电磁波是电磁场随时间变化产生的波 ，它可以由带电粒子在加速运动的过程中发射变化的电磁场通过电磁波辐射能量和动量，电磁辐射会对发出电磁波的粒子产生辐射反作用。

19世纪初，人们发现了可见光以外的电磁辐射。1800年，德裔英国天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）发现了红外辐射。赫歇尔用棱镜折射太阳光时发现，对应光谱红色以外的位置温度会升高，他推断太阳光中存在一些不可见的“热射线”，这些热射线后来被称为红外线。

1801年，德国物理学家约翰·威廉·里特（Johann Wilhelm Ritter）发现了紫外线。他注意到，太阳光谱中紫色一侧光谱之外的位置的不可见射线比紫光更快地使氯化银试剂变暗，他将其称为“化学射线”。后来这种射线被称为紫外线。里特的实验是摄影术的先驱。

1891-1865年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）提出了电磁场方程。通过麦克斯韦方程组可以解出真空中电磁波的方程，并得到电磁波波速是常数“光速”的结论。因此，麦克斯韦推断可见光以及光谱中不可见部分都是电磁波。在1887年，海因里希·赫兹（Heinrich Hertz）首次制造了比可见光频率低得多的电磁波，并开发了检测这些波的方法。这些电磁波被分为无线电波和微波。

1895年11月8日，威廉·伦琴（Wilhelm Rontgen）在对真空管施加高压时，他注意到附近的一块镀膜玻璃板上出现了荧光。在之后的实验中，他发现这种实验现象是由X射线导致的。

射线是在对辐射的研究中发现的。亨利·贝克勒尔（HenriBecquerel）发现，在覆盖纸上的铀盐可以引起未曝光的照相版起雾。玛丽·居里（Marie Curie）发现只有某些特定的元素可以释放能量引起照相版起雾，并且镭可以释放强烈的辐射。1900年，保罗·维拉德（Paul Villard）发现了一种带中性电荷且穿透力极强的辐射，欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）意识到这种辐射一定不是粒子（在那时科学界还没有认识到波粒二象性），并将其命名为射线。1910年，威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg）证明了射线不是粒子。1914年，卢瑟福和爱德华·安德拉德（Edward Andrade）测量了射线的波长，发现其波长比X射线更短。

电磁波是根据麦克斯韦方程组推导出来的。麦克斯韦发现了位移电流，描述了变化的电场也会产生磁场，这体现在对安培定理的修正上。麦克斯韦方程是：

(1)

其中是位移电流项。通过麦克斯韦方程组可以推出电磁波的传播速度是一个常数：

(2)

这个速度被称为光速。在介电常数和磁导率分别是的电磁介质中，光速是

在真空中，没有电荷和电流，麦克斯韦方程组是

(3)

前两个方程告诉我们，电磁波必定是横波，电场和磁场都垂直于波的传播方向。对后两个公式求旋度，得到

(4)

其中用到了矢量分析中常用的公式。上述推导得到电磁波随时间变化的方程满足波动方程，相应地波速为（参见词条“波动方程”）。在介电常数和磁导率分别为的介质中电磁波波速应当修正为。达朗贝尔算符的定义是

(5)

因此电磁波方程还可以写成

(6)

根据波动方程的通解，我们可以先得到电磁波方程中电场的解：

(7)

其中是一个常数向量，是任意二阶可微的函数，是传播方向上的波矢。根据第一个麦克斯韦方程，我们可以得到电磁波的一个性质：

(8)

即电场垂直于电磁波传播的方向。根据，我们可以得到

(9)

因此我们可以得到电磁波的一个性质：电场、磁场、电磁波传播方向互相垂直。像研究波动方程一样，研究电磁波时，我们常常取电磁波传播方向为轴，关注其平面波形式

(10)

其中是波速，是电磁波传播方向的波矢.

考虑一个在电磁场中运动的粒子，我们可以计算电磁场对带电粒子的力做的功：

(11)

一般地，我们可以考虑电流分布。设电荷密度是，电流密度矢量是，那么在体积中，。根据麦克斯韦方程组(3)，可以得到

(12)

根据矢量分析中的公式和麦克斯韦方程组，应用散度定理，进一步计算得到

(13)

考虑上式的物理意义，我们可以看到中两项分别描述电场和磁场的能流密度。一项表示电磁辐射。单位时间内电磁场通过单位表面积向外传递的能量被称为坡印廷矢量，表达式是

(14)

电磁波反射与折射的物理图像如右图所示。我们考虑一束平面波从介质1入射，与这束波有关的物理量下标是，然后在界面处发生反射和折射。与反射有关的物理量下标是，与折射有关的物理量下标是。入射、反射、折射的电磁波均可表示成

(15)

其中是波速，是电磁波传播方向的矢量。根据电磁波传播方向与电场和磁场垂直，即，在点处，我们可以得到反射和折射的定律

(16)

(17)

(16)式告诉我们入射角等于反射角，(17)式中是折射率。假设一块介质中波速为，那么折射率。根据电磁场的边界条件，我们可以得到如下方程

(18)

坐标轴如上图所示，下标表示矢量垂直于介质表面的分量，下标表示矢量平行与介质表面的分量。定义，反射波和透射波的振幅可以通过求解方程(18)得到

(19)

对于垂直入射的情况，反射波和透射波的振幅是

(20)

在实际情况中，导体中自由电荷密度和自由电流密度不为0，这会导致导体中电磁波随着入射深度的衰减。对于磁导率和介电常数各向同性的介质，麦克斯韦方程组可以写成

(21)

根据欧姆定律，自由电流密度正比于电场

(22)

根据自由电荷的连续性方程以及(21)(22)，我们可以得到自由电荷密度随时间指数衰减，因此我们可以近似。像推导电磁波方程那样，我们可以得到修正的电磁波方程

(23)

尝试平面波解

(24)

其中是波的传播方向的单位矢量。计算得到，也就是说电磁波的振幅在导体中是指数衰减的。

因此，我们可以看到，电磁波波长越短（频率越高），在介质中衰减就越慢，相应地穿透力越强。如X射线可以穿透所有非金属物，甚至还可以穿透薄铝；而射线可以穿透大多数金属。铅等重金属阻挡电磁波穿透的能力较强，铅常被用作核辐射的防护材料。

在工程中对于无线电波而言，穿透力一般指衍射能力。 此时波长越长，穿透力越强。如2.4GHz的Wi-Fi信号的穿透能力比5G的Wi-Fi信号（频率一般高于2.4GHz）强。

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。

电磁辐射分类的英文缩写：

γ = 伽马射线

X射线:

HX = 硬X射线

SX = 软X射线

紫外线:

EUV = 极端紫外线

NUV = 近紫外线

红外线:

NIR = 近红外线

MIR =中红外线

FIR = 远红外线

微波:

EHF = 极高频

SHF = 超高频

UHF = 特高频

无线电波:

VHF = 甚高频

HF = 高频

MF = 中频

LF = 低频

VLF = 甚低频

ULF = 特低频

ELF = 极低频

在19世纪末，意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。在此后的100年间，从3KHz直到300GHz频谱被认识、开发和逐步利用。随着技术的发展，3KHz以下的极长波电磁波已经可以产生出来了，300GHz以上的光学波段（红外线）也逐渐可以用电子振荡技术产生了，而不仅仅只是停留在量子跃迁产生（如激光器）的层面上了，如今用电子技术产生的电磁波频率可以超过1000GHz（1THz），最高甚至可以达到几万GHz（几十THz）。

根据不同的传播特性，不同的使用业务，对整个无线电频谱进行划分，共分13段：至低频(TLF)、极低频(ELF)、超低频(SLF)、特低频(ULF)、甚低频(VLF)、低频(LF)、中频(MF)，高频(HF)、甚高频(VHF)、特高频(UHF)、超高频(SHF)、极高频(EHF)和至高频(THF)，加上吉米波和忽米波，对应的波段从吉米波、至长波(百兆米波)、极长波(十兆米波)、超长波(兆米波)、特长波(十万米波)、甚长波(万米波)、长波(千米波)、中波(百米波)、短波(十米波)、甚短波(米波)、特短波(分米波)、超短波(厘米波)、极短波(毫米波)、至短波(丝米波)和忽米波(从分米波到毫米波的3种统称为微波)。见下表。

无线电波用于通信等

微波用于微波炉、卫星通信等

红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等

可见光是所有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.

无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中，人们先将声信号（机械波信号）转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声信号，这就是无线广播的大致过程而在电视中，除了要像无线广播中那样处理声信号外，还要将图象的光信号转变为电信号，然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声信号和光信号，从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。

TDP

“特定电磁波谱”（TDP）是由特定的加热器对治疗板产生的波长范围在2-25μm，强度范围（28-35mw/cm2）内分布的特定电磁波，当人体匹配接收后与体内细胞所含相同物质产生谐振，因而可增强微循环作用，促进新陈代谢，产生对人体病变的修复，使病患者能迅速康复，非病患者能提高自身的抵抗能力。

实例

例如国仁TDP，在经大量临床试验的基础上，确认特定电磁波谱的照射可应用于治疗颈椎病，腰椎间盘突出、腰痛，腰肌劳损，风湿关节炎，坐骨神经痛，面神经麻痹，术后伤口愈合，外伤感染，冻疮，胃炎、横隔膜痉挛、神经性皮炎、湿疹，偏头痛、头痛、痛经，痔疮等。被广泛应用到外科、内科、妇科、儿科、神经科及其它疾病。同时经过国家计量科学院等机构的精确测定，证实对人体无任何副作用。

“大气窗区”。

此外，电磁波还应用于手机通讯、卫星信号、导航、遥控、定位、家电（微波炉、电磁炉）红外波、工业、医疗器械等方面。

2021年12月15日至2022年1月20日，广西移动在全区范围内广泛开展以“科学认知基站辐射 畅享移动5G网络”为主题的基站电磁辐射环保宣传活动，传播正确的电磁辐射科普知识。