¿Cuál es la evidencia experimental de que la luz es una onda electromagnética?

Una búsqueda muy simple en Wikipedia te da muchas respuestas:

La teoría electromagnética como explicación para todos los tipos de luz visible y toda la radiación EM : La polarización de la luz gira en un campo magnético (rotación de Faraday), es decir, la luz está conectada y reacciona al magnetismo. El argumento de Maxwell, por supuesto, no es una prueba experimental, es una teoría, pero todas sus predicciones coinciden muy bien con las propiedades de la luz. Maxwell conocía la rotación de Faraday y su predicción de ondas electromagnéticas vio la velocidad cercana a la velocidad de la luz, por lo que simplemente conjeturó que deberían ser iguales.

Hoy en día, hay muchas más cosas que te dicen explícitamente que la luz debe ser electromagnética: la absorción y la emisión de radiación electromagnética solo pueden explicarse mediante la electrodinámica cuántica y las partículas portadoras son los fotones, las cuantizaciones del campo electromagnético. Dado que podemos ver átomos emitiendo luz visible (algunos de ellos), esto tiene que ser electromagnético (ver, por ejemplo, LED).

¿Qué tal el hecho de que puede obtener la dispersión de luz de Thomson a partir de electrones libres que es independiente de la frecuencia de la onda? Los electrones deben acelerarse, lo que implica campos electromagnéticos. Esto se confirmaría mediante experimentos para detectar la dispersión de Thomson de los protones, lo que mostraría un poder disperso que es menor por un factor de$(m_e/m_p)^2$como se esperaba de la fuerza de Lorentz.

Debo admitir que no estoy familiarizado con ningún estudio publicado, pero parece bastante fácil, por lo que debería haberse hecho.

Además, la dependencia de la "profundidad de la piel" y la transmisividad de las láminas metálicas delgadas que dependen de la conductividad eléctrica parecen implicar a los campos electromagnéticos de manera bastante directa. Lo mismo ocurre con la absorción de ondas de radio o microondas que dan como resultado una EMF alterna en un conductor.

La naturaleza ondulatoria de la luz es evidente en cualquier experimento que involucre difracción o interferencia.

El experimento de la doble rendija de Young es un excelente ejemplo de cómo se puede demostrar que la luz es una onda.

El experimento implica disparar un solo haz de luz en dos rendijas, esto crea efectivamente dos haces de luz que se propagan hacia afuera debido a la difracción (otra propiedad de la onda). Estos dos haces de difracción se cruzan entre sí y causan interferencia donde los diferentes picos y valles de las ondas se neutralizan entre sí. Cuando la luz golpea una superficie, esto se puede ver como una línea discontinua. Te animo a que lo investigues, es un experimento que puedes realizar en casa usando un puntero láser y un cabello.

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

¡El hecho de que la máquina de Marconi funcionara! Se basa en el componente del campo eléctrico para afectar a los electrones en un cable largo que hoy llamamos antena .

En una escala óptica, tenemos dispositivos modernos: materiales no lineales en fibras ópticas, aceleradores de partículas de wakefield y metamateriales que doblan la luz según lo diseñado.

El campo E y el campo B son muy reales y actúan como cualquier otro campo eléctrico y magnético en la escala esperada. En resumen, se ha observado directamente como las ecuaciones de Maxwell implican que sucedería.

Hay un muy buen artículo sobre cómo se verificaron experimentalmente las ideas de Maxwell (que incluían la idea de que la luz era una onda electromagnética que en realidad tomó de Faraday, quien parecía haberlo conjeturado primero): https://spectrum.ieee.org/ historia-tecnología/amanecer-de-la-electrónica/el-largo-camino-hacia-las-ecuaciones-de-maxwells

En realidad, fue Heaviside quien puso las ecuaciones de Maxwell en su forma final y fue Heinrich Hertz quien proporcionó la primera evidencia experimental completa:

Hertz usó chispas en esos bucles [del cable de un capacitor] para detectar ondas de radiofrecuencia invisibles. Luego realizó experimentos para verificar que las ondas electromagnéticas exhiben comportamientos de reflexión, refracción, difracción y polarización similares a los de la luz. Realizó una serie de experimentos tanto en el espacio libre como a lo largo de cables. Moldeó un prisma de un metro de largo hecho de asfalto que era transparente a las ondas de radio y lo usó para observar ejemplos de reflexión y refracción a una escala relativamente grande. Lanzó ondas de radio hacia una red de cables paralelos y demostró que se reflejaban o pasaban a través de la red dependiendo de la orientación de la misma. Esto demostró que las ondas electromagnéticas eran transversales: oscilan, al igual que la luz, en una dirección perpendicular a la dirección de su propagación.

Con estos datos, junto con la frecuencia de la radiación, que calculó midiendo la capacitancia y la inductancia de su antena transmisora ​​en forma de circuito, Hertz pudo calcular la velocidad de sus ondas invisibles, que era bastante cercana a la conocida para la luz visible.

Heinrich Hertz usó la bobina (izquierda) y las antenas (derecha) para producir y detectar radiación electromagnética fuera del rango visible.

Maxwell había postulado que la luz era una onda electromagnética. Hertz demostró que probablemente había todo un universo de ondas electromagnéticas invisibles que se comportan igual que la luz visible y que se mueven por el espacio a la misma velocidad. Esta revelación fue suficiente, por inferencia, para que muchos aceptaran que la luz misma es una onda electromagnética.

Observe que la revelación fue interpretada por inferencia. Entonces, al mostrar que las ondas electromagnéticas se comportan como la luz en todas las formas medibles, se concluye que la luz es una onda electromagnética.

Otra idea que tuve para mostrar que la luz es una onda electromagnética sería usar una antena más fuerte (y bien enfriada) (un palo en el que se pueden acelerar los electrones) que Hertz. Las ondas electromagnéticas en la antena tienen la frecuencia en la que los electrones se mueven hacia arriba y hacia abajo en el interior. Entonces, si uno aumentara la frecuencia más y más (aplicando un fuerte voltaje alterno con una frecuencia cada vez mayor), eventualmente debería ver estas radiaciones en forma de luz (como manifestación de las oscilaciones de electrones que son ondas electromagnéticas).