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電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震盪粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性。由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面。電磁波在真空中速率固定，速度為光速。見麥克斯韋方程組。 電磁波伴隨的電場方向，磁場方向，傳播方向三者互相垂直，因此電磁波是橫波。當其能階躍遷過輻射臨界點，便以光的形式向外輻射，此階段波體為光子，太陽光是電磁波的一種可見的輻射形態，電磁波不依靠介質傳播，在真空中的傳播速度等同於光速。

電磁輻射量與溫度有關，通常高於絕對零度的物質或粒子都有電磁輻射，溫度越高輻射量越大，但大多不能被肉眼觀察到。 頻率是電磁波的重要特性。按照頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是電磁波譜。電磁輻射由低頻率到高頻率主要分為：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線。人眼可接收到的電磁波，稱為可見光（波長380~780nm）。

通常意義上所指有電磁輻射特性的電磁波是指無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線。而X射線及γ射線通常被認為是放射性的輻射 [1] 。 中文名 電磁波 外文名 Electromagnetic wave 別 稱 電磁輻射、電子煙霧 表達式 S=E×H 提出者詹姆斯·麥克斯韋 提出時間 1865年 應用學科 物理 適用領域範圍 通信、微波爐、遙控器 危 害 熱效應、非熱效應和積累效應 證實者赫茲

電磁波的發現

1873年，英國物理學家麥克斯韋在他的著作《電磁學》中提出了電磁理論，預言了電磁波的存在。他去世八年後，德國物理學家赫茲的實驗證實了這一預測。

1887年，赫茲通過電火花放電實驗證實了電磁波的存在。赫茲在兩根銅條的兩端放置了一個大金屬片和一個小金屬球，他把銅條排成一條直線，讓兩個球互相面對，中間留有一個空隙。然後大金屬片被充上不同的電荷，兩個球之間產生火花。

每一個火花都可以將自由運動的電磁波從銅棒中分離出來，銅棒以振盪器為中心向四面八方發射。這不僅證實了電磁波的存在，而且表明電磁波可以不用電線傳播。

赫茲的實驗是劃時代的突破，為無線電通信奠定了基礎。為了紀念他，電磁波的頻率單位被命名為「赫茲」。

定義

從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是高於絕對零度的物體，都會釋出電磁波。且溫度越高，放出的電磁波波長就越短。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀面的「朋友」。

概述

電磁場包含電場與磁場兩個方面，分別用電場強度E（或電位移D）及磁通密度B（或磁場強度H）表示其特性。按照麥克斯韋的電磁場理論，這兩部分是緊密相依的。時變的電場會引起磁場，時變的磁場也會引起電場。電磁場的場源隨時間變化時，其電場與磁場互相激勵導致電磁場的運動而形成電磁波。電磁波的傳播速度與光速相等，在自由空間中，為c=3×10^8m/s。電磁波的行進還伴隨着功率的輸送。

電磁場是物質的特殊形式，它具有一般物質的主要屬性，如質量、能量、動量等。客觀上永遠存在着與觀察條件無關的統一的電磁場，把它分成電場與磁場兩部分是相對的，是與試驗條件有關的。

球面波、柱面波與平面波 對於隨時間作正弦變化的電磁波，按照其電場強度E與磁場強度H的等相面（即波前面）為球面、柱面或平面的不同情況，電磁波又有球面波、柱面波與平面波之分。

橫電磁波、橫電波與橫磁波 其電場與磁場都在垂直於傳播方向的平面上的電磁波，稱為橫電磁波，簡稱TEM波。在垂直于波的傳播方向平面上只含電場的電磁波稱為橫電波，簡稱TE波。在垂直于波的傳播方向的平面上只含磁場的電磁波稱為橫磁波，簡稱TM波。

電磁波譜 按正弦電磁波在自由空間中的波長λ或頻率f（λf=c=3×10^8m/s）的順序排列而成的表稱為電磁波頻譜。為了方便，常把波譜分成頻段或波段，如表所示。300GHz以上，便依次進入遠紅外、可見光、x射線和γ射線區域了。

產生

電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩面，變化的電場會產生磁場（即電流會產生磁場），變化的磁場則會產生電場。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

電磁波首先由詹姆斯·麥克斯韋於1865年預測出來，而後由德國物理學家海因里希·赫茲於1887年至1888年間在實驗中證實存在。麥克斯韋推導出電磁波方程，一種波動方程，這清楚地顯示出電場和磁場的波動本質。因為電磁波方程預測的電磁波速度與光速的測量值相等，麥克斯韋推論光波也是電磁波。

性質

電磁波頻率低時，主要藉由有形的導電體才能傳遞。原因是在低頻的電振盪中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞，也可以束縛在有形的導電體內傳遞。在自由空間內傳遞的原因是在高頻率的電振盪中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振盪電路，於是電能、磁能隨着電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來說，太陽與地球之間的距離非常遙遠，但在戶外時，我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱，這就好比是「電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量」的原理一樣。

電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強度與距離的平方成反比，波本身帶動能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

其速度等於光速c（3×10^8m/s）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場（磁場）強度方向相同，其量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長λ，電磁每秒鐘變動的次數便是頻率f。三者之間的關係可通過公式c=λf。

電磁波的傳播不需要介質，同頻率的電磁波，在不同介質中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質中才能沿直線傳播，若同一種介質是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質中是沿曲線傳播的。通過不同介質時，會發生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。機械波與電磁波都能發生折射、反射、衍射、干涉，因為所有的波都具有波動性。衍射、折射、反射、干涉都屬于波動性。

能量

電磁波的能量大小由坡印廷矢量決定，即S=E×H,其中s為坡印廷矢量，E為電場強度，H為磁場強度。E、H、S彼此垂直構成右手螺旋關係；即由S代表單位時間流過與之垂直的單位面積的電磁能，單位是W/m2。 電磁波具有能量，電磁波是一種物質。

計算

公式

c=λf

c：波速(光速是一個常量，真空中約等於3×10^8m/s) 單位：m/s

f：頻率（單位：Hz,1MHz=1000kHz=1×10^6Hz）

λ：波長（單位：m）

真空中電磁波的波速為c，它等于波長λ和頻率f的乘積c=λf

真空中電磁波傳播的速度c—大約30萬千米每秒，是宇宙間物質運動的最快速度。c是物理學中一個十分重要的常數，目前公認的數值是：

c=299792.458km/s≈3×10^×8m/s

單位

電磁波頻率的單位也是赫茲（Hz）。但常用的單位是千赫（KHz）和兆赫（MHz）。

發現

理論

1864年，英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象的基礎上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 證實

1887年，德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。之後，1898年，馬可尼又進行了許多實驗，不僅證明光是一種電磁波，而且發現了更多形式的電磁波，它們的本質完全相同，只是波長和頻率有很大的差別。

電磁波譜

按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來，就是電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列的話，它們是工頻電磁波、無線電波（分為長波、中波、短波、微波）、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。以無線電的波長最長，宇宙射線（x射線、γ射線和波長更短的射線）的波長最短。

首先，無線電波用於通信等，微波用於微波爐，紅外線用於遙控,熱成像儀，紅外製導導彈等，可見光是大部分生物用來觀察事物的基礎，紫外線用於醫用消毒，驗證假鈔,測量距離，工程上的探傷等，X射線用於CT照相，伽瑪射線用於治療,使原子發生躍遷從而產生新的射線等。 [2]

分類

無線電波0.1毫米～3000米（微波0.1毫米~1米）

紅外線0.76微米～1毫米（其中：近紅外短波為0.76～1.1微米，近紅外長波為1.1

～2.5微米，中紅外為2.5～6微米，遠紅外為6～15微米，超遠紅外為15～1毫米）

可見光0.38微米～0.76微米

紫外線10納米～0.38微米

X射線1皮米～10納米

γ射線0.1皮米～1皮米

高能射線小於1皮米

傳真（電視）用的波長是3～6米

雷達用的波長在3米到幾毫米。

電磁輻射種類

廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射是指電器設備所產生的輻射波，通常是指紅外線以下部分。

電磁輻射是傳遞能量的一種方式，輻射種類可分為三種：

游離輻射

有熱效應的非游離輻射

無熱效應的非游離輻射

基地台電磁波絕非游離輻

射波

用途

無線電 無線電廣播與電視都是利用電磁波來進行的。在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉變為電信號，然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶着向周圍空間傳播。而在另一地點，人們利用接收機接收到這些電磁波後，又將其中的電信號還原成聲音信號，這就是無線廣播的大致過程而在電視中，除了要像無線廣播中那樣處理聲音信號外，還要將圖象的光信號轉變為電信號，然後也將這兩種信號一起由高頻振盪的電磁波帶着向周圍空間傳播，而電視接收機接收到這些電磁波後又將其中的電信號還原成聲音信號和光信號，從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。 [3]

無線電廣播利用的電磁波的頻率很高，範圍也非常大，而電視所利用的電磁波的頻率則更高，範圍也更大。

其他方面

此外，電磁波還應用於手機通訊、衛星信號、導航、遙控、定位、家電（微波爐、電磁爐）紅外波、工業、醫療器械等方面。

對人體的危害

1.　對中樞神經系統的危害　　

神經系統對電磁輻射的作用很敏感，受其低強度反覆作用後，中樞神經系統機能發生改變，出現神經衰弱症候群，主要表現有頭痛，頭暈，無力，記憶力減退，睡眠障礙（失眠，多夢或嗜睡），白天打瞌睡，易激動，多汗，心悸，胸悶，脫髮等，尤其是入睡困難，無力，多汗和記憶力減退更為突出．這些均說明大腦是抑制過程占優勢．所以受害者除有上述症候群外，還表現有短時間記憶力減退，視覺運動反應時值明顥延長；手腦協調動作差，表現對數字劃記速度減慢，出現錯誤較多.　　

2.　對機體免疫功能的危害　

使身體抵抗力下降．動物實驗和對人群受輻射作用的研究和調查表明，人體的白血球吞噬細菌的百分率和吞噬的細菌數均下降．此外受電磁輻射長期作用的人，其抗體形成受到明顯抑制．　　

3.對心血管系統的影響　

受電磁輻射作用的人，常發生血液動力學失調，血管通透性和張力降低．由於植物神經調節功能受到影響，人們多以心動過緩症狀出現，少數呈現心動過速．受害者出現血壓波動，開始升高，後又回復至正常，較後出現血壓偏低；心電圖出現R　T　波的電壓下降，這是迷走神經的過敏反應，也是心肌營養障礙的結果；P?Q間的延長，P波加寬，說明房室傳導不良．此外，長期受電磁輻射作用的人，其心血管系統的疾病，會更早更易促使其發生和發展．　

4.對血液系統的影響　

在電磁輻射的作用下，周圍血像可出現白血球不穩定，主要是下降傾向，白血球減少．紅血球的生成受到抑制，出現網狀紅血球減少．對操縱雷達的人健康調查結果表明，多數人出現白血球降低．此外，當無線電波和放射線同時作用人體時，對血液系統的作用較單一因素作用可產生更明顯的傷害.　

　

5.對視覺系統的影響　

眼組織含有大量的水份，易吸收電磁輻射功率，而且眼的血流量少，故在電磁輻射作用下，眼球的溫度易升高．溫度升高是造成產生白內障的主要條件，溫度上升導玫眼晶狀體蛋白質凝固，多數學者認為，較低強度的微波長期作用，可以加速晶狀體的衰老和混濁，並有可能使有色視野縮小和暗適應時間延長，造成某些視覺障礙．此外，長期低強度電磁輻射的作用，可促使視覺疲勞，眼感到不舒適和眼感乾燥等現象。