電磁波は「アンテナ等の波源から外に向かって光速で拡散する電磁エネルギー」である。

1.電磁波とMaxwell

電磁波とは「電磁場の周期的な変化が真空中や物質中を伝わる横波」と広辞苑に説明される。
電波の他、光やX 線など様々な電磁的波動の総称が電磁波であり、この説明は最も基本の概念であり、具体的性質を知るためにはより掘り下げた知識が必要である。
人が「電磁波」の存在を知ったのはMaxwellが「光は電磁波の一種である」と数学的に予言(Predict)した1864年からになる。
これはMaxwell 方程式と呼ばれる。
光の他にも例えば落雷に伴う電波雑音、紫外線など自然界には多くの電磁波が太古から存在するが、それらもMaxwell 方程式が無ければ分からなかった。
光電効果などの電離作用に関わる性質は扱えないが、現代でも電磁波の基本的な性質は概ねMaxwell 方程式から導出できる。
電磁波全体を扱ううえでMaxwell 方程式は現在でも最も重要な基礎理論である。

2.電磁波の特徴

「空間の電磁波」 は、

  • ① 変動する電界と磁界で形成
  • ② (何もない)空間を光速度で伝搬
  • ③ 電界と磁界の力の向き( ベクトル) が波の進行方向と直角な面内に互いに直交して存在する"横波"

という性質を持つ。
多くの専門書で確認できる事項である。
波動であるから質量はない。
これらの基本的な特徴を理解するために、身近な例として携帯電話のアンテナが放射する電磁波(電波)の様子を図に示して解説する。単一周波数で連続的にアンテナから外の空間に伝搬するという理想モデルであり、携帯電話筐体の影響などは無視している。
図は中心の線状アンテナから外に向かって伝搬する電磁界が伝搬方向に対して直角な面内で振動する様子を示す(横波の特徴)。

電波のポンチ図例