Является ли синфазность волн экспериментально доказанным фактом,
или только математической моделью? **Синфазность электрического и магнитного полей в электромагнитной волне (в дальней зоне, в свободном пространстве) — это экспериментально подтверждённый факт, а не просто теоретическая модель.**
Хотя прямое, одновременное измерение фазы E и B в одной и той же точке волны на оптических частотах крайне сложно (из-за огромной частоты), на радио- и микроволновых диапазонах это надёжно измеряется и подтверждается уже более 100 лет.
### Основные экспериментальные подтверждения
1. **Эксперименты Герца (1887–1888)**
Герц не измерял фазу напрямую (измерительная техника того времени этого не позволяла), но показал:
- существование бегущих волн,
- их поперечность,
- скорость ≈ c,
- поляризацию,
- отражение, преломление, интерференцию.
Всё это согласуется только с синфазной моделью E и B (если бы был сдвиг 90°, многие наблюдаемые эффекты выглядели бы иначе).
2. **Современные измерения на радиочастотах и СВЧ (с 1920-х по настоящее время)**
- Используются калиброванные дипольные антенны (для E) и петлевые/рамочные антенны (для H или B).
- Осциллографы, векторные анализаторы цепей, фазовращатели позволяют напрямую сравнивать фазу сигнала от электрического и магнитного датчиков.
- Результат: в дальней зоне (r ≫ λ) фазовая разность стабильно близка к **0° ± несколько градусов** (точность зависит от частоты и качества калибровки).
3. **Измерения в оптическом диапазоне (косвенные, но убедительные)**
- Импеданс вакуума Z₀ = E/H ≈ 377 Ом измеряется в лазерных пучках и СВЧ-волноводах с очень высокой точностью.
- Это соотношение амплитуд следует именно из синфазной модели (при сдвиге 90° средняя мощность была бы другой).
- Времяпролётные и интерференционные опыты с фемтосекундными импульсами подтверждают одинаковую групповую и фазовую скорость для обеих компонент.
4. **Магнитооптические и THz-измерения (последние 20–30 лет)**
- Используя эффект Фарадея или магнитооптические датчики, измеряют магнитную компоненту терагерцового излучения.
- Сравнение с электрической компонентой (измеряемой обычными методами) показывает синфазность в дальней зоне.
### Когда синфазность **не** наблюдается (и это тоже подтверждено экспериментом)
- В **ближней зоне** антенны — фазовый сдвиг близок к 90° (индуктивная/ёмкостная компонента доминирует).
- В **поглощающих средах** и проводниках — появляется заметный фазовый сдвиг (E опережает H).
- В **волноводах** ниже критической частоты или в стоячих волнах — фаза меняется по длине.
Но именно для **свободно распространяющейся плоской (или почти плоской) волны в вакууме/воздухе** синфазность — устойчиво воспроизводимый экспериментальный факт.
**Коротко:**
Теоретическая модель предсказала синфазность → Герц подтвердил существование волн → последующие прямые измерения фазы (особенно на радиочастотах) это подтвердили → сегодня это один из самых надёжно проверенных аспектов классической электродинамики.