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质的力学模型，即电磁以太模型。他假定在以太中存在以力线为轴可绕轴旋
转的以太管，管子转动的速度代表力强，沿轴的方向代表力强的方向。以太
管旋转的离心作用产生了横向压力，在纵向同时存在收缩，因此横向表现为
排斥，纵向表现为引力。这一假说体现了清晰的近距作用思想。
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电磁以太模型可以解释电荷或磁极间的相互作用，也可以说明电场变化
与磁场变化的关系，同样还可以说明电流的磁效应，但它不是电磁现象的本
质，而仅是一种辅助性质的假设。随后这个模型就被抛弃了。
关于“位移电流”，麦克斯韦指出它是出现在有变化电场存在时的介质
中，其大小与电场随时间的变化率成正比。这样在有介质的条件下位移电流
和传导电流就构成了连续的全电流，在全电流的周围产生磁场。并由此得到：
交变的电场产生磁场，交变的磁场产生电场的结论。
1864年，麦克斯韦在皇家学会宣读了著名的论文《电磁场的动力理论》。
这时他抛弃了以太管的假设而转向“场”的观点。他说：“我之所以把我提
出的这个学说叫做电磁场的学说，是因为它与带电体或磁体周围的空间有
关，这个学说也可以叫做场的动力理论，因为它假定在这个空间中存在着一
种物质在运动，由此而产生了可观察到的各种电磁现象。”
为了定量地描写电磁现象，他列出了含有20个变量的20个方程式，几
乎包含了当时电磁理论的一切成果。由此推出了电场强度和磁感应强度的波
动方程，这表明变化的电场和磁场将以横波的方式传播，二者相互垂直。麦
克斯韦认为“根据我们的新理论，能量存在于电磁场中，存在于带电体和磁
体的周围空间和这些物体的内部”。他计算出电磁波的能流密度公式并定义
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为坡印适矢量。他求出电磁波传播速度为v = ，μ和ε分别是介质的
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1853年，法国）仔细地研究了光的偏振现象。1816年前后，他们发现两束偏
振光当它们的偏振面平行时可以发生干涉，当它们的偏振面互相垂直时不能
发生干涉。1817年，托玛斯·杨也领悟到如果放弃光的纵波理论而改为横波
理论，就可以解释光的双折射现象。其时菲涅耳已产生这一思想，他立即发
表研究报告，用光的横波理论解释光的干涉定律、偏振面转动理论、反射与
折射理论。一般认为这些工作是光的横向振动理论的最终证明。但是这一理
论并不能解释光的横向振动是如何产生的，因为按照机械波的弹性理论，只
有密度较大的固体媒质才能产生横波，在稀薄的以太媒质中不可能有横波。
1818年，菲涅耳向法国科学院提交了竞赛应征论文。他以横波理论解释
了光的偏振；用半波带方法计算出圆孔与圆板衍射。评委中的著名学者泊松
是粒子说的拥护者，他用菲涅耳的方法计算出在小圆盘衍射阴影的中央会有
一亮斑出现，他认为这一“荒谬”的结论足以驳倒波动论。菲涅耳和阿拉果
立即用实验证实在阴影的中央确实存在亮斑，这亮斑后来就叫泊松亮斑。自
此，光的粒子说日渐衰落。菲涅耳被人们誉为“物理光学的缔造者”。
光的横波理论引起了对机械以太媒质的讨论，例如泊松提出以太是一种
类固体的物质，柯西设想以太是一种易压缩易滑动的物质等，但是格林指出
这些假设都是不稳定的。
1845年，法拉弟发现在强磁场中光的偏振面发生旋转，证明光和电磁现
象存在联系。1856年，韦伯（1804—1891，德国）等人发现电荷的电磁单位
和静电单位的比值等于光速。1865年，麦克斯韦的电磁场理论证明电磁波以
光速传播，他立即断言，“光和磁乃是同一实体的不同属性的表现，光是一
种按照电磁定律在场内传播的电磁扰动”。
1868年，麦克斯韦发表了《关于光的电磁理论》一文，他将电、磁和光
结合起来，创立了光的电磁波学说。传播光的电磁场当时被理解成一种“电
磁以太”，而以往的“机械以太”假说逐渐被人们抛弃。
光速的测量是具有特殊的意义的。伽利略最早提出测量光速的实验方
案，他认为光以有限大小的速度传播。1676年，天文学家罗默（1644—1710
年，丹麦）和惠更斯利用木星卫星食周期的不规则性进行光速测量，罗默认
为这一现象是因为光穿过地球轨道要经过22分钟，惠更斯利用这一数据首次
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计算出光速为2×l0米/秒。
1849年，菲索（1819—1896年，法国）首先开创在地面条件下测量光速，
他设计了一个转动的齿轮装置，当光线从齿轮的凹部通过并聚焦在一只平面
镜上，然后光线经反射再一次通过齿轮的凹部射入观察者的眼中。如果返回
的光线恰好被一个转动着的齿挡住，观察者就看下见光线，此时齿轮的转速
若增加一倍，光线又能穿过下一个齿缝，使观察者重新看见。这样光在往返
一次所用的时间就可以利用转速和轮的齿数计算出来，从而可以计算出光
速。他在实验时使观察者与平面镜相距8。633公里，齿轮转速为12。6转/秒，
齿数为720，测得光速为313，300公里/秒。
1850年，傅科（1819—1868年，法国）对菲索的装置作了改进，他用高
速转动的8角棱镜代替了转动的齿轮，由棱镜的转速和光线传播的路程可求
得光速，他的结果是299，7960±4（公里/秒）。后来傅科在装置里充入水，
测出了光在水中传播的速度，得到的光速仅是空气中光速的3/4，恰好等于
水对空气的折射率。这一事实也证明惠更斯关于光的波动说的论断是正确
的。
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19世纪后半期，光速的测量往往用来证实以太的漂移。人们认为既然光
和电磁波是靠以太传播的，那么在不同坐标系和不同方向上测到的光速应是
不同的。这些实验工作在19世纪末导致了光速不变的结论，从而否定了“以
太漂移”假说。
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三、近代后期化学
1。原子——分子学说的确立
化学的新时代是随原子论开始的，1803年，道尔顿（1766—1844年，英
国）首次宣读了关于原子论和原子量计算的论文，其要点是：元素的最终组
成是简单原子，简单原子不可分割，在一切化学变化中保持性质不变；各元
素的原子在形状、质量和性质上是不同的，每种元素以其原子的质量为最基
本特征；不同的元素的原子按比例结合，形成化合现象，化合物的原子叫复
杂原子。他规定氢原子量为1，据此他计算了其它元素的原子量。5年后他发
表了20种元素的原子量表，并创造了相应的原子符号。
道尔顿的原子论很好他说明各种化学现象和化学定律间的内在联系，很
快为多数学者接受，成为当时解释各种化学现象和探索物质结构的统一理
论。特别是他提出元素以其质量为基本特征的思想，对导致元素周期律的发
现起了重要的作用。
1811年，阿佛加德罗（1776—1856年，意大利）提出分子的概念。他认
为原子是参加化学反应的最小质点，而分子是单质或化合物能独立存在的最
小质点。分子具有物质的特性，它是由的原子组成的。化学变化是不同物质
分子的原子重新组合的过程。他还提出了一个重要原理：一切气体在相同体
积中含相等数目的分子。他由此创造出一种用来测定物质相对质量的实验方
法。很明显，阿佛加德罗的分子说是道尔顿原子论的合理发展，可惜没有得
到当时化学界多数人的理解，被冷落了近半个世纪之久。
原子论得到普遍承认后，许多化学家积极投身于原子量的测定和研究。
贝采里乌斯（1779—1848，瑞典）自1810至1830年致力于原子量的测定，
他曾准确地分析了2000多种单质和化合物，为计算原子量提供了丰富的实验
依据。贝采里乌斯假定由A、B两种元素生成的化合物，其分子式是AB，m
mn
和n分别代表两种元素的原子数，那么m与n之比等于生成该化合物时A、B
两种单质气体体积的最简比。这一原则贯彻在他的原子量测定中。1814年，
他发表了第一个原子量表，其中列有41种元素的原子量；1821年发表的原
子量表中除个别元素外与现代原子量表大体相符。他的另一贡献是采用元素
拉丁文名称的第一个字母作为该元素的化学符号，这一方法一直沿用至今。
贝采里乌斯的学生米希尔里希（1794—1863年，德国）于1819年发现
了同晶定律。定律指出“同数目的原子若以相同的格局相结合，其结晶形状
相同。原子的化学性质对结晶形状不起决定作用，但晶形却为原子数目和结
合的样式 （布局）所支配”。米希尔里希与老师合作利用同晶定律修正原子
量的测定工作。他们曾利用硫酸盐和铬酸盐的同晶现象成功地修正了多数金
属氧化物的化学式，进而使原子量也得到校正。