Каковы экспериментальные доказательства того, что свет является электромагнитной волной?

Очень простой поиск в Википедии даст вам много ответов:

Электромагнитная теория как объяснение всех видов видимого света и всего ЭМ излучения : Поляризация света вращается в магнитном поле (вращение Фарадея), т.е. свет связан и реагирует на магнетизм. Аргумент Максвелла, конечно, не является экспериментальным доказательством, это теория, но все его предсказания очень хорошо соответствуют свойствам света. Максвелл знал о вращении Фарадея, и его предсказание электромагнитных волн видело скорость, близкую к скорости света, поэтому он просто предположил, что они должны быть одинаковыми.

Сегодня есть гораздо больше вещей, которые явно говорят вам, что свет должен быть электромагнитным: поглощение и испускание электромагнитного излучения можно объяснить только с помощью квантовой электродинамики, а частицами-носителями являются фотоны, квантования электромагнитного поля. Поскольку мы можем видеть атомы, испускающие видимый свет (некоторые из них), это должно быть электромагнитным (см., например, светодиоды).

А как насчет того, что можно получить томсоновское рассеяние света на свободных электронах, не зависящее от частоты волны. Электроны должны быть ускорены, что связано с электромагнитными полями. Это было бы подтверждено экспериментами по обнаружению томсоновского рассеяния на протонах, которые показали бы рассеянную мощность, меньшую в 10 раз.$(m_e/m_p)^2$как и ожидалось от силы Лоренца.

Я должен признать, что не знаком с какими-либо опубликованными исследованиями, но это звучит достаточно просто, так что следовало бы это сделать.

Также зависимость «глубины скин-слоя» и коэффициента пропускания тонкой металлической фольги, зависящая от электропроводности, по-видимому, довольно прямо связана с электромагнитными полями. То же самое происходит и с поглощением радиоволн или микроволн, что приводит к возникновению в проводнике переменного ЭДС.

Волновая природа света очевидна из любого эксперимента, связанного с дифракцией или интерференцией.

Эксперимент Юнга с двумя щелями — отличный пример того, как можно показать, что свет представляет собой волну.

Эксперимент включает в себя испускание одного луча света через две щели, что эффективно создает два луча света, которые распространяются наружу из-за дифракции (еще одно свойство волны). Эти два дифрагирующих луча пересекаются и вызывают интерференцию, когда различные пики и впадины волн нейтрализуют друг друга. Когда свет падает на поверхность, это можно увидеть в виде пунктирной линии. Я призываю вас изучить его, и это эксперимент, который вы можете провести дома, используя лазерную указку и волосы.

http://en.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment

Тот факт, что машина Маркони работала! Он основан на компоненте электрического поля, воздействующей на электроны в длинном проводе, который сегодня мы называем антенной .

В оптическом масштабе у нас есть современные устройства: нелинейные материалы в оптических волокнах, ускорители частиц с кильватерным полем и метаматериалы, искривляющие свет в соответствии с дизайном.

Поле Е и поле В вполне реальны и действуют как любые другие электрические и магнитные поля в ожидаемом масштабе. Короче говоря, это было непосредственно замечено, как подразумевают уравнения Максвелла.

Есть очень хорошая статья о том, как идеи Максвелла (включая идею о том, что свет является электромагнитной волной, которую он на самом деле перенял у Фарадея, который, казалось, первым предположил это) были экспериментально подтверждены: https://spectrum.ieee.org/ техническая история/рассвет электроники/долгий путь к уравнениям Максвелла

На самом деле именно Хевисайд придал уравнениям Максвелла окончательную форму, а Генрих Герц предоставил первое основательное экспериментальное доказательство:

Герц использовал искры в таких петлях [проволоки конденсатора] для обнаружения невидимых радиочастотных волн. Он продолжал проводить эксперименты, чтобы убедиться, что электромагнитные волны проявляют светоподобные свойства отражения, преломления, дифракции и поляризации. Он провел массу экспериментов как в открытом космосе, так и на проводах. Он вылепил метровую призму из асфальта, прозрачного для радиоволн, и использовал ее для наблюдения относительно крупномасштабных примеров отражения и преломления. Он направил радиоволны на сетку из параллельных проводов и показал, что они будут отражаться или проходить через сетку в зависимости от ориентации сетки. Это продемонстрировало, что электромагнитные волны были поперечными: они колеблются, как и свет, в направлении, перпендикулярном направлению их распространения.

С помощью этих данных — наряду с частотой излучения, которую он вычислил, измерив емкость и индуктивность своей передающей антенны, — Герц смог рассчитать скорость своих невидимых волн, которая была довольно близка к скорости, известной для видимого света.

Генрих Герц использовал катушку (слева) и антенны (справа) для создания и обнаружения электромагнитного излучения за пределами видимого диапазона.

Максвелл предположил, что свет представляет собой электромагнитную волну. Герц показал, что, вероятно, существует целая вселенная невидимых электромагнитных волн, которые ведут себя так же, как видимый свет, и движутся в пространстве с той же скоростью. Этого откровения было достаточно, чтобы многие признали, что свет сам по себе является электромагнитной волной.

Заметьте, что откровение было истолковано путем умозаключения. Таким образом, показав, что электромагнитные волны ведут себя точно так же, как свет во всех измеримых аспектах, можно сделать вывод, что свет — это электромагнитная волна.

Другая идея, которая у меня была, как показать, что свет является электромагнитной волной, заключалась в использовании более сильной (и хорошо охлаждаемой) антенны (палки, в которой можно ускорять электроны), чем у Герца. Электромагнитные волны в антенне имеют частоту, с которой электроны движутся вверх и вниз внутри. Поэтому, если бы вы увеличивали частоту все больше и больше (прикладывая сильное переменное напряжение с постоянно увеличивающейся частотой), то в конечном итоге должны были бы увидеть эти излучения в форме света (как проявление колебаний электронов, которые являются электромагнитными волнами).