电磁波

太长不看，只记住两点即可：
1. 电磁波无处不在。所有的物体都在向外发射电磁波，包括人体。
2. 一切都是电磁波。光是电磁波，WIFI信号、无线电、红外线、紫外线、X射线都是电磁波，甚至微波炉里的那个微波也是电磁波。

相关概念

电

电(Electricity)是一种自然现象，指静止或移动的电荷所产生的物理现象，是像电子和质子这样的亚原子粒子之间产生的排斥力和吸引力的一种属性。自然界的闪电就是一种电现象。电磁力反吸引力是自然界四种基本相互作用之一。电子运动现象有两种：缺少电子的原子称为带正电荷，有多余电子的原子称为带负电荷。
相关：
分子、原子、中子、质子、电子
电荷、电流、电压、电阻
原子结构：原子核、电子、质子和中子

电场

电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。这种物质与通常的实物不同，它虽然不是由分子原子所组成的，但它却是客观存在的特殊物质，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。
电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，说明电场具有能量。
带电体周围存在的特殊物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。电荷间的作用总是通过电场进行的。
辨析两种不同的电场：库仑电场和感生电场，库仑电场是电荷按库仑定律激发的电场，例如静电场就是由静止的电荷按库仑定律激发的，就属于库仑电场，在各种带电体周围都可以发现这种电场。
感生电场是由变化的磁场激发的，按麦克斯韦理论，变化的磁场在其周围激发了电场。例如条形磁铁插入线圈时，运动的磁铁使周围的磁场发生变化，进而产生涡旋电场，涡旋电场使线圈中产生感应电动势，这种电场就是感生电场。
静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场。普遍意义的电场则是静电场和感应电场两者之和。电场是一个矢量场，其方向为正电荷的受力方向。电场的力的性质用电场强度来描述。
相关：
电路和电场

电场力

电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力就叫做电场力。
电场力是当电荷置于电场中所受到的作用力，或是在电场中对移动自由电荷所施加的作用力。
电场力大小可以由库仑定律计算，也可以用其它公式计算。当有多个电荷同时作用时，其大小及方向遵循矢量运算规则。

磁场

磁场是指传递实物间磁力作用的场。磁场是一种看不见、摸不着的特殊的物质。磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。
电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
用现代物理的观点来考察，物质中能够形成电荷的终极成分只有电子（带单位负电荷）和质子（带单位正电荷），因此负电荷就是带有过剩电子的带电物体，正电荷就是带有过剩质子的带电物体。
运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。

电磁场

电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。

产生

电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。
电磁波首先由詹姆斯·麦克斯韦于1865年预测出来，而后由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实存在。麦克斯韦推导出电磁波方程，一种波动方程，这清楚地显示出电场和磁场的波动本质。因为电磁波方程预测的电磁波速度与光速的测量值相等，麦克斯韦推论光波也是电磁波。

从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，属于一种波，就像机械波，引力波和物质波（概率波）一样，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波，且温度越高，放出的电磁波频率就越高，波长就越短，这种电磁波称之为黑体辐射。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的其他电磁波。

分类

按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波（分为长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长，宇宙射线（x射线、γ射线和波长更短的射线）的波长最短。
首先，无线电波用于通信等，微波用于微波炉，红外线用于遥控,热成像仪，红外制导导弹等，可见光是大部分生物用来观察事物的基础，紫外线用于医用消毒，验证假钞,测量距离，工程上的探伤等，X射线用于CT照相，伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等。

传播速度

电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为c=299792458m/s≈3×108m/s。

性质

电流频率低时，主要借由有形的导电体才能发射电磁波并传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电流频率高时即可以电磁波的形式在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。

电磁波可以被金属物质阻挡并反射。金属板可以阻挡并反射频率低于X射线以下的电磁波，频率大于等于X射线时，电磁波能量较高，会直接穿透过去。金属网也可以阻挡并反射电磁波，但只能针对波长较长的电磁波。对于波长较长的电磁波，当金属网孔径小于波长的1/4时（d<λ/4），就可以起到阻挡电磁波的效果，比如金属网可以屏蔽微波炉的辐射，电梯的金属板可以屏蔽移动信号等。对于波长较短但频率不大于紫外线的电磁波（这里的波长较短指的是波长尺度远远小于物体孔隙尺度，一般在微米级别或微米级别以下），比如红外线、可见光和紫外线，此时电磁波能通过网孔（网孔的尺度较波长大），但是仍然会被金属板所阻挡并反射，这就解释了为什么所有金属物质都能强烈地反射可见光，这也是金属物质带有光泽的根本原因，比如光可以通过铁丝网，但不能通过铁板，此外铁板具有优良的反光能力。对于波长更短的电磁波，则无法被金属板所阻挡，如X射线和伽马射线，这是由于其频率（能量）过高，粒子性显著，导致其穿透力极强，所以可以无视金属物质，直接穿透过去。

电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，其强度与距离的平方成反比，波本身带动能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。其速度等于光速c（299792458m/s≈3×108m/s）。在空间传播的电磁波，距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系可通过公式c=λf。

电磁波的传播不需要介质，同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质时，会发生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波、电磁波与引力波都能发生折射、反射、衍射、干涉，因为所有的波都具有波动性。衍射、折射、反射、干涉都属于波动性。

电磁波的电场(或磁场)随时间变化，具有周期性。在一个振荡周期中传播的距离叫波长。振荡周期的倒数，即每秒钟振动(变化)的次数称频率。

属性

电磁波有三大属性，即振幅（强度、光强）、频率（波长）和波形（频谱分布），对于可见光而言，这三者分别对应光颜色的明度，色相和色度，对于单一频率的电磁波而言，还有初相位的概念，其波形为正弦曲线（余弦曲线），称之为正弦波（余弦波），电磁波的波形越接近正弦波，其频谱越纯粹，单色性越好，典型的例子就是激光。

穿透力

因为电磁波具有波粒二象性，波长与光子能量成反比关系，当波长越短光子能量越大，则穿透力越强。
如高能X射线几乎能穿透所有非金属物，甚至还可以穿透薄铝；而伽马射线则能穿透大多数金属。
某些重金属能够阻挡电磁波穿透，例如铅。
对于波长较长，能量较低的电磁波而言，穿透力一般指衍射能力，此时波长越长，穿透力越强，如2.4G的Wi-Fi信号穿透力比5G的Wi-Fi信号强。