用武之地。由于微波可深入皮下组织进行选择性加热，因而含水分多的组织（如肌肉）要比含水分少的组织（如骨骼）升温快，从而可促进这些组织的新陈代谢，加速血液循环，对治疗关节炎和风湿症较有疗效。利用微波在人体内的反射特性，可以对心肺进行监测，对肺气肿、肺水肿病人作出正确判断。利用微波热像仪还可以把被测部位的温度分布情况通过计算机处理成清晰的彩色热像图，从荧光屏上显示出来，从而检测出被测部位的病变情况以及其他仪器测不到的病灶。
微波图像
以上仅从微波的热效应方面作了介绍。其实，微波的本领远不止这些，它更重要的用途在于微波通信、微波扫描、微波遥感等方面。未来的微波技术有可能向宇宙索取用之不竭的太阳能，即宇宙空间太阳能发电站所发的电，可通过天线以微波辐射束的形式传向地球地面站。地面站接收天线把接收到的微波辐射束转变成交流电或直流电，再输送给用户。目前，这还只是一种理论上的设想，实现起来还有许多问题要解决。例如，微波加热对大气层热平衡状态的破坏，对正常无线电通信的干扰，对地面人体、动物及鸟类的危害，都需要慎重考虑，认真解决。
总之，人们对微波已有了较深的认识，随着科学技术的发展，微波将会在更多的领域里得到应用。
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000微米。红外线可分为3部分，即近红外线，波长为0.75～1.50微米之间；中红外线，波长为1.50～6.0微米之间；远红外线，波长为6.0～1000微米之间。
遥控器
红外线，也常常被称为红外辐射，它是一种“人眼看不见的光”。红外线的应用非常广泛,常见的有以下几种应用：
在红外线区域中,对人体最有益的是4～14微米波段,它有着孕育宇宙生命生长的神奇能量,所有动、植物的生存、繁殖,都是在红外线这个特定的波长下才得以进行,因此许多专家、学者称之为“生育光线”。远红外纺织品是近年来新兴的一种精密陶瓷粉经特殊加工制成,具有活化组织细胞、促进血液循环和改善微循环、提高免疫力、加强新陈代谢、消炎、除臭、止痒、抑菌等功能。
日常生活中众多的家用电器离不开遥控器。不少家用电器都配有红外线遥控装置。当遥控器与红外接收端口排成直线,左右偏差不超过15°时,效果最好。
现在越来越多的电子设备装配了红外端口,支持无线传输,避免了通过电缆连接的累赘。如利用红外线可通过手机上网。
利用红外线还可以防盗。由红外线发射机和红外接收机组成，红外线发射机发射的红外线光束构成了一道人眼看不见的封锁线，当有人穿越或阻挡红外线时，接收机将会启动报警主机，报警主机收到信号后立即发出警报。
红外线开关
红外线开关。红外线开关有主动式和被动式。主动式红外线开关由红外发射管和接收管组成探头。当接收管接收到发射管发出的红外线时，灯关闭；人体通过挡住红外线时，灯开启。被动式红外线开关是将人体作为红外线源（人体温度通常高于周围环境温度），红外线辐射被检测到时，开启照明灯。
利用红外线摄影。据测试，在自然光辐射中红外线可达40%以上，在黑白摄影中可以通过使用特殊的滤镜从红—深红—暗红来阻挡可见光通过，从而使红外线影像在胶片上感光。如“雷登87C”滤镜几乎可以阻挡全部可见光，以产生较纯的红外摄影效果，这种滤镜肉眼看去几乎不透明。具体操作时应先调好焦后再加滤镜，另外需要试拍以取得正常的曝光量。一般情况下进行红外线摄影可选用“雷登25”红镜，也可产生较比明显的红外效果。那么进行红外线摄影的理由何在呢？分析一下人眼看到最亮的物体，如蓝色的水面和天空，它们并不能反射更多的红外光，这样虽然在普通黑白胶片的成像很正常，在红外线胶片就呈现出较黑的颜色。而树木和草地因叶绿素可以大量反射红外线而发白，以此来达到超乎现实的意境。红外线不仅为摄影提供了特殊的创作手法，同时由于它的透射率高，遇到雾天及烟尘远景也可以拍清楚，在科研中常用于勘探和军事侦察。利用红外线具有穿透图画表层深入颜料内部的特性，它还可以为大师们的名画判断真伪。
在漆黑的夜晚应用红外遥感设备可以探测各种矿藏。我国利用红外遥感照片，调查了地热资源和放射性矿藏等资源。
在军事领域红外线也能发挥重要作用，比较典型的是红外侦察和红外制导。侦察卫星携带红外成像设备可获得更多地面目标的情报信息,并能识别伪装目标和在夜间对地面的军事行动进行监视;导弹预警卫星利用红外探测器可探测到导弹发射时发动机尾焰的红外辐射并发出警报,为拦截来袭导弹提供一定的预警时间。红外制导就是利用目标本身的红外辐射来引导导弹自动接近目标,以提高命中率。据说伊拉克在攻击科威特前，为了避免美国的飞机炸毁伊拉克的战车，于是在沙漠中挖了很多地道，战时让战车躲入沙漠下的坑道内。一片黄沙滚滚让美国的飞机无法找到战车的位置。可惜沙漠中白天时温度非常高，战车又大多是金属，吸收了很多的热量。 黑夜时，沙漠的表面温度很快地就降下去了， 可是埋在沙土里的战车温度较四周的沙土高（热容量较大）， 于是辐射出人眼虽看不见的红外线。于是美国的飞机黑夜时利用红外线探测器，将每辆沙土下的战车看得一清二楚。于是一部部的战车皆被摧毁殆尽。
红外系统工作原理图
红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛，因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射，对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害，其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况,波长为7500～13000埃的红外线对眼角膜的透过率较高，可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000埃附近的红外线,可使眼的前部介质（角膜晶体等）不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线，几乎全部被角膜吸收，会造成角膜烧伤（混浊、白斑）。波长大于 14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收，透不到虹膜。只是13000埃以下的红外线才能透到虹膜，造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线下可能引起白内障。因此，我们在利用红外线时，对其危害也要保持足够的警惕。
可见光的波长范围在770～390纳米之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。770～622纳米，感觉为红色；622～597纳米，橙色；597～577纳米，黄色；577～492纳米，绿色；492～455纳米，蓝靛色；455～390纳米，紫色。
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400～700纳米之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380～780纳米之间的电磁波。正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。
可见光的主要天然光源是太阳，主要人工光源是白炽物体(特别是白炽灯)。它们所发射的可见光谱是连续的。气体放电管也发射可见光，其光谱是分立的。常利用各种气体放电管加滤光片作为单色光源。
人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的，只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样，例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段，对于寻找花蜜有很大帮助。
光谱中并不能包含所有人眼和脑可以识别的颜色，如棕色、粉红、紫红等，因为它们需要由多种光波混合，以调整红的浓淡。
可见光的波长可以穿透光学窗口，也就是可穿透地球大气层而衰减不多的电磁波范围（蓝光散射的情况较红光为严重，这也正是为何我们看到天空是蓝色的）。人眼对可见光的反应是主观的定义方式，但是大气层的窗口则是用物理量测方式来定义。之所以称为可见光窗口是因为它正好涵盖了人眼可见的光谱。近红外线窗口刚好在人眼可见区段之外，中波长红外线和远红外线则较人眼可见区段较远。 由此之故，各种植物紫外光下的外观对它们吸引昆虫授粉、繁殖的影响较之在我们眼中的颜色更加相关。
1666 年，英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用实验说明太阳光是各种颜色的混合光，并发现光的颜色决定于光的波长。下图列出了在可见光范围内不同波长光的颜色。
为对光的色学性质研究方便，将可见光谱围成一个圆环，并分成九个区域，称之为颜色环。
颜色环上数字表示对应色光的波长，单位为纳米（nm），颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色，互称为补色。例如，蓝色（435 ～ 480nm ）的补色为黄色（580～ 595nm ）。
通过研究发现色光还具有下列特性：
（1）互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理，青光和橙光混合得到的也是白光。
不同波长光线的颜色
（2）颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的2种单色光，甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。如黄光和红光混合得到橙光。较为典型的是红光和绿光混合成为黄光。
（3）如果在颜色环上选择3种独立的单色光，就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。光学中的三原色为红、绿、蓝。这里应注意，颜料的三原色为红、黄、蓝。但是，三原色的选择完全是任意的。
（4）当太阳光照射某物体时，某波长的光被物体吸取了，则物体显示的颜色（反射光）为该色光的补色。如太阳光照射到物体上对，若物体吸取了波长为 400 ～ 435纳米的紫光，则物体呈现黄绿色。
应该注意：有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光，反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。比如黄绿色的树叶，实际只吸收了波长为400～435纳米的紫光，显示出的黄绿色是反射的其它色光的混合效果，而不只反射黄绿色光。
早期对光谱的两种解说来自于艾萨克·牛顿的光学和哥德的色彩学。 牛顿首先在1671 年在他的光学试验的说明中使用了光谱这个词（在拉丁文中代表外观、显像）。牛顿观察到一束阳光以一个角度射入玻璃棱镜，部分会被反射， 部分则穿透玻璃，并呈现出不同的色带。牛顿假定阳光是由不同颜色的小粒子组成，而这些不同颜色在穿透物质时，前进速度不同。而红光的速度快于紫光，导致了在穿过棱镜后红光的偏折（折射）较紫光为小，产生各色的光谱。
牛顿把光谱分成7种颜色：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。他依古希腊哲学家的想法，选这7种颜色，并和音符、大阳系的行星和一周的天数连结。正因此之故，一些专家如艾萨克·阿西莫夫等都曾建议靛色不应被视为颜色，它只是蓝和紫的浓淡不同的区间而已。 哥德声称连续光谱是个复合现象。和牛顿则认为仅限可见光光谱是个单独现象，哥德观察到了更广泛的部分，他发现到了没有光谱的区间，如红黄边界和绿蓝边界是白的，原来在边界区会有色光重叠的现象。 至此大众接受了光是由光子组合成的（某些时候光有波的特性，其他时间则是粒子的特性），所有光在真空中是定速光速，而光在其他物质中的速度，都较光在真空中的速度为低。这个比例就是该物质的折射率。在某些已知的物质（非色散物质）中不同频率的光行进速度并无差别，但其他物质中，不同频率的光有不同的行进速度：玻璃就属于这种物质，所以玻璃棱镜能把白光进行分光。自然界的虹就是个藉由折射看到光谱的理想例子。
1800年英国物理学家赫谢耳在三棱镜光谱的红光端外发现了不可见的热射线——红外线。德国物理学家里特对这一发现极感兴趣，他坚信物理学事物具有两极对称性，认为既然可见光谱红端之外有不可见的辐射，那么在可见光谱的紫端之外也一定可以发现不可见的辐射。1801年，他先把一张纸放在氯化银溶液中浸泡一下，然后把它放在三棱镜可见光谱的紫光区域邻近。里特发现，紫光外部地方的纸片强烈地变黑，说明纸片的这一部分受到了一种看不见的射线照射。里特把紫光外附近的不可见光叫做“去氧射线”，这就是我们所说的紫外线。他还把红光外附近的不可见光叫做“氧化射线”，也就是红外线。
紫外线是电磁波谱中波长从0.01～0.40微米辐射的总称，不能引起人们的视觉。电磁谱中波长0.01～0.04微米辐射，既可见光紫端到X射线间的辐射。紫外线根据波长分为近紫外线UVA、远紫外线UVB和超短紫外线UVC。紫外线对人体皮肤的渗透程度是不同的。紫外线的波长愈短，对人类皮肤危害越大。短波紫外线可穿过真皮，中波则可进入真皮。
在过去很长时间里，人们对紫外线的认识是模糊的，一味地防！防！防！殊不知紫外线对人体也有有益的一面。
首先，中长波紫外线的照射，可使皮肤中的脱氧胆固醇转变为维生素D，维生素D可增强钙磷在体内的吸收，能帮助骨骼的生长发育，成长期的儿童多晒太阳，多在户外活动，有利于预防佝偻病。近来在白领阶层中佝偻病的发生率有所增加，这是因为白领们上下班坐车，工作环境全封闭，辛勤一周后的双休日又慵懒地不想出门。
其次，不同波长的UV－A、UV－B波段能够治疗类风湿性关节炎、红斑狼疮、银屑病、硬皮病、白癜风、玫瑰糠疹和皮肤T细胞性淋巴瘤等皮肤病。仅对红斑狼疮的治疗研究表明，用紫外线治疗的病人可以显著减轻症状和减少综合征发生的危险，而且随着治疗时间的延长，治疗的有效性不断增强。
再次，紫外线还可使微生物细胞内核酸、原浆蛋白发生化学变化，用以杀灭微生物，对空气、水、污染物体表面进行消毒灭菌。
紫外线（UV）消毒是一种高效、安全、环保、经济的技术，能够有效地灭活致病病毒、细菌和原生动物，而且几乎不产生任何消毒副产物。因此，在净水、污水、回用水和工业水处理的消毒中，UV逐渐发展成为一种最有效的消毒技术。由于紫外线具有对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物等特点，使其在给水处理中显示了很好的市场潜力。
给排水消毒方法可分为2大类，即化学消毒法和物理消毒法。化学消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外线消毒等。化学消毒法一般都会产生消毒副产物，而紫外线消毒是唯一不会产生消毒副产物的方法，不会造成二次污染问题。
当然，紫外线的危害是不容忽视的。
近年来，由于平流层臭氧遭到日趋严重的破坏，地面接受的紫外线辐射量增多，引起人们广泛的关注。为此，世界各国的环境科学家都提醒人们应该十分注意紫外线辐射对人体的危害并采取必要的预防措施。当皮肤受到紫外线的照射时，人体表皮层中的黑色素细胞开始产生黑色素来吸收紫外线，以防止皮肤受到伤害，长时间的紫外线照射会引起大量黑色素沉积在表皮层中，成为永久性的“晒黑”痕迹。人们现在都已经普遍地认识到，过多地遭受紫外线辐射后容易引起皮肤癌和白内障。有资料报道，皮肤癌的发生率，在澳大利亚是10万人中有800人；在美国是10万人中有250人；在日本据估计目前大约是10万人中有5人。日本的环境和医学专家警告人们，或许不久，日本也会达到欧美和澳大利亚这样的皮肤癌的发生率的，出现这种危险的状况只是时间迟早的问题。在中国，虽然到目前为止还没有皮肤癌发生率的确切统计和报道，但是，国外的经验和教训告诉我们，对此是必须给予充分重视的。
南极上方的臭氧层空洞
此外，紫外线辐射还会促使各种有机和无机材料的加速化学分解和老化；海洋中的浮游生物也会因紫外线的照射而生长受到影响甚至死亡；紫外线辐射对包括人在内的各种动、植物的生理和生长、发育带来严重危害和影响。
紫外线辐射按照其波长的不同，可以划分成UV-A（315～400纳米）、UV-B（280～315纳米）和UV-C（280纳米以下）三个波段。由于大气臭氧层对UV-A的吸收很少，所以UV-A辐射量的变化基本上同臭氧层的变化没有关系；而UV-C则同UV-A完全相反，它几乎完全被臭氧层所吸收，所以它基本上不到达地面；而UV-B的辐射量同臭氧层的变化有着密切的关系，所以，可以通过对UV-B的直接测量和分析来研究大气臭氧层的变化和紫外线辐射对环境和人体的影响。
随着人民生活水平、生活质量的不断提高，人们迫切需要了解和掌握同自己的正常生活、生存有密切关系的环境及其影响环境的各种因素的变化情况，以便采取各种对策和措施，来保护环境和保护人们自己。
臭氧层的破坏正在不断地发展着。不仅在南极上空出现了臭氧层空洞，即使在北极地方也发现了臭氧层空洞。而且在我们人类生活的地球上的其他地区上空，也探测到臭氧层变薄的现象。今后，这种臭氧层的破坏还会进一步发展下去。这样，在紫外线辐射中，对人体影响最大的UV-B今后还会增多。对人们的影响也将会更大。这促使世界各国的人们对紫外线的关心程度有了极大的提高。由于紫外线对人体的影响是通过多年而长期蓄积起来的，从小就开始培养注意预防意识是为了将来。人们根据紫外线指数预报和有关的知识，就能够主动地、积极地采取行动进行预防，就可以在自己的生活中利用紫外线预报来采取对策。紫外线指数预报加上每日的天气预报，就可以使有关紫外线的各种知识在老百姓中普及起来，所以说有关紫外线指数预报和紫外线知识是一种提高人们对紫外线认识的有用的知识。
紫外线指数预报是一种在日常生活中十分有用的预报，按照预报发布的紫外线指数，就可以主动地采取一些措施，对紫外线加以预防。当然，紫外线也并不是一个十分恐惧的东西，也不要片面地被紫外线预报所左右。根据发布的紫外线指数，既要采取有效的方法，预防过多地照射紫外线，也要在合适的时间段里有效地利用好紫外线。在一天中紫外线照射强度并不是不变的，一天中最需要注意的时间是从上午10时起至下午3时左右，当然，根据天气变化，紫外线照射量也是在变化的，所以也应该注意每天的天气变化，并根据天气的变化，注意在哪个时间段里应该特别小心。
1895年11月8日是一个星期五。晚上，德国慕尼黑伍尔茨堡大学的整个校园都沉浸在一片静悄悄的气氛当中，大家都回家度周末去了。但是还有一个房间依然亮着灯光。灯光下，一位年过半百的学者凝视着一叠灰黑色的照相底片在发呆，仿佛陷入了深深的沉思……
他在思索什么呢？原来，这位学者以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实,并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。可是现在，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕（这个屏幕用于另外一个实验）发出了光，而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色—这说明它们已经曝光了！
这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了这位学者的注意，使他产生了浓厚的兴趣。他想：底片的变化，恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线，它甚至能够穿透装底片的袋子！一定要好好研究一下。不过—既然目前还不知道它是什么射线，于是取名“X射线”。
于是，这位学者开始了对这种神秘的X射线的研究。
伦琴
他先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近，结果发现屏幕马上发出了亮光。接着，他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质—比如书本、橡皮板和木板—放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线，可是谁也不能把它挡住，在屏幕上几乎看不到任何阴影，它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板！直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间，屏幕上才出现了金属板的阴影—看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。实验还发现,只有铅板和铂板才能使屏幕不发光,当阴极管被接通时,放在旁边的照相底片也将被感光,即使用厚厚的黑纸将底片包起来也无济于事。
接下来更为神奇的现象发生了，当这位学者小心翼翼地伸出手掌，试图挡在放电管与屏幕之间时，他居然发现自己的手骨和手的轮廓被清晰地映射到了屏幕的上面。原来这是这种射线一个更为奇特的性质：具有相当强度的X射线，可以使肌体内的骨骼在磷光屏幕或者照相底片上投下阴影！
这一发现对于医学的价值可是十分重要的，它就像给了人们一副可以看穿肌肤的“眼镜”，能够使医生的“目光”穿透人的皮肉透视人的骨骼，清楚地观察到活体内的各种生理和病理现象。根据这一原理，后来人们发明了X光机，X射线已经成为现代医学中一个不可缺少的武器。当人们不慎摔伤之后，为了检查是不是骨折了，不是总要先到医院去“照一个片子”吗？这就是在用X射线照相啊！
这位学者虽然发现了X射线，但当时的人们—包括他本人在内，都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初，人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波，它不仅在医学中用途广泛，成为人类战胜许多疾病的有力武器，而且还为今后物理学的重大变革提供了重要的证据。正因为这些原因，在1901年诺贝尔奖的颁奖仪式上，这位学者成为世界上第一个荣获诺贝尔奖物理奖的人。
伦琴拍摄的第一张X线片
噢，忘记说了，既然“方程”已经解出来了，这种神秘的X射线后来就有了一个正式的名字——伦琴射线。而伦琴，当然就是发现这种神秘射线的学者的名字啦！
X射线，又称伦琴射线，它是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20±0.06）×10-8厘米之间，是一种波长介于 紫外线 和 γ射线 间的 电磁波。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。
产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为制动辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特性辐射。
此外，高强度的X射线亦可由同步加速器或自由电子激光产生。同步辐射光源，具有高强度、连续波长、光束准直、极小的光束截面积并具有时间脉波性与偏振性，因而成为科学研究最佳之X光光源。
伦琴的发现还开创了另一研究领域，即放射现象的领域。既然X射线能对磷光质发生显著的效应，人们很自然地就会提出这样的问题，这种磷光质或其他天然物体，是否也可以产生类似于X射线那样的射线呢？在这一研究中首先获得成功的是法国物理学家亨利·柏克勒尔。
柏克勒尔出身于科学世家，他的整个家族一直都在默默地研究着荧光、磷光等发光现象。他的父亲对荧光的研究在当时堪称世界一流水平，提出了铀化合物发生荧光的详细机制。柏克勒尔自幼就对物理学相当痴迷，他不止一次地在内心深处宣读誓言，一定要超出祖父、父亲所做出的贡献，为此，他做出了不知超过常人多少倍的努力。
那一天，当他冒着刺骨的冷风，参观完伦琴X射线的照片后，他既为伦琴的发现所激动，又为自己的无所建树而汗颜。他浮想联翩，猜想X射线肯定与他长期研究的荧光现象有着密切的关系。在19世纪末物理大发现的辉煌乐章中，柏克勒尔注定要演奏主旋律部分了。为了进一步证实X射线与荧光的关系，他从父亲那里找来荧光物质铀盐，立即投入到紧张而又有条不紊的实验中。他十分迫切地想知道铀盐的荧光辐射中是否含X射线，他把这种铀盐放在用黑纸密封的照相底片上。他在心里想，黑色密封纸可以避阳光，不会使底片感光，如果太阳光激发出的荧光中含有X射线，就会穿透黑纸使照相底片感光。真不知道密封底片能否感光成功。
1896年2月，柏克勒尔把铀盐和密封的底片，一起放在晚冬的太阳光下，一连曝晒了好几个小时。晚上，当他从暗室里大喊大叫着冲出来的时候，他激动得快要发疯了，他所梦寐以求的现象终于出现：铀盐使底片感了光！他又一连重复了好几次这样的实验，后来，他又用金属片放在密封的感光底片和铀盐之间，发现X射线是可以穿透它们使底片感光的。如果不能穿透金属片就不是X射线。这样做了几次以后，他发现底片感光了，X射线穿透了他放置的铝片和铜片。这似乎更加证明，铀盐这种荧光物质在照射阳光之后，除了发出荧光，也发出了X射线。1896年2月24日，柏克勒尔把上述成果在科学院的会议上作了报告。但是，大约只过了五六天，事情就出人意料地发生了变化。柏克勒尔正想重做以上的实验时，连续几天的阴雨天，太阳躲在厚厚的云层里，怎么喊也喊不出来，他只好把包好的铀盐连同感光底片一起锁在了抽屉里。
1896年3月1日，他试着冲洗和铀盐一起放过的底片，发现底片照常感光了。铀盐不经过太阳光的照射，也能使底片感光。善于留心实验细节的柏克勒尔一下子抓住了问题的症结。从此，他对自己在2月24日的报告，产生了怀疑，他决心一切推倒重来。
这次，他又增加了另外几种荧光物质。实验结果再度表明，铀盐使照相底片感光，与是否被阳光照射没有直接的关系。柏克勒尔推测，感光必是铀盐自发地发出某种神秘射线造成的。
此后，柏克勒尔便把研究重心转移到研究含铀物质上面来了。他发现所有含铀的物质都能够发射出一种神秘的射线，他把这种射线叫做“铀射线”。
3月2日，他在科学院的例会上报告了这一发现。他是含着喜悦的泪水向与会者报告这一切的。
后来经研究他又发现，铀盐所发出的射线，不光能够使照相底片感光，还能够使气体发生电离，放电激发温度变化。铀以不同的化合物存在，对铀发出的射线都没有影响，只要化学元素铀存在，就有放射性存在。柏克勒尔的发现，被称作“柏克勒尔现象”，后来吸引了许多物理学家来研究这一现象。
1899年，柏克勒尔当选为法国科学院院士，此外他还是伦敦皇家学会、柏林科学院等许多科学协会的成员。
在放射性发现的初期，人们对它的危害毫无认识，因此也谈不上什么防御了。柏克勒尔就是在毫无防御的条件下，长期接触放射性物质,致使健康受到严重的损害。他刚过50岁,身体就垮了，医生劝他迁居疗养。但对科学着了迷的柏克勒尔怎么也舍不得离开实验室。他对医生说：“除非把我的实验室搬到我疗养的地方，否则我决不离开。”
1908年夏，他的病情恶化，8月25日黎明，逝世于克罗西克，是第一位被放射物质夺去生命的科学家。
柏克勒尔发现了天然放射性元素铀，还未及深究其中的奥秘即被这种放射物夺去了生命。但是他提出的问题却引起一个波兰青年女子的注意，这就是波兰出生，后来移居法国的女物理学家居里夫人。她挺身而出，冲向研究铀矿石的最前沿。没有多久，皮埃尔·居里也加入了妻子的行列。他们不知吃了多少苦头，才相继提炼出钋、镭等放射性元素，引起了全人类的高度重视。
居里夫人
居里夫人也因为这一卓越的研究工作，荣获了1903年诺贝尔物理学奖，1911年诺贝尔化学奖也授予了她。她成了一生中2次获诺贝尔奖的少数科学家之一。
X射线的发现，把人类引进了一个完全陌生的微观国度。X射线的发现，直接地揭开了原子的秘密，为人类深入到原子内部的科学研究，打破了坚冰，开通了航道。
伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内，它就被应用于医学影像。1896年2月，苏格兰医生约翰·麦金泰尔在格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放射科。
放射医学是医学的一个专门领域，它使用放射线照相术和其他技术产生诊断图像。的确，这可能是X射线技术应用最广泛的地方。X射线的用途主要是探测骨骼的病变，但对于探测软组织的病变也相当有用。常见的例子有胸腔X射线，用来诊断肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺气肿；而腹腔X射线则用来检测肠道梗塞、自由气体（由于内脏穿孔）及自由液体。某些情況下，使用X射线诊断还存在争议，例如结石（对X射线几乎没有阻挡效应）或肾结石（一般可见，但并不总是可见）。
蝙蝠的X光透视照片
借助计算机，人们可以把不同角度的X射线影像合成成三维图像，在医学上常用的电脑断层扫描（CT扫描）就是基于这一原理。
医用X射线机
γ射线，又称γ粒子流，中文音译为伽玛射线。
γ射线是一种波长短于02埃的电磁波。首先由法国科学家P·V·维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。它是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0.001纳米。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，这种射线就是γ射线。
γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成分，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。
人类观察太空时，看到的为“可见光”，然而电磁波谱的大部分是由不同辐射组成的，当中的辐射的波长有较可见光长，亦有较短，大部分单靠肉眼并不能看到。通过探测伽玛射线能提供肉眼所看不到的太空影像。
在太空中产生的伽玛射线是由恒星核心的核聚变产生的，因为无法穿透地球大气层，因此无法到达地球的低层大气层，只能在太空中被探测到。太空中的伽玛射线是在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到的。从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽玛射线图片，提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。于90年代发射的人造卫星（包括康普顿伽玛射线观测台），提供了关于超新星、年轻星团、类星体等不同的天文信息。
核爆炸
在军事上，γ射线强具有很大的威力。一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由4个因素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时间（可以为普通核爆炸的3倍），这种核弹就是γ射线弹。
γ射线弹
与其他核武器相比，γ射线的威力主要表现在以下2个方面：
（1）γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射线的辐射剂量达到200～600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在2个月内死亡的概率为0％～80％；当辐射剂量为600～1000雷姆时，在2个月内死亡的概率为80％～100％；当辐射剂量为1000～1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周内死亡概率几乎为100％；当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生痉挛、震颤、失调、嗜眠，在2天内死亡的概率为100％。
（2）γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器，它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段，但是中子的产额较少，只占核爆炸放出能量的很小一部分，所以杀伤范围只有500～700米，一般作为战术武器来使用。γ射线的杀伤范围，据说为方圆100万平方千米，这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此，它是一种极具威慑力的战略武器。
γ射线弹除杀伤力大外，还有2个突出的特点：①γ射线弹无需炸药引爆。一般的核弹都装有高爆炸药和雷管，所以贮存时易发生事故。而γ射线弹则没有引爆炸药，所以平时贮存安全得多。②γ射线弹没有爆炸效应。进行这种核试验不易被测量到，即使在敌方上空爆炸也不易被觉察。因此γ射线弹是很难防御的，正如美国前国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说，“这种武器是无声的，具有瞬时效应。”可见，一旦这个“悄无声息”的杀手闯入战场，将成为影响战场格局的重要因素。
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