光＝電磁波の根拠

質問

光＝電磁波という事実の根拠はなんでしょうか？
高校くらいで習ったとき、そうなのかあという感じだったけど、
よく考えてみると、どういう実験したら、もしくは、どう考えたら、
光が電磁波だと言えるのでしょうか？

また、一体、誰が最初に発見したんでしょうか？

回答No.7

aster

遠距離の銀河から来る光は、「赤方変移」していることが確認されています。宇宙の地平線当たりの銀河から来る光だと、極端な変移が起こっています。

これらの光は、ドップラー変移なのか、または別の現象なのか、断定はできませんが（現在はドップラー変移だと、つまり、遠方の銀河は高速で離れているのだとなっています）、銀河や恒星に特徴のある吸収線スペクトルのパターンは同じに近いことが確認されています。

吸収線スペクトルが同定できるので、赤方変移、スペクトルがずれていると言うことが確認できるのです。実際に観測されているのかどうか分かりませんが、非常に遠方の銀河の場合、可視光が赤外線，更に遠赤外線領域にまでずれているはずです。

これは、赤方変移がドップラー効果によるものと考える限りは当然な結果です。そこで近隣の銀河からの光のスペクトルを観測し、更に、赤外線や遠赤外線領域でのスペクトルの特徴も調べます。

この時、非常に遠方の銀河から来る光は、赤外線、遠赤外線、更にずれて、振動数の高い、電波の領域までずれているはずです。これらのスペクトルを観測し、近隣の銀河からの光のスペクトルと比較して、吸収線パターンなどで同定すると、遠方の銀河から来る高振動数電波は、近隣の銀河から来る、赤外線や遠赤外線の吸収線パターンと同じものを持つことが確認され、遠方から来る電波は、ドップラー変移によって、本来は赤外線か遠赤外線であったものが、波長が伸びて、電波として観測されているのだということが確認されます。

光と電波が別のものであれば、ドップラー効果で、波長が長くなっても、両者は別のもののはずです。しかし、観測上、遠赤外線であったもののパターンが電波スペクトルで同定できるということであれば、この電波は、遠赤外線か赤外線がドップラー効果で、波長が伸びて、振動数が減り、観測されたものだという結論になります。

そうすると、電波と遠赤外線は同一のものであるということになるでしょう。遠赤外線、赤外線、可視光線は、波長の異なる光です。遠赤外線や赤外線は光でないということでもない限り、光は電波つまり電磁波であるということになります。

お礼

なるほど。
この事実を示せれば、だれも文句を言わないでしょうね。
近接銀河の可視光と相似なスペクトルパターンが、
遠方の銀河から、電波として、観測されているという事実は、
知りませんでした。

たしかに、ドップラー変移なのかは、別の意味で、重要な問題ですが、
もっとも、自然な発想ですし、知名度も高いですしね。

洗練された回答としては、こちらでしょうが、
先ほどの方が、より、物理の成り立ちに近いように感じられました。