电磁波基本属性

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。

电磁波的一个重要属性是频率，它可以决定电磁波的各种性质，但是描述电磁波的频率，不一定必须用频率本身，还可以是和频率有关的物理量，常用的有波长（如果不做任何说明，则默认指真空中的波长，与频率是唯一对应关系，成反比）、光子能量（与频率成正比）、波数（波长的倒数，与频率成正比，默认为真空中的波长）和周期（与频率成反比）等。

物理量符号

频率→f或ν(希腊字母纽，不是英文字母v，多用于量子力学)，波长→λ，光子能量→E，波数→k（光谱学中多用σ和ν），周期→T，光速→c（真空中）或v（介质中）（波长λ，波数k，光速c都默认指真空中的）

定义式：f=1/T，λ=c/f(=c/ν)，E=hf(=hν)，k=1/λ

和电磁波有关的各个物理量之间的换算

f(=ν)=c/λ=1/T=E/h=ck

λ=c/f(=c/ν)=cT=hc/E=1/k

E=hf(=hν)=hc/λ=hck=h/T

k=1/λ=f/c(=ν/c)=E/hc=1/cT

T=1/f(=1/ν)=λ/c=1/ck=h/E

电磁波在真空中的传播速度（波速）为一定值，即（真空中）光速，记为c，c=299792458m/s，电磁波既可以在真空中传播，也可以在介质中传播，不过在介质中波速会降低，一般情况下，电磁波在气体、液体、固体中波速依次降低。介质对某一电磁波的折射率n等于真空中光速c除以该电磁波在介质中的速度v，真空的折射率为1，气体的折射率略大于1，液体、固体中的折射率大于1，折射率越大，介质中波速越小。一般情况下，在同种介质中，电磁波的频率越高（波长越短），折射率越大，波速越低，如在同种介质中，紫光的折射率比红光大（紫光的频率比红光高，波长比红光短）。

电磁波波粒二象性

一切电磁波都具有波粒二象性，其粒子形态称为光子，电磁波与光子不是非黑即白的关系，而是根据实际研究的不同，其性质所体现出的两个侧面，它们是并存的，你中有我，我中有你。对于机械波和引力波而言，也有它们对应的粒子形态——声子和引力子，其中声子为准粒子，需要介质的存在，而引力子可能和光子一样为玻色子，只不过目前还没被人们所观测到，属于一种假想粒子。根据量子力学理论，实物粒子也有波动性，这种波称作物质波，或德布罗意波。

波动性和粒子性的强弱取决于频率和波长，无线电波以波动性为主，粒子性极其微弱；微波波动性较强，也存在一定的粒子性；红外线、可见光和紫外线波动性和粒子性均比较明显，处于波动性和粒子性的过渡地带；X射线虽然也可以发生衍射现象（X射线显微镜），但波动性较弱，粒子性比较明显（康普顿效应），电离能力强；伽马射线以粒子性为主，电离能力极强，波动性极其微弱。

电磁波电磁场

电磁场是物质的特殊形式，它具有一般物质的主要属性，如质量、能量、动量等。客观上永远存在着与观察条件无关的统一的电磁场，把它分成电场与磁场两部分是相对的，是与试验条件有关的。

球面波、柱面波与平面波 对于随时间作正弦变化的电磁波，按照其电场强度E与磁场强度H的等相面（即波前面）为球面、柱面或平面的不同情况，电磁波又有球面波、柱面波与平面波之分。

横电磁波、横电波与横磁波 其电场与磁场都在垂直于传播方向的平面上的电磁波，称为横电磁波，简称TEM波。在垂直于波的传播方向平面上只含电场的电磁波称为横电波，简称TE波。在垂直于波的传播方向的平面上只含磁场的电磁波称为横磁波，简称TM波。

电磁波频率范围

电磁波谱 按正弦电磁波在自由空间中的波长λ或频率f（λf=c=299792458m/s≈3×10⁸m/s）的顺序排列而成的表称为电磁波频谱。为了方便，常把波谱分成频段或波段，如表所示。300GHz以上，便依次进入远红外、可见光、x射线和γ射线区域了。

电磁波的频率范围可以从无限接近于0Hz（波长接近于无穷长，考虑到可观测宇宙的直径，则频率最低约为3.4×10^-19Hz，对应波长约930亿光年），到普朗克频率1.85×10⁴³Hz（波长等于普朗克长度），其中人类技术所能探测到的频率范围在10^-2~10³⁵Hz之间，从极低频（极长波，用于探地工程）的10^-2Hz（0.01Hz），到极高频（极短波，超高能宇宙射线）的10³⁵Hz。电磁波按频率和波长划分，频率从低到高（波长从长到短）可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线，人眼所能看到的电磁波——可见光，只是其中很小的一部分。电磁波频率的国际单位是赫兹（Hz），常用的频率单位还有毫赫兹（mHz，10^-3Hz）、千赫兹（kHz，10³Hz）、兆赫兹（MHz，10⁶Hz）、吉赫兹（GHz，10⁹Hz）、太赫兹（THz，10¹²Hz）、拍赫兹（PHz，10¹⁵Hz）、艾赫兹（EHz，10¹⁸Hz）、泽赫兹（ZHz，10²¹Hz）和尧赫兹（YHz，10²⁴Hz）等。广播所使用的电磁波频率在10⁵～10⁸Hz量级，电视所使用的电磁波频率在10⁷～10⁸Hz量级，手机、无线网络所使用的电磁波频率在10⁸～10⁹Hz量级，光纤通信所使用的电磁波频率在10¹⁴Hz量级。