विद्युत चुम्बकीय विकिरण

[[File:Onde electromagnetique.svg|thumb|upright=1.8|

एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बकीय तरंग z-अक्ष में जा रहा है, जिसमें E विद्युत क्षेत्र और लंबवत B को दर्शाता है ]]भौतिकी में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण(ईएमआर) में विद्युत चुम्बकीय(ईएम) क्षेत्र की तरंगें होती हैं, जो आकाशीय माध्यम से फैलती हैं और गति और विद्युत चुम्बकीय विकिरण ऊर्जा लेती हैं।

ईएमआर के प्रकारों में रेडियो तरंगें, सूक्ष्म तरंग, अवरक्त,(दृश्य) प्रकाश, पराबैंगनी, x-किरणें, और गामा-किरणें सम्मिलित हैं, ये सभी तरंगें विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के भाग हैं।

शास्त्रीय रूप से, विद्युत चुम्बकीय विकिरण में विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं, जो विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के समकालिक दोलन हैं। दोलन की आवृत्ति के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के विभिन्न तरंग दैर्ध्य उत्पन्न होते हैं। एक निर्वात में, विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्रकाश की गति से यात्रा करती हैं, जो सामान्यतः c को निरूपित करती हैं। सजातीय, समदैशिक मीडिया में, दो क्षेत्रों के दोलन एक दूसरे के लिए लंबवत होते हैं और ऊर्जा और तरंग प्रसार की दिशा के लिए लंबवत होते हैं, जिससे अनुप्रस्थ तरंग बनती है। विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के भीतर एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की स्थिति को इसके आवृत्ति या इसके तरंग दैर्ध्य द्वारा चित्रित किया जा सकता है। विभिन्न आवृत्ति की विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अलग-अलग नामों से बुलाया जाता है क्योंकि उनके निकट अलग-अलग स्रोत और पदार्थ पर प्रभाव होते हैं। बढ़ती आवृत्ति और घटती तरंग दैर्ध्य के क्रम में ये हैं: रेडियो तरंगें, सूक्ष्म तरंग, अवरक्त विकिरण, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी विकिरण, x-किरणें और गामा किरणें।

विद्युतचुम्बकीय तरंगें त्वरण से गुजरने वाले विद्युत आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित होती हैं, और ये तरंगें बाद में अन्य आवेशित कणों के साथ परस्पर क्रिया कर सकती हैं, उन पर बल लगा सकती हैं। ईएम तरंगें ऊर्जा, संवेग और कोणीय संवेग को अपने स्रोत कण से दूर ले जाती हैं और उन मात्राओं को उस पदार्थ को प्रदान कर सकती हैं जिसके साथ वे परस्पर क्रिया करते हैं। विद्युत चुम्बकीय विकिरण उन ईएम तरंगों के साथ जुड़ा हुआ है जो स्वयं को फैलाने के लिए स्वतंत्र हैं("विकिरण") जो उन्हें उत्पन्न करने वाले गतिमान आवेशों के निरंतर प्रभाव के बिना हैं, क्योंकि उन्होंने उन आवेशों से पर्याप्त दूरी अर्जित कर ली है। इस प्रकार, ईएमआर को कभी-कभी सुदूर क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है। इस भाषा में, निकट क्षेत्र ईएम क्षेत्रों को आवेशों और धारा के समीप संदर्भित करते है जो उन्हें सीधे उत्पन्न करते है, विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रेरण और स्थिर वैद्युत प्रेरण घटना।

क्वांटम यांत्रिकी में, ईएमआर को देखने का एक वैकल्पिक विधि यह है कि इसमें फोटॉन, अनावेशित मूल कण शून्य विरामस्थ द्रव्यमान सम्मिलित हैं, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांट होते हैं, जो सभी विद्युत चुम्बकीय अन्तः क्रिया के लिए उत्तरदायी होते हैं। क्वांटम वैद्युतगतिकी इस बात का सिद्धांत है कि ईएमआर एक परमाणु स्तर पर पदार्थ के साथ कैसे अन्तः क्रिया करता है। क्वांटम प्रभाव ईएमआर के अतिरिक्त स्रोत प्रदान करते हैं, जैसे परमाणु और कृष्णिका विकिरण में इलेक्ट्रॉनों का निम्न ऊर्जा स्तर में संक्रमण। एक वैयक्तिक फोटॉन की ऊर्जा की मात्रा है और उच्च आवृत्ति के फोटॉन के लिए अधिक है। यह संबंध प्लैंक के समीकरण E = hf द्वारा दिया गया है, जहां E प्रति फोटॉन ऊर्जा है, f फोटॉन की आवृत्ति है, और h प्लैंक का नियतांक है। उदाहरण के लिए, एकल गामा किरण फोटॉन दृश्य प्रकाश के एक फोटॉन की ऊर्जा का ~100,000 गुना अधिक ले सकता है।

रासायनिक यौगिकों और जैविक जीवों पर ईएमआर के प्रभाव विकिरण की शक्ति और इसकी आवृत्ति दोनों पर निर्भर करते हैं। दृश्य या निम्न आवृत्तियों(अर्थात, दृश्य प्रकाश, अवरक्त, सूक्ष्म तरंग, और रेडियो तरंगों) की ईएमआर को गैर-आयनित विकिरण 'कहा जाता है, क्योंकि इसके फोटॉन वैयक्तिक रूप से परमाणुओं या अणुओं को आयनित करने या रासायनिक बंधों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है। रासायनिक प्रणालियों और जीवित ऊतक पर इन विकिरणों के प्रभाव मुख्य रूप से कई फोटॉनों के संयुक्त ऊर्जा स्थानांतरण से गर्म प्रभाव के कारण होते हैं। इसके विपरीत, उच्च आवृत्ति पराबैंगनी, x-किरणें और गामा किरणों को आयनीकरण विकिरण कहा जाता है, क्योंकि ऐसी उच्च आवृत्ति के अलग-अलग फोटॉनों में अणुओं को आयनित करने या रासायनिक बंधों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। इन विकिरणों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्पन्न करने और जीवित कोशिकाओं को क्षति पहुंचाने की क्षमता होती है, जो साधारण ताप से उत्पन्न होती है, और यह स्वास्थ्य के लिए संकट हो सकता है।

''

मैक्सवेल के समीकरण
जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने एक विद्युत और चुंबकीय समीकरण के तरंग रूप को प्राप्त किया, इस प्रकार विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र और उनके समरूपता की तरंग जैसी प्रकृति को उजागर किया। क्योंकि तरंग समीकरण द्वारा अनुमानित ईएम तरंगों की गति प्रकाश की मापी गई गति के साथ मेल खाती है, मैक्सवेल ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश स्वयं एक ईएम तरंग है। मैक्सवेल के समीकरणों की पुष्टि हेनरिक हर्ट्ज द्वारा रेडियो तरंगों के साथ प्रयोगों के माध्यम से की गई थी।

मैक्सवेल ने संपादित किया कि चूंकि बहुत सारे भौतिकी एक प्रकार से सममित और गणितीय रूप से कलात्मक है, इसलिए विद्युत और चुंबकत्व के बीच एक समरूपता भी होनी चाहिए। उन्होंने संपादित किया कि प्रकाश विद्युत और चुंबकत्व का एक संयोजन है और इस प्रकार दोनों को एक साथ बांधा जाना चाहिए। मैक्सवेल के समीकरण के अनुसार, एक स्थानिक रूप से भिन्न विद्युत क्षेत्र सदैव चुंबकीय क्षेत्र के साथ जुड़ा हुआ है जो समय के साथ बदलता है। इसी प्रकार, एक स्थानिक रूप से भिन्न चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र में समय के साथ विशिष्ट परिवर्तनों से जुड़ा हुआ है। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में, विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन सदैव एक दिशा में चुंबकीय क्षेत्र में एक तरंग के साथ होते हैं, और इसके विपरीत। दोनों के बीच यह संबंध किसी भी प्रकार के क्षेत्र के बिना दूसरे के कारण होता है; बल्कि, वे एक साथ घटित होते हैं। वस्तुतः, चुंबकीय क्षेत्रों को संदर्भ के एक अन्य फ्रेम में विद्युत क्षेत्रों के रूप में देखा जा सकता है, और विद्युत क्षेत्रों को संदर्भ के एक अन्य फ्रेम में चुंबकीय क्षेत्रों के रूप में देखा जा सकता है, परन्तु उनका समान महत्व है क्योंकि भौतिकी संदर्भ के सभी फ्रेम में समान है, इसलिए आकाशीय और समय में परिवर्तन के बीच घनिष्ठ संबंध एक सादृश्य से अधिक है। साथ में, ये क्षेत्र एक प्रसार विद्युत चुम्बकीय तरंग बनाते हैं, जो स्रोत से स्वतंत्र आकाशीय के माध्यम से चलती है। एक आवेश के त्वरण द्वारा इस से निर्मित दूरस्थ ईएम क्षेत्र ऊर्जा को अपने साथ ले जाता है जो आकाशीय के माध्यम से "विकिरण" करती है, इसलिए यह शब्द है।

निकट और दूर के क्षेत्र
मैक्सवेल के समीकरणों ने स्थापित किया कि कुछ आवेशित और धाराएं(स्रोत) एक स्थानीय प्रकार का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जिसमें  'ईएमआर' का व्यवहार नहीं होता है। धाराएं सीधे चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करती हैं, परन्तु यह चुंबकीय द्विध्रुवीय प्रकार का है जो धारा से दूरी के साथ समाप्त हो जाता है। इसी प्रकार से, एक बदलती विद्युत क्षमता(जैसे कि एंटीना में) द्वारा एक संवाहक में अलग-अलग धकेलने वाले गतिमान आवेश एक विद्युत द्विध्रुवीय प्रकार के विद्युत क्षेत्र का उत्पादन करते हैं, परन्तु यह भी दूरी के साथ घटता है। ये क्षेत्र ईएमआर स्रोत के निकट के निकट के निकट बनाते हैं। इन व्यवहारों में से कोई भी ईएम विकिरण के लिए उत्तरदायी नहीं हैं। इसके अतिरिक्त, वे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र व्यवहार का कारण बनते हैं जो मात्र कुशलता से प्राप्तिकर्ता को स्रोत के बहुत निकट से स्थानांतरित करता है, जैसे कि ट्रांसफार्मर के अंदर चुंबकीय प्रेरण, या प्रतिपुष्टि व्यवहार जो धातु संसूचक के कुंडल के निकट होता है। सामान्यतः, निकट-क्षेत्र का अपने स्वयं के स्रोतों पर एक शक्तिशाली प्रभाव पड़ता है, जिससे स्रोत या प्रेषित्र में "भार"(विद्युत प्रतिक्रिया में कमी) में वृद्धि होती है, जब भी प्राप्तिकर्ता द्वारा ईएम क्षेत्र से ऊर्जा वापस ले ली जाती है। अन्यथा, ये क्षेत्र आकाशीय में स्वतंत्र रूप से बाहर नहीं जाते हैं, दूरी-सीमा के बिना अपनी ऊर्जा को दूर ले जाते हैं, बल्कि दोलन करते हैं, यदि यह एक प्राप्तिकर्ता द्वारा प्राप्त नहीं किया जाता है तो प्रेषित्र को अपनी ऊर्जा वापस कर देता है।

इसके विपरीत, ईएम दूर-क्षेत्र विकिरण से बना है, जो इस अर्थ में प्रेषित्र से मुक्त है कि(एक विद्युत ट्रांसफार्मर में स्थिति के विपरीत) प्रेषित्र को इन परिवर्तनों को क्षेत्रों में भेजने के लिए समान शक्ति की आवश्यकता होती है, सिग्नल को तुरंत उठाया गया है या नहीं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का यह दूर का भाग विद्युत चुम्बकीय विकिरण है(जिसे दूर-क्षेत्र भी कहा जाता है)। दूर-क्षेत्र प्रेषित्र को प्रभावित करने की अनुमति दिए बिना(विकीर्ण) का प्रसार(विकीर्ण)। यह उन्हें इस अर्थ में स्वतंत्र होने का कारण बनता है कि उनका अस्तित्व और उनकी ऊर्जा, प्रेषित्र छोड़ने के बाद, प्रेषित्र और प्राप्तिकर्ता दोनों से पूर्ण रूप से स्वतंत्र है। ऊर्जा के संरक्षण के कारण, स्रोत के चारों ओर खींची गई किसी भी गोलाकार सतह से गुजरने वाली शक्ति की मात्रा समान है। क्योंकि इस प्रकार की सतह में स्रोत से अपनी दूरी के वर्ग के लिए आनुपातिक क्षेत्र होता है, शक्ति घनत्व ईएम विकिरण सदैव स्रोत से दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के साथ कम हो जाता है; इसे व्युत्क्रम-वर्ग नियम कहा जाता है। यह स्रोत(निकट-क्षेत्र) के निकट ईएम क्षेत्र के द्विध्रुवीय भागों के विपरीत है, जो एक व्युत्क्रम घन शक्ति नियम के अनुसार शक्ति में भिन्न होता है, और इस प्रकार से दूरियों पर ऊर्जा की एक संरक्षित मात्रा का परिवहन नहीं करता है, परन्तु इसके अतिरिक्त दूरी के साथ क्षीण हो जाता है, दूरी के साथ, इसकी ऊर्जा के साथ(जैसा कि उल्लेख किया गया है) तीव्रता से प्रेषित्र पर लौट रहा है या निकट के प्राप्तिकर्ता(जैसे कि ट्रांसफार्मर माध्यमिक कुंडल) द्वारा अवशोषित हो गया है।

दूर-क्षेत्र(ईएमआर) निकट-क्षेत्र की तुलना में इसके उत्पादन के लिए एक अलग तंत्र पर और मैक्सवेल के समीकरणों में अलग-अलग शब्दों पर निर्भर करता है। जबकि निकट-क्षेत्र का चुंबकीय भाग स्रोत में धाराओं के कारण होता है, ईएमआर में चुंबकीय क्षेत्र मात्र विद्युत क्षेत्र में स्थानीय परिवर्तन के कारण होता है। इसी प्रकार से, जबकि निकट-क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र सीधे आवेशों और स्रोत में आवेशित-पृथक्करण के कारण होता है, ईएमआर में विद्युत क्षेत्र स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण होता है। विद्युत और चुंबकीय ईएमआर क्षेत्रों के उत्पादन के लिए दोनों प्रक्रियाओं में दूरी पर एक अलग निर्भरता होती है, जो निकट-क्षेत्र द्विध्रुवीय विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की तुलना में होती है। यही कारण है कि ईएमआर प्रकार का ईएम क्षेत्र स्रोतों से दूर शक्ति में प्रमुख हो जाता है। "स्रोतों से दूर" शब्द का अर्थ है कि स्रोत से कितनी दूर(प्रकाश की गति से चल रहा है) बाहर की ओर बढ़ने वाले ईएम क्षेत्र का कोई भाग स्थित है, उस समय तक स्रोत धाराओं को अलग-अलग स्रोत क्षमता से बदल दिया जाता है, और स्रोत इसलिए अलग चरण के बाहरी रूप से चलने वाले ईएम क्षेत्र को उत्पन्न करना प्रारंभ कर दिया है।

ईएमआर का एक अधिक संक्षिप्त दृश्य यह है कि ईएमआर की रचना करने वाला दूर-क्षेत्र सामान्यतः ईएम क्षेत्र का वह भाग होता है जिसने स्रोत से पर्याप्त दूरी निर्धारित की है, कि यह किसी भी प्रतिक्रिया से पूर्ण रूप से वियोजित हो गया है जो मूल रूप से उत्तरदायी थे। इसके लिए। अब स्रोत शुल्क से स्वतंत्र, ईएम क्षेत्र, जैसा कि यह दूर चला जाता है, मात्र उन आवेशों की त्वरण पर निर्भर है जो इसे उत्पादित करते हैं। इसका अब आवेशों के प्रत्यक्ष क्षेत्रों से, या आवेशों के वेग(धाराओं) के लिए एक दृढ संबंध नहीं है।

एकल कण(मैक्सवेल के समीकरणों के अनुसार) की गति के कारण लियनार्ड-वीचर्ट संभावित विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के निर्माण में, कण के त्वरण से जुड़े शब्द वे हैं जो क्षेत्र के भाग के लिए उत्तरदायी हैं जो कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में माना जाता है। इसके विपरीत, कण के बदलते स्थिर विद्युत क्षेत्र और कण के समान वेग से उत्पन्न होने वाले चुंबकीय शब्द के साथ जुड़ा हुआ शब्द, दोनों विद्युत चुम्बकीय निकट-क्षेत्र से जुड़े हैं, और ईएम विकिरण को सम्मिलित नहीं करते हैं।

मैक्सवेल के समीकरण
जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने एक विद्युत और चुंबकीय समीकरण के तरंग रूप को प्राप्त किया, इस प्रकार विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र और उनके समरूपता की तरंग जैसी प्रकृति को उजागर किया। क्योंकि तरंग समीकरण द्वारा अनुमानित ईएम तरंगों की गति प्रकाश की मापी गई गति के साथ मेल खाती है, मैक्सवेल ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश स्वयं एक ईएम तरंग है। मैक्सवेल के समीकरणों की पुष्टि हेनरिक हर्ट्ज द्वारा रेडियो तरंगों के साथ प्रयोगों के माध्यम से की गई थी।

मैक्सवेल ने संपादित किया कि चूंकि बहुत सारे भौतिकी एक प्रकार से सममित और गणितीय रूप से कलात्मक है, इसलिए विद्युत और चुंबकत्व के बीच एक समरूपता भी होनी चाहिए। उन्होंने संपादित किया कि प्रकाश विद्युत और चुंबकत्व का संयोजन है और इस प्रकार दोनों को एक साथ बांधा जाना चाहिए। मैक्सवेल के समीकरण के अनुसार, स्थानिक रूप से भिन्न विद्युत क्षेत्र सदैव चुंबकीय क्षेत्र के साथ जुड़ा हुआ है जो समय के साथ बदलता है। इसी प्रकार, स्थानिक रूप से भिन्न चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र में समय के साथ विशिष्ट परिवर्तनों से जुड़ा हुआ है। विद्युत चुम्बकीय तरंग में, विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन सदैव एक दिशा में चुंबकीय क्षेत्र में एक तरंग के साथ होते हैं, और इसके विपरीत। दोनों के बीच यह संबंध किसी भी प्रकार के क्षेत्र के बिना दूसरे के कारण होता है; बल्कि, वे एक साथ घटित होते हैं। वस्तुतः, चुंबकीय क्षेत्र को संदर्भ के दूसरे फ्रेम में विद्युत क्षेत्र के रूप में देखा जा सकता है, और विद्युत क्षेत्र को संदर्भ के दूसरे फ्रेम में चुंबकीय क्षेत्र के रूप में देखा जा सकता है। साथ में, ये क्षेत्र एक प्रसारक विद्युत चुम्बकीय तरंग बनाते हैं, जो आकाशीय में निकलती है और स्रोत के साथ फिर से अन्तः क्रिया करने की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार से गठित दूर का ईएम क्षेत्र एक आवेश के त्वरण से ऊर्जा को वहन करता है जो आकाशीय के माध्यम से दूर हो जाता है, इसलिए समय।

निकट और दूर के क्षेत्र
मैक्सवेल के समीकरणों ने स्थापित किया कि कुछ आवेशित और धाराएं(स्रोत) एक स्थानीय प्रकार के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उत्पादन करती हैं, जो  'नहीं' ईएमआर का व्यवहार है। धाराएं सीधे चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करती हैं, परन्तु यह चुंबकीय द्विध्रुवीय प्रकार का है जो धारा से दूरी के साथ मर जाता है। इसी प्रकार से, एक बदलती विद्युत क्षमता(जैसे कि एंटीना में) द्वारा एक संवाहक में अलग-अलग आवेशित को धकेल दिया जाता है, विद्युत द्विध्रुवीय प्रकार के विद्युत क्षेत्र का उत्पादन करते हैं, परन्तु यह भी दूरी के साथ घटता है। ये क्षेत्र ईएमआर स्रोत के निकट के निकट के निकट बनाते हैं। इन व्यवहारों में से कोई भी ईएम विकिरण के लिए उत्तरदायी नहीं हैं। इसके अतिरिक्त, वे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र व्यवहार का कारण बनते हैं जो मात्र कुशलता से एक प्राप्तिकर्ता को स्रोत के बहुत निकट से स्थानांतरित करता है, जैसे कि चुंबकीय प्रेरण ट्रांसफार्मर के अंदर, या प्रतिपुष्टि व्यवहार जो धातु संसूचक के कुंडल के निकट होता है। सामान्यतः, निकट-क्षेत्र का अपने स्वयं के स्रोतों पर एक शक्तिशाली प्रभाव पड़ता है, जिससे स्रोत या प्रेषित्र में बढ़े हुए भार(विद्युत प्रतिक्रिया में कमी) होती है, जब भी एक प्राप्तिकर्ता द्वारा ईएम क्षेत्र से ऊर्जा वापस ले ली जाती है। अन्यथा, ये क्षेत्र आकाशीय में स्वतंत्र रूप से बाहर नहीं जाते हैं, दूरी-सीमा के बिना अपनी ऊर्जा को दूर ले जाते हैं, बल्कि दोलन करते हैं, यदि यह एक प्राप्तिकर्ता द्वारा प्राप्त नहीं किया जाता है तो प्रेषित्र को अपनी ऊर्जा वापस कर देता है।

इसके विपरीत, ईएम दूर-क्षेत्र विकिरण से बना है, जो इस अर्थ में प्रेषित्र से मुक्त है कि(एक विद्युत ट्रांसफार्मर में स्थिति के विपरीत) प्रेषित्र को इन परिवर्तनों को क्षेत्रों में भेजने के लिए समान शक्ति की आवश्यकता होती है, सिग्नल को तुरंत उठाया गया है या नहीं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का यह दूर का भाग विद्युत चुम्बकीय विकिरण है(जिसे दूर-क्षेत्र भी कहा जाता है)। दूर-क्षेत्र प्रेषित्र को प्रभावित करने की अनुमति दिए बिना(विकीर्ण) का प्रसार(विकीर्ण)। यह उन्हें इस अर्थ में स्वतंत्र होने का कारण बनता है कि उनका अस्तित्व और उनकी ऊर्जा, प्रेषित्र छोड़ने के बाद, प्रेषित्र और प्राप्तिकर्ता दोनों से पूर्ण रूप से स्वतंत्र है। ऊर्जा के संरक्षण के कारण, स्रोत के चारों ओर खींची गई किसी भी गोलाकार सतह से गुजरने वाली शक्ति की मात्रा समान है। क्योंकि इस प्रकार की सतह में स्रोत से अपनी दूरी के वर्ग के लिए आनुपातिक क्षेत्र होता है, शक्ति घनत्व ईएम विकिरण सदैव स्रोत से दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के साथ कम हो जाता है; इसे व्युत्क्रम-वर्ग नियम कहा जाता है। यह स्रोत(निकट-क्षेत्र) के निकट ईएम क्षेत्र के द्विध्रुवीय भागों के विपरीत है, जो एक व्युत्क्रम घन शक्ति नियम के अनुसार शक्ति में भिन्न होता है, और इस प्रकार से दूरियों पर ऊर्जा की एक संरक्षित मात्रा का परिवहन नहीं करता है, परन्तु इसके अतिरिक्त दूरी के साथ फीका, अपनी ऊर्जा के साथ(जैसा कि उल्लेख किया गया है) तीव्रता से प्रेषित्र पर लौट रहा है या निकट के प्राप्तिकर्ता(जैसे कि ट्रांसफार्मर माध्यमिक कुंडल) द्वारा अवशोषित हो जाता है।

दूर-क्षेत्र(ईएमआर) निकट-क्षेत्र की तुलना में इसके उत्पादन के लिए एक अलग तंत्र पर निर्भर करता है, और मैक्सवेल में अलग-अलग शब्दों मेंएल के समीकरण। जबकि निकट-क्षेत्र का चुंबकीय भाग स्रोत में धाराओं के कारण होता है, ईएमआर में चुंबकीय क्षेत्र मात्र विद्युत क्षेत्र में स्थानीय परिवर्तन के कारण होता है। इसी प्रकार से, जबकि निकट-क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र सीधे आवेशों और स्रोत में आवेशित-पृथक्करण के कारण होता है, ईएमआर में विद्युत क्षेत्र स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण होता है। विद्युत और चुंबकीय ईएमआर क्षेत्रों के उत्पादन के लिए दोनों प्रक्रियाओं में दूरी पर अलग निर्भरता होती है, जो निकट-क्षेत्र द्विध्रुवीय विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की तुलना में होती है। यही कारण है कि ईएमआर प्रकार का ईएम क्षेत्र स्रोतों से दूर शक्ति में प्रमुख हो जाता है। स्रोतों से दूर का शब्द यह बताता है कि स्रोत से(प्रकाश की गति से आगे बढ़ना) कितना दूर-बाहर करने वाले ईएम क्षेत्र का कोई भी भाग स्थित है, उस समय तक कि स्रोत धाराओं को अलग-अलग स्रोत क्षमता द्वारा बदल दिया जाता है, और स्रोत हैइसलिए अलग चरण के एक बाहरी रूप से चलती ईएम क्षेत्र उत्पन्न करना प्रारंभ कर दिया है।

ईएमआर का अधिक संक्षिप्त दृश्य यह है कि ईएमआर की रचना करने वाला दूर-क्षेत्र सामान्यतः ईएम क्षेत्र का वह भाग होता है जिसने स्रोत से पर्याप्त दूरी निर्धारित की है, कि यह किसी भी प्रतिक्रिया से पूर्ण रूप से वियोजित हो गया है जो मूल रूप से इसके लिए उत्तरदायी थे। अब स्रोत शुल्क से स्वतंत्र, ईएम क्षेत्र, जैसा कि यह दूर चला जाता है, मात्र उन आवेशों के त्वरण पर निर्भर है जो इसे उत्पादित करते हैं। इसका अब आवेशों के प्रत्यक्ष क्षेत्रों से, या आवेशों के वेग(धाराओं) के लिए एक दृढ संबंध नहीं है।

एकल कण(मैक्सवेल के समीकरणों के अनुसार) की गति के कारण विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के लियनार्ड-वीचर्ट संभावित सूत्रीकरण में, कण के त्वरण से संबंधित शब्द हैं जो क्षेत्र के भाग के लिए उत्तरदायी हैं जिसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण माना जाता है। इसके विपरीत, कण के बदलते स्थिर विद्युत क्षेत्र और कण के समान वेग से उत्पन्न होने वाले चुंबकीय शब्द के साथ जुड़ा हुआ शब्द, दोनों विद्युत चुम्बकीय निकट-क्षेत्र से जुड़े हैं, और ईएम विकिरण को सम्मिलित नहीं करते हैं।

गुण
 वैद्युतगतिकी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की भौतिकी है, और विद्युत् चुंबकत्व वैद्युतगतिकी के सिद्धांत से जुड़ी भौतिक घटना है। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र अध्यारोपण के गुणों का पालन करते हैं। इस प्रकार, किसी विशेष कण या समय-अलग-अलग विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र के कारण एक क्षेत्र अन्य कारणों से एकल स्थान में स्थित क्षेत्रों में योगदान देता है। इसके अतिरिक्त, जैसा कि वे सदिश क्षेत्र हैं, सभी चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र सदिश सदिश जोड़ के अनुसार एक साथ जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाशिकी में दो या अधिक सुसंगत प्रकाश तरंगें अन्तः क्रिया कर सकती हैं और रचनात्मक या विनाशी अंतःक्षेप उपज एक परिणामी विकिरणता वैयक्तिक प्रकाश तरंगों के घटक विकिरणों के योग से विचलित हो सकती है। ''

प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र निर्वात जैसे रैखिक माध्यम में स्थिर विद्युत या चुंबकीय क्षेत्रों के माध्यम से यात्रा करने से प्रभावित नहीं होते हैं। यद्यपि, अरैखिक मीडिया में, जैसे कि कुछ क्रिस्टल, प्रकाश और स्थिर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच अन्तः क्रिया हो सकती है-इन अन्तः क्रिया में फैराडे प्रभाव और केर प्रभाव सम्मिलित हैं।

अपवर्तन में, एक माध्यम से दूसरे घनत्व में से दूसरे में एक तरंग पार करने के लिए नवीन माध्यम में प्रवेश करने पर गति और दिशा को बदल देता है। मीडिया के अपवर्तक सूचकांकों का अनुपात अपवर्तन की डिग्री निर्धारित करता है, और स्नेल के नियम द्वारा संक्षेपित किया गया है। समग्र तरंग दैर्ध्य(प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश) का प्रकाश एक दृश्य वर्णक्रम में एक प्रिज्म से गुजरती है, क्योंकि प्रिज्म पदार्थ(परिक्षेपण के तरंग दैर्ध्य-निर्भर अपवर्तक सूचकांक के कारण; अर्थात, समग्र प्रकाश के भीतर प्रत्येक घटक तरंग एक अलग मात्रा में मुड़ी हुई है।

ईएम विकिरण एकल समय में तरंग गुणों और कण गुणों दोनों को प्रदर्शित करता है(देखें तरंग-कण द्वैत)। कई प्रयोगों में तरंग और कण विशेषताओं दोनों की पुष्टि की गई है। तरंग की विशेषताएं अधिक स्पष्ट होती हैं जब ईएम विकिरण को अपेक्षाकृत बड़े समय पर और बड़ी दूरी पर मापा जाता है जबकि कण विशेषताओं एआरई और अधिक स्पष्ट है जब छोटे समय और दूरी को मापते हैं। उदाहरण के लिए, जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण को पदार्थ द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो कण जैसे गुण अधिक स्पष्ट होंगे जब प्रासंगिक तरंग दैर्ध्य के घन में फोटॉन की औसत संख्या 1 से बहुत कम होती है। ऊर्जा जब प्रकाश को अवशोषित किया जाता है, यद्यपि यह अकेले कण व्यवहार का प्रमाण नहीं है। बल्कि, यह पदार्थ की क्वांटम प्रकृति को दर्शाता है। यह दर्शाता है कि प्रकाश को ही मात्राबद्ध किया गया है, न कि मात्र पदार्थ के साथ अन्तः क्रिया, अधिक सूक्ष्म पदार्थ है।

कुछ प्रयोग विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरंग और कण दोनों को प्रदर्शित करते हैं, जैसे कि एकल फोटॉन का स्व-अंतःक्षेप। जब एकल फोटॉन को व्यतिकरणमापी के माध्यम से भेजा जाता है, तो यह दोनों रास्तों से गुजरता है, स्वयं के साथ अंतःक्षेप करता है, जैसा कि तरंगें करते हैं, फिर भी एक प्रकाश इलेक्ट्रॉनी संवर्धन या अन्य संवेदनशील संसूचक द्वारा मात्र एक बार पाया जाता है।

एक क्वांटम सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय विकिरण और पदार्थ जैसे इलेक्ट्रॉनों के बीच अन्तः क्रिया का वर्णन क्वांटम विद्युतगतिकी के सिद्धांत द्वारा किया गया है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें ध्रुवीकृत, परावर्तित, अपवर्तित, विवर्तन या एक दूसरे के साथ अंतःक्षेप कर सकती हैं।

तरंग मॉडल
 सजातीय, समदैशिक मीडिया में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण एक अनुप्रस्थ तरंग है, जिसका अर्थ है कि इसके दोलन ऊर्जा स्थानांतरण और यात्रा की दिशा के लंबवत हैं। यह निम्नलिखित समीकरणों से आता है :''

 \ _ प्रारंभ {संरेखित}

\ nabla \ cdot \ mathbf {e} & = 0 \\ \ nabla \ cdot \ mathbf {b} & = 0 \ End {Align} 

इन समीकरणों का अनुमान है कि किसी भी विद्युत चुम्बकीय तरंग को अनुप्रस्थ तरंग होना चाहिए, जहां विद्युत क्षेत्र $E$ और चुंबकीय क्षेत्र $B$ दोनों तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंग में क्षेत्र के विद्युत और चुंबकीय भागों में दो मैक्सवेल समीकरण को संतुष्ट करने के लिए सामर्थ्य के निश्चित अनुपात में खड़े होते हैं जो निर्दिष्ट करते हैं कि एक दूसरे से कैसे उत्पन्न होता है। अपव्यय-कम(दोषरहित) मीडिया में, ये E और B क्षेत्र भी चरण में हैं, दोनों आकाशीय में एकल बिंदु पर उच्चिष्ठ और अल्पिष्ठ तक पहुंचते हैं(चित्र देखें)। सामान्य गतिशील इलेक्ट्रॉन यह है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण में E और B क्षेत्र चरण से बाहर हैं क्योंकि एक में एक परिवर्तन दूसरे का उत्पादन करता है, और यह ज्यावक्रीय कार्यों के रूप में उनके बीच एक चरण अंतर उत्पन्न करेगा(जैसा वस्तुतः विद्युत चुम्बकीय प्रेरण में होता है, और निकट-क्षेत्र में एंटेना के निकट होता है)। यद्यपि, दूर-क्षेत्र ईएम विकिरण में जो दो स्रोत-मुक्त मैक्सवेल कर्ल प्रचालक समीकरणों द्वारा वर्णित है, एक अधिक सत्य विवरण यह है कि एक प्रकार के क्षेत्र में समय-परिवर्तन दूसरे में स्थान-परिवर्तन के समानुपाती होता है। इन व्युत्पन्न के लिए आवश्यक है कि E और B क्षेत्र ईएमआर में चरणबद्ध हैं(नीचे गणित अनुभाग देखें)। प्रकाश की प्रकृति का महत्वपूर्ण दृष्टिकोण इसकी आवृत्ति है। तरंग की आवृत्ति इसकी दोलन की दर है और इसे हर्ट्ज, एसआई आवृत्ति की इकाई में मापा जाता है, जहां एक हर्ट्ज प्रति सेकंड एक दोलन के बराबर होता है। प्रकाश में सामान्यतः कई आवृत्तियां होती हैं जो परिणामी तरंग बनाने के लिए योग करती हैं। अलग-अलग आवृत्तियों अपवर्तन के विभिन्न कोणों से गुजरते हैं, एक घटना जिसे परिक्षेपण के रूप में जाना जाता है।

एक एकवर्णी तरंग(एकल आवृत्ति की एक तरंग) में क्रमिक गर्त और शिखा सम्मिलित हैं, और दो आसन्न शिखा या गर्तों के बीच की दूरी को तरंग दैर्ध्य कहा जाता है। विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम की तरंगें आकार में भिन्न होती हैं, बहुत लंबी रेडियो तरंगों से एक महाद्वीप की तुलना में अधिक लंबे समय तक गामा किरणों पर परमाणु नाभिक की तुलना में छोटी होती है। समीकरण के अनुसार, आवृत्ति तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है:

$$\displaystyle v=f\lambda$$

जहां V तरंग की गति है(निर्वात में 3 C या अन्य मीडिया में कम), F आवृत्ति है और λ तरंग दैर्ध्य है। जैसे-जैसे तरंगें अलग-अलग मीडिया के बीच सीमाओं को पार करती हैं, उनकी गति बदल जाती है परन्तु उनकी आवृत्तियां स्थिर रहती हैं।

मुक्त स्थान में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय तरंग समीकरण का हल होना चाहिए। हल के दो मुख्य वर्ग ज्ञात हैं, अर्थात् समतल तरंगें और गोलाकार तरंगें। समतल तरंगों को स्रोत से एक बहुत बड़ी(आदर्श रूप से अनंत) दूरी पर गोलाकार तरंगों के सीमित स्थिति के रूप में देखा जा सकता है। दोनों प्रकार की तरंगों में एक तरंग हो सकती है जो एक यादृच्छिक समय प्रकार्य है(इसलिए जब तक यह तरंग समीकरण के अनुरूप पर्याप्त रूप से भिन्न है)। किसी भी समय प्रकार्य के साथ, यह फुरिये विश्लेषण के माध्यम से अपने आवृत्ति वर्णक्रम, या व्यक्तिगत ज्यावक्रीय घटकों में विघटित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक में एकल आवृत्ति, आयाम और चरण होता है। इस प्रकार के एक घटक तरंग को एकवर्णी कहा जाता है। एकवर्णी विद्युत चुम्बकीय तरंग को इसकी आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य, इसके शिखर आयाम, कुछ संदर्भ चरण के सापेक्ष इसका चरण, प्रसार की दिशा और इसके ध्रुवीकरण की विशेषता हो सकती है।

अंतःक्षेप दो या दो से अधिक तरंगों का अध्यारोपण है जिसके परिणामस्वरूप एक नवीन तरंग प्रतिरूप होता है। यदि क्षेत्रों में एकल दिशा में घटक होते हैं, तो वे रचनात्मक रूप से अंतःक्षेप करते हैं, जबकि विपरीत दिशाएं विनाशी अंतःक्षेप का कारण बनती हैं। ईएमआर के कारण अंतःक्षेप का एक उदाहरण विद्युत चुम्बकीय अंतःक्षेप(ईएमआई) है या जैसा कि इसे सामान्यतः रेडियो-आवृत्ति अंतःक्षेप(आरएफआई) के रूप में जाना जाता है। इसके अतिरिक्त, कई ध्रुवीकरण संकेतों को ध्रुवीकरण के नवीन अवस्था बनाने के लिए(अर्थात अंतःक्षेप) को जोड़ा जा सकता है, जिसे समानांतर ध्रुवीकरण अवस्था पीढ़ी के रूप में जाना जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों में ऊर्जा को कभी-कभी विकिरण ऊर्जा कहा जाता है।

कण मॉडल और क्वांटम सिद्धांत
19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में एक विसंगति उत्पन्न हुई, जिसमें प्रकाश के तरंग सिद्धांत और विद्युत चुम्बकीय चमक रेखा के माप के बीच एक अंतर्विरोध सम्मिलित था जो कि तापीय विकिरक द्वारा उत्सर्जित किया जा रहा था जिसे कृष्णिका के रूप में जाना जाता था। भौतिक विज्ञानी कई वर्षों तक इस समस्या से जूझते रहे, और बाद में पराबैंगनी विपात के रूप में जाना जाने लगा। 1900 में, मैक्स प्लैंक ने कृष्णिका विकिरण का एक नवीन सिद्धांत विकसित किया जिसने देखे गए वर्णक्रम की व्याख्या की। प्लैंक का सिद्धांत इस विचार पर आधारित था कि कृष्णिका मात्र असतत बंडलों या ऊर्जा के पैकेट के रूप में प्रकाश(और अन्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण) का उत्सर्जन करते हैं। इन पैकेटों को क्वांट कहा जाता था। 1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने प्रस्तावित किया कि प्रकाश क्वांट को वास्तविक कणों के रूप में माना जाता है। बाद में प्रकाश के कण को ​​ फोटॉन नाम दिया गया था, इस समय के निकट वर्णित अन्य कणों के अनुरूप, जैसे कि इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन। एक फोटॉन में एक ऊर्जा होती है, ई, इसकी आवृत्ति के लिए आनुपातिक, f,
 * $$E = hf = \frac{hc}{\lambda} \,\! $$

द्वारा जहां h प्लैंक स्थिरांक है, $$\lambda$$ तरंग दैर्ध्य है और C प्रकाश की गति है। इसे कभी-कभी प्लैंक-आइंस्टाइन समीकरण के रूप में जाना जाता है। क्वांटम सिद्धांत में(देखें फर्स्ट क्वांटाइजेशन) फोटॉनों की ऊर्जा इस प्रकार ईएमआर तरंग की आवृत्ति के लिए सीधे आनुपातिक है।

इसी प्रकार, एक फोटॉन की गति p भी इसकी आवृत्ति के लिए आनुपातिक है और इसकी तरंग दैर्ध्य के विपरीत आनुपातिक है:
 * $$p = { E \over c } = { hf \over c } = { h \over \lambda }. $$

आइंस्टीन के प्रस्ताव का स्रोत कि प्रकाश कणों से बना था(या कुछ परिस्थितियों में कणों के रूप में कार्य कर सकता था) एक प्रयोगात्मक विसंगति थी जो तरंग सिद्धांत द्वारा नहीं समझाया गया था: प्रकाश विद्युत प्रभाव, जिसमें प्रकाश से एक धातु की सतह से अलग होकर सतह से इलेक्ट्रॉनों को हटा दिया गया था। एक विद्युत धारा के कारण एक लागू वोल्टता में प्रवाहित होता है। प्रायोगिक मापों से पता चला है कि व्यक्तिगत बहिःक्षिप्त इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा प्रकाश के तीव्रता के अतिरिक्त आवृत्ति के लिए आनुपातिक थी। इसके अतिरिक्त, एक निश्चित न्यूनतम आवृत्ति के नीचे, जो विशेष धातु पर निर्भर करता है, तीव्रता की उपेक्षा किए बिना कोई धारा प्रवाहित नहीं होगी। ये अवलोकन तरंग सिद्धांत के विपरीत दिखाई दिए, और वर्षों तक भौतिकविदों ने स्पष्टीकरण खोजने के लिए व्यर्थ प्रयास किया। 1905 में, आइंस्टीन ने मनाया प्रभाव को समझाने के लिए प्रकाश के कण सिद्धांत को पुनर्जीवित करके इस कूटप्रश्न को समझाया। तरंग सिद्धांत के पक्ष में साक्ष्य के प्रसार के कारण, आइंस्टीन के विचारों को प्रारंभ में स्थापित भौतिकविदों के बीच बहुत संदेह था। फलतः आइंस्टीन के स्पष्टीकरण को स्वीकार किया गया क्योंकि प्रकाश के नवीन कण जैसे व्यवहार को देखा गया, जैसे कि कॉम्पटन प्रभाव।

एक फोटॉन के रूप में एक परमाणु द्वारा अवशोषित किया जाता है, यह परमाणु को उत्तेजित करता है, इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर(एक जो नाभिक से औसतन दूर है) तक बढ़ाता है। जब एक उत्साहित अणु या परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन एक कम ऊर्जा स्तर तक उतरता है, तो यह ऊर्जा अंतर के अनुरूप आवृत्ति पर प्रकाश के एक फोटॉन का उत्सर्जन करता है। चूंकि परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तर असतत होते हैं, प्रत्येक तत्व और प्रत्येक अणु अपनी विशेषता आवृत्तियों का उत्सर्जन और अवशोषित करता है। तत्काल फोटॉन उत्सर्जन को प्रतिदीप्ति कहा जाता है, एक प्रकार का प्रकाश संदीप्ति। एक उदाहरण पराबैंगनी(कालाप्रकाश) के उत्तर में प्रतिदीप्त लेप चित्रण से उत्सर्जित प्रकाश दिखाई देता है। कई अन्य प्रतिदीप्त उत्सर्जन दृश्य प्रकाश के अतिरिक्त अन्य वर्णक्रमीय बैंड में जाना जाता है। विलंबित उत्सर्जन को स्फुरदीप्ति कहा जाता है।

तरंग-कण द्वैत
आधुनिक सिद्धांत जो प्रकाश की प्रकृति की व्याख्या करता है, उनमें तरंग-कण द्वैत की धारणा सम्मिलित है। सामान्यतः, सिद्धांत में कहा गया है कि सब कुछ एक कण प्रकृति और एक तरंग प्रकृति दोनों है, और एक या दूसरे को बाहर लाने के लिए विभिन्न प्रयोग किए जा सकते हैं। कण प्रकृति को एक बड़े द्रव्यमान के साथ एक वस्तु का उपयोग करके अधिक सरलता से समझा जाता है। 1924 में लुईस डी ब्रोगली द्वारा एक बोल्ड प्रस्ताव ने वैज्ञानिक समुदाय को इस बात को यह समझया(जैसे कि इलेक्ट्रॉन) भी तरंग-कण द्वैत प्रदर्शित करते हैं।

तरंग और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के कण प्रभाव
साथ में, तरंग और कण प्रभाव पूर्ण रूप से ईएम विकिरण के उत्सर्जन और अवशोषण चमक रेखा की व्याख्या करते हैं। उस माध्यम का पदार्थ-रचना जिसके माध्यम से प्रकाश यात्रा अवशोषण और उत्सर्जन वर्णक्रम की प्रकृति को निर्धारित करता है। ये बैंड परमाणुओं में अनुमत ऊर्जा स्तर के अनुरूप हैं। अवशोषण वर्णक्रम में गहरे बैंड स्रोत और पर्यवेक्षक के बीच एक अंतःक्षेप माध्यम में परमाणुओं के कारण हैं। परमाणु उत्सर्जक और संसूचक /आंख के बीच प्रकाश की कुछ आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं, फिर उन्हें सभी दिशाओं में उत्सर्जित करते हैं। किरण से प्रकीर्णित हुए विकिरण के कारण संसूचक को एक गहरे बैंड दिखाई देता है। उदाहरण के लिए, एक दूर के तारक द्वारा उत्सर्जित प्रकाश में गहरे बैंड तारक के वातावरण में परमाणुओं के कारण होते हैं। एक समान घटना उत्सर्जन के लिए होती है, जो कि ऊष्मा सहित किसी भी तंत्र से परमाणुओं के उत्तेजना के कारण एक उत्सर्जक गैस चमकती है। चूंकि इलेक्ट्रॉनों कम ऊर्जा के स्तर से उतरते हैं, एक वर्णक्रम उत्सर्जित किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तरों के बीच कूद का प्रतिनिधित्व करता है, परन्तु खाएं दिखाई देती हैं क्योंकि उत्तेजना के बाद फिर से उत्सर्जन मात्र विशेष ऊर्जाओं पर होता है। एक उदाहरण नेबुला का उत्सर्जन वर्णक्रम है। जब वे बल के एक क्षेत्र का सामना करते हैं, तो तीव्रता से आगे बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों को सबसे तीव्रता से तीव्र किया जाता है, इसलिए वे प्रकृति में देखे गए उच्चतम आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के बहुत से उत्पादन के लिए उत्तरदायी होते हैं।

ये घटनाएं पीछे(अवशोषण चमक रेखा) और चमकती गैसों(उत्सर्जन चमक रेखा) के लिए विभिन्न रासायनिक निर्धारणों की सहायता कर सकती हैं। स्पेक्ट्रोस्कोपी(उदाहरण के लिए) यह निर्धारित करता है कि कौन से रासायनिक तत्वों में एक विशेष तारक सम्मिलित है। स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अभिरक्त विस्थापन का उपयोग करके, किसी तारे की दूरी के निर्धारण में भी किया जाता है।

प्रसार गति
जब कोई तार(या अन्य संचालन वस्तु जैसे एंटीना) का संचालन करता है, तो धारा को वैकल्पिक रूप से, विद्युत चुम्बकीय विकिरण को धारा के समान आवृत्ति पर प्रसारित किया जाता है। ऐसी कई स्थितियों में एक विद्युत द्विध्रुवीय क्षण की पहचान करना संभव है जो उत्तेजक विद्युत क्षमता के कारण आवेशों को अलग करने से उत्पन्न होता है, और यह द्विध्रुवीय क्षण समय में दोलन करता है, क्योंकि आवेश आगे और पीछे चलते हैं। किसी दिए गए आवृत्ति पर यह दोलन बदलते विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को जन्म देता है, जो तब गति में विद्युत चुम्बकीय विकिरण को समूहित करता है।

क्वांटम स्तर पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्पादन तब किया जाता है जब एक आवेशित कण का तरंगपैकेट दोलन करता है या अन्यथा तीव्र करता है। स्थिर अवस्था में आवेशित किए गए कणों को स्थानांतरित नहीं किया जाता है, परन्तु ऐसे अवस्थाओं के एक अध्यारोपण के परिणामस्वरूप एक संक्रमण अवस्था हो सकती है जिसमें विद्युत द्विध्रुवीय क्षण होता है जो समय में दोलन करता है। यह दोलन द्विध्रुवीय क्षण एक आवेशित कण के क्वांटम अवस्थाओं के बीच विकिरण संक्रमण की घटना के लिए उत्तरदायी है। इस प्रकार के अवस्था परमाणुओं में(उदाहरण के लिए) होते हैं जब फोटॉन को एक स्थिर अवस्था से दूसरे में परमाणु परिवर्तन के रूप में विकीर्ण किया जाता है।

एक तरंग के रूप में, प्रकाश को एक वेग(प्रकाश की गति), तरंग दैर्ध्य, और आवृत्ति की विशेषता है। कणों के रूप में, प्रकाश फोटॉन की एक धारा है। प्रत्येक में प्लैंक के संबंध E = hf द्वारा दी गई तरंग की आवृत्ति से संबंधित ऊर्जा है, जहां E फोटॉन की ऊर्जा है, h प्लैंक का स्थिरांक है, 6.626 × 10−34j·s, और f तरंग की आवृत्ति है।

परिस्थितियों की उपेक्षा किए बिना एक नियम का पालन किया जाता है: पर्यवेक्षक के वेग की उपेक्षा किए बिना, पर्यवेक्षक के सापेक्ष, निर्वात में ईएम विकिरण प्रकाश की गति से यात्रा करता है। एक माध्यम(निर्वात के अतिरिक्त) में, वेग गुणांक या अपवर्तक सूचकांक माना जाता है, जो आवृत्ति और अनुप्रयोग के आधार पर माना जाता है। ये दोनों एक निर्वात में गति के लिए एक माध्यम में गति के अनुपात हैं।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत
उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, विभिन्न प्रयोगात्मक विसंगतियों को सरल तरंग सिद्धांत द्वारा नहीं समझाया जा सकता है। इनमें से एक विसंगतियों में प्रकाश की गति पर विवाद सम्मिलित था। मैक्सवेल के समीकरणों की अनुमानित प्रकाश की गति और अन्य ईएमआर तब तक प्रकट नहीं हुए जब तक कि समीकरणों को फिजराल्ड़ और लोरेंट्ज(विशेष सापेक्षता के इतिहास देखें) द्वारा सुझाई गई विधि से संशोधित नहीं किए गए थे, अन्यथा वह गति "माध्यम" के सापेक्ष पर्यवेक्षक की गति पर निर्भर करेगी(जिसे प्रकाशवाही ईथर कहा जाता है) जो माना जाता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंग "वहन" करती है(जिस प्रकार से वायु की ध्वनि तरंगों को वहन करती है)। प्रयोग किसी भी पर्यवेक्षक प्रभाव को खोजने में विफल रहे। 1905 में, आइंस्टीन ने प्रस्ताव दिया कि आकाशीय और समय प्रकाश प्रसार और अन्य सभी प्रक्रियाओं और नियमों के लिए वेग-परिवर्तनीय अस्तित्व प्रतीत होते हैं। ये परिवर्तन सभी पर्यवेक्षकों के दृष्टिकोण से प्रकाश की गति और सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की निरंतरता के लिए उत्तरदायी हैं-यहां तक ​​कि सापेक्ष गति में भी।

खोज का इतिहास
19 वीं शताब्दी के प्रारम्भ में दृश्य प्रकाश के अतिरिक्त अन्य तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की खोज की गई थी। अवरक्त विकिरण की खोज खगोलशास्त्री विलियम हर्शेल को दी गई है, जिन्होंने रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन से पूर्व 1800 में अपने परिणाम प्रकाशित किए थे। हर्शेल ने सूर्य प्रकाश को अपवर्तित करने के लिए काँच प्रिज्म का उपयोग किया और थर्मामीटर के साथ दर्ज तापमान में वृद्धि के माध्यम से अदृश्य किरणों का पता लगाया जो वर्णक्रम के लाल भाग के अतिरिक्त तापक का कारण बना। इन "ऊष्मीय किरणों" को बाद में अवरक्त कहा गया।

1801 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी जोहान विल्हेम रिटर ने सूर्यप्रकाश और एक काँच प्रिज्म का उपयोग करते हुए हर्शेल के समान एक प्रयोग में पराबैंगनी की खोज की। रिटर ने उल्लेख किया कि एक त्रिकोणीय प्रिज्म द्वारा फैलाए गए सौर वर्णक्रम के बैंगनी किनारे के निकट अदृश्य किरणें निकट के बैंगनी प्रकाश की तुलना में सिल्वर क्लोराइड की तैयारी को अधिक तीव्रता से निकट के की तुलना में अधिक तीव्रता से अंधेरा कर देती हैं। रिटर के प्रयोग फोटोग्राफी के लिए एक प्रारंभिक अग्रगामी थे। रिटर ने कहा कि पराबैंगनी किरणें(जो पूर्व रासायनिक किरणें कहलाती थीं) रासायनिक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करने में सक्षम थीं।

1862-64 में जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए समीकरण विकसित किए, जिसमें सुझाव दिया गया था कि क्षेत्र में तरंगें एक गति के साथ यात्रा करेंगी जो प्रकाश की ज्ञात गति के बहुत निकट थी। मैक्सवेल ने इसलिए सुझाव दिया कि दृश्य प्रकाश(साथ ही साथ अदृश्य अवरक्त और पराबैंगनी किरणें) सभी में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में उत्तेजना(या विकिरण) का प्रसार करने के लिए सम्मिलित थे। मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा सुझाए गए दोलन आवेशों और धाराओं के उत्पादन के लिए विधियों के बाद, दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत कम आवृत्ति पर दोलनों का उत्पादन करने के लिए गणना किए गए विद्युत परिपथ का उपयोग करते हुए, रेडियो तरंगों को प्रथमतः 1887 में हेनरिक हर्ट्ज द्वारा विचारपूर्वक निर्मित किया गया था। हर्ट्ज ने इन तरंगों का पता लगाने की विधि भी विकसित की, और जिन्हें बाद में रेडियो तरंगें और सूक्ष्म तरंगें कहा गया, उनका उत्पादन और लक्षण वर्णन किया।

विल्हेम रोंटजेन ने खोज की और x-किरणें का नाम दिया। 8 नवंबर 1895 को एक रिक्त नलिका पर लागू उच्च वोल्टता के साथ प्रयोग करने के बाद, उन्होंने लेपित कांच के निकट की पट्टिका पर एक प्रतिदीप्ति देखी। एक महीने में, उन्होंने x-किरणें के मुख्य गुणों की खोज की।

खोजे जाने वाले ईएम वर्णक्रम का अंतिम भाग रेडियोधर्मिता के साथ जुड़ा हुआ था। हेनरी बेकरेल ने पाया कि यूरेनियम लवण x-किरणें के समान एक विधिे से एक समुपयोग लेख के माध्यम से एक अप्रभावित फ़ोटोग्राफीय पट्टिका की धूमिल का कारण बनती है, और मैरी क्यूरी ने पाया कि मात्र कुछ तत्वों ने ऊर्जा की इन किरणों को छोड़ दिया, शीघ्र ही रेडियम के तीव्र विकिरण की खोज की। पिचब्लेन्डे से विकिरण को अल्फा किरणों(अल्फा कण) और बीटा किरणों(बीटा कण) में अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा 1899 में सरल प्रयोग के माध्यम से विभेदित किया गया था, परन्तु ये आवेशित कण प्रकार के विकिरण सिद्ध हुए। यद्यपि, 1900 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक पॉल विलार्ड ने रेडियम से एक तीसरे निष्क्रियतापूर्वक आवेशित और विशेष रूप से तीक्ष्ण प्रकार के विकिरण की खोज की, और उन्होंने इसका वर्णन करने के बाद, रदरफोर्ड को एहसास हुआ कि यह अभी तक एक तीसरे प्रकार का विकिरण होना चाहिए, जो 1903 में रदरफोर्ड ने गामा किरणों का नाम दिया था। 1910 में ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी विलियम हेनरी ब्रैग ने प्रदर्शित किया कि गामा किरणें विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, कण नहीं, और 1914 में रदरफोर्ड और एडवर्ड एंड्रेड ने अपने तरंगदैर्ध्य को मापा, यह पाते हुए कि वे x-किरणें के समान थे, परन्तु कम तरंग दैर्ध्य और उच्च आवृत्ति के साथ, यद्यपि ' उत्क्रामी' एक्स और गामा किरणों के बीच गामा किरणों की तुलना में उच्च ऊर्जा(और इसलिए कम तरंग दैर्ध्य) के साथ x-किरणें होना संभव बनाता है और इसके विपरीत। किरण की उत्पत्ति उन्हें अलग करती है, गामा किरणें एक परमाणु के अस्थिर नाभिक से उत्पन्न होने वाली प्राकृतिक घटनाएं होती हैं और x-किरणें विद्युत रूप से उत्पन्न होते हैं(और इसलिए मानव निर्मित) जब तक कि वे अवमंदक विकिरण x-विकिरण के परिणामस्वरूप न हों तीव्रता से चलने वाले कणों(जैसे बीटा कणों) की अन्तः क्रिया कुछ पदार्थों से टकराती है, सामान्यतः उच्च परमाणु संख्याओं की।

विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम
[[File:Light spectrum.svg|right|  किंवदंती:

γ = गामा-किरणें

HX = हार्ड x-किरणें

Sx = सॉफ्ट x-किरणें

EUV = परम-पराबैंगनी

Nuv = निकट-अल्ट्रावियोलेट

दृश्य प्रकाश(रंगीन बैंड)

NIR = निकट अवरक्त

MiR = मध्य-अवरक्त

FIR = दूर-अवरक्त

EHF = अत्यधिक उच्च आवृत्ति(सूक्ष्म तरंग)

SHF = सुपर-हाई फ़्रीक्वेंसी(सूक्ष्म तरंग)

UHF = अल्ट्राहिग फ़्रीक्वेंसी(रेडियो तरंग्स)

VHF = बहुत उच्च आवृत्ति(रेडियो)

HF = उच्च आवृत्ति(रेडियो)

एमएफ = मध्यम आवृत्ति(रेडियो)

LF = कम आवृत्ति(रेडियो)

Vlf = बहुत कम आवृत्ति(रेडियो)

VF = आवाज आवृत्ति

ULF = अल्ट्रा-लो फ़्रीक्वेंसी(रेडियो)

SLF = सुपर-लो फ़्रीक्वेंसी(रेडियो)

ईएलएफ = बेहद कम आवृत्ति(रेडियो) ]]

ईएम विकिरण(पदनाम 'विकिरण' स्थैतिक विद्युत और चुंबकीय और के निकट क्षेत्रों को बाहर करता है) को तरंग दैर्ध्य द्वारा रेडियो, सूक्ष्म तरंग, अवरक्त, दृश्य पराबैंगनी, x-किरणें और गामा किरणों में वर्गीकृत किया जाता है। ज्यावक्रीय एकवर्णी तरंगों के संदर्भ में फुरिये विश्लेषण द्वारा यादृच्छिक विद्युत चुम्बकीय तरंगों को व्यक्त किया जा सकता है, जो प्रत्येक को ईएमआर वर्णक्रम के इन क्षेत्रों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

ईएम तरंगों के कुछ वर्गों के लिए, तरंग को सबसे अधिक उपयोगी रूप से यादृच्छिक के रूप में माना जाता है, और फिर वर्णक्रमीय विश्लेषण को यादृच्छिक या प्रसंभाव्य प्रक्रम ईएस के लिए उपयुक्त थोड़ा अलग गणितीय तकनीकों द्वारा किया जाना चाहिए। ऐसी स्थितियों में, व्यक्तिगत आवृत्ति घटकों को उनकी शक्ति प्रकरण के संदर्भ में दर्शाया जाता है, और चरण की जानकारी संरक्षित नहीं होती है। इस प्रकार के प्रतिनिधित्व को यादृच्छिक प्रक्रिया का शक्ति वर्णक्रमीय घनत्व कहा जाता है। इस प्रकार के विश्लेषण की आवश्यकता वाले यादृच्छिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण, उदाहरण के लिए, सितारों के आंतरिक भाग में, और विकिरण के कुछ अन्य बहुत व्यापक रूपों जैसे कि विद्युत चुम्बकीय निर्वात के शून्य बिंदु तरंग क्षेत्र में पाया जाता है।

ईएम विकिरण का व्यवहार और पदार्थ के साथ इसकी अन्तः क्रिया इसकी आवृत्ति पर निर्भर करती है, और आवृत्ति में परिवर्तन के रूप में गुणात्मक रूप से बदलती है। कम आवृत्तियों में लंबे समय तक तरंग दैर्ध्य होते हैं, और उच्च आवृत्तियों में कम तरंग दैर्ध्य होते हैं, और उच्च ऊर्जा के फोटॉन से जुड़े होते हैं। वर्णक्रम के दोनों छोर पर इन तरंग दैर्ध्य या ऊर्जाओं के लिए कोई मौलिक सीमा ज्ञात नहीं है, यद्यपि प्लैंक ऊर्जा के निकट या उससे अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन(अब तक बहुत अधिक देखा गया है) को वर्णन करने के लिए नवीन भौतिक सिद्धांतों की आवश्यकता होगी।

रेडियो और सूक्ष्म तरंग
जब रेडियो तरंगें किसी संवाहक से टकराती हैं, तो वे संवाहक से जुड़ जाते हैं, उसके साथ यात्रा करते हैं और संवाहक पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों को आवेश के सहसंबद्ध बंच में स्थानांतरित करके संवाहक की सतह पर एक विद्युत प्रवाह प्रेरित करते हैं। इस प्रकार के प्रभाव संवाहकों(जैसे रेडियो एंटेना) में मैक्रोस्कोपिक दूरी को आच्छादित कर सकते हैं, क्योंकि रेडियो तरंगों की तरंग दैर्ध्य लंबी होती है।

तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण घटना एक मीटर तक एक मिलीमीटर तक कम होती है, जिसे सूक्ष्म तरंग कहा जाता है; 300 मेगाहर्ट्ज(0.3 गीगाहर्ट्ज) और 300 गीगाहर्ट्ज के बीच आवृत्तियों के साथ।

रेडियो और सूक्ष्म तरंग आवृत्तियों पर, ईएमआर पदार्थ के साथ बड़े पैमाने पर आवेशों के एक स्थूल संग्रह के रूप में अन्तः क्रिया करता है जो बड़ी संख्या में प्रभावित परमाणुओं में फैले हुए हैं। इलेक्ट्रिकल संवाहक में, इस प्रकार के प्रेरित स्थूल गति के आवेशों(विद्युत धारा) के परिणामस्वरूप ईएमआर के अवशोषण होता है, या फिर आवेशों के पृथक्करण जो नवीन ईएमआर(ईएमआर के प्रभावी प्रतिबिंब) की पीढ़ी का कारण बनते हैं। एक उदाहरण एंटेना द्वारा रेडियो तरंगों का अवशोषण या उत्सर्जन है, या एक विद्युत द्विध्रुवीय क्षण के साथ जल या अन्य अणुओं द्वारा सूक्ष्म तरंग का अवशोषण है, उदाहरण के लिए सूक्ष्म तरंग ओवन के अंदर। ये अन्तः क्रिया विद्युत की धाराओं या ऊष्मा, या दोनों का उत्पादन करते हैं।

अवरक्त
रेडियो और सूक्ष्म तरंग के जैसे, अवरक्त(आईआर) भी धातुओं द्वारा परिलक्षित होता है(और सबसे अधिक ईएमआर, ठीक रूप से पराबैंगनी श्रेणी में)। यद्यपि, कम-आवृत्ति रेडियो और सूक्ष्म तरंग विकिरण के विपरीत, अवरक्त ईएमआर सामान्यतः एकल अणुओं में स्थित द्विध्रुव के साथ अन्तः क्रिया करता है, जो एकल रासायनिक बंधन के सिरों पर परमाणु कंपन के रूप में बदलते हैं। यह परिणामस्वरूप पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिससे वे तापमान में वृद्धि करते हैं क्योंकि कंपन ऊष्मा के रूप में विघटित हो जाता है। एकल प्रक्रिया, विपरीत में चलती है, स्थूल पदार्थों का कारण बनता है, जो कि अवरक्त में सहजता से विकिरण होता है(नीचे तापीय विकिरण खंड देखें)।

अवरक्त विकिरण को वर्णक्रमीय उपक्षेत्र में विभाजित किया गया है। जबकि विभिन्न उपखंड योजनाएं स्थित हैं वर्णक्रम को सामान्यतः निकट-अवरक्त(0.75–1.4 माइक्रोन), लघु तरंगदैर्ध्य अवरक्त(1.4–3 माइक्रोन), मध्य-तरंगदैर्ध्य अवरक्त(3-8 माइक्रोन), लंबी-तरंग दैर्ध्य अवरक्त(8-15 माइक्रोन) और सुदूर अवरक्त(15-1000 माइक्रोन) के रूप में विभाजित किया जाता है।

दृश्य प्रकाश
प्राकृतिक स्रोत वर्णक्रम में ईएम विकिरण का उत्पादन करते हैं। लगभग 400 एनएम और 700 एनएम ; एनवीनम के बीच तरंग दैर्ध्य के साथ ईएम विकिरण को सीधे मानव आंख द्वारा पाया जाता है और दृश्य प्रकाश के रूप में माना जाता है। अन्य तरंग दैर्ध्य, विशेष रूप से निकट के अवरक्त(700 एनएम से अधिक) और पराबैंगनी(400 एनएम से कम) को भी कभी-कभी प्रकाश के रूप में संदर्भित किया जाता है।

जैसे-जैसे आवृत्ति दृश्य सीमा में बढ़ती है, फोटॉन में कुछ व्यक्तिगत अणुओं की बंधन संरचना को बदलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। यह एक संयोग नहीं है कि यह दृश्य सीमा में होता है, क्योंकि दृश्य प्रणाली में एकल अणु, रेटिना के संबंध में परिवर्तन सम्मिलित है, जो एकल फोटॉन को अवशोषित करता है। रेटिना में परिवर्तन रोडोप्सिन प्रोटीन के आकार में परिवर्तन का कारण बनता है, जो इसमें निहित है, जो जैव रासायनिक प्रक्रिया को प्रारंभ करता है जो मानव आंख के रेटिना को प्रकाश को संपादित करने के लिए करता है।

प्रकाश संश्लेषण इसी कारण से इस श्रेणी में भी संभव हो जाता है। क्लोरोफिल का एकल अणु एकल फोटॉन द्वारा उत्साहित है। प्रकाश संश्लेषण का संचालन करने वाले पौधों के ऊतकों में, कैरोटीनाभ इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्साहित क्लोरोफिल को बुझाने के लिए कार्य करते हैं, जो गैर-प्रकाश रासायनिक शमन नामक प्रक्रिया में दृश्य प्रकाश द्वारा उत्पन्न होता है, ताकि प्रतिक्रियाओं को रोका जा सके जो उच्च प्रकाश स्तरों पर प्रकाश संश्लेषण में अंतःक्षेप करेंगे।

प्राणी जो अवरक्त का पता लगाते हैं, जल के छोटे पैकेटों का उपयोग करते हैं जो तापमान को बदलते हैं, एक अनिवार्य रूप से तापीय प्रक्रिया में जिसमें कई फोटॉन सम्मिलित होते हैं।

अवरक्त, सूक्ष्म तरंग और रेडियो तरंगों को मात्र स्थूल ताप द्वारा अणुओं और जैविक ऊतक को हानि पहुंचाने के लिए जाना जाता है, न कि विकिरण के एकल फोटॉन से उत्तेजना।

दृश्य प्रकाश सभी अणुओं के मात्र एक छोटे प्रतिशत को प्रभावित करने में सक्षम है। सामान्यतः स्थायी या हानिकारक विधिे से नहीं, बल्कि फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करता है जो तब अपनी मूल स्थिति में लौटते समय एक और फोटॉन का उत्सर्जन करता है। यह अधिकांश रंगों द्वारा उत्पादित रंग का स्रोत है। रेटिना एक अपवाद है। जब एक फोटॉन अवशोषित हो जाता है, तो रेटिना स्थायी रूप से सीआईएस से विपक्ष में संरचना को बदल देता है, और इसे वापस बदलने के लिए एक प्रोटीन की आवश्यकता होती है, अर्थात इसे फिर से प्रकाश संसूचक के रूप में कार्य करने में सक्षम होने के लिए फिर से स्थापित करें।

सीमित साक्ष्य इंगित करते हैं कि कुछ प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां त्वचा में दृश्य प्रकाश द्वारा बनाई गई हैं, और यह कि पराबैंगनी ए के समान प्रतिचित्र में उनकी कुछ भूमिका हो सकती है।

पराबैंगनी
जैसे-जैसे आवृत्ति पराबैंगनी में बढ़ती है, फोटॉन अब पर्याप्त ऊर्जा(लगभग तीन इलेक्ट्रॉन वोल्ट या अधिक) ले जाते हैं, जो कुछ दोगुना बंधुआ अणुओं को स्थायी रासायनिक पुनर्व्यवस्था में उत्तेजित करते हैं। डीएनए में, यह स्थायी क्षति का कारण बनता है। पराबैंगनी ए(यूवीए) द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों द्वारा डीएनए को अप्रत्यक्ष रूप से क्षतिग्रस्त किया जाता है, जिसमें डीएनए को सीधे हानि पहुंचाने के लिए ऊर्जा बहुत कम होती है। यही कारण है कि सभी तरंग दैर्ध्य पर पराबैंगनी डीएनए को हानि पहुंचा सकती है, और कैंसर उत्पन्न करने में सक्षम है, और(यूवीबी के लिए) त्वचा जल जाती है(धूप दाह) जो कि साधारण ताप(तापमान में वृद्धि) प्रभावों से उत्पन्न होने से कहीं अधिक दतर हैं। आणविक क्षति के कारण की यह गुण जो ताप प्रभाव के अनुपात से बाहर है, दृश्य प्रकाश सीमा और उससे ऊपर की आवृत्तियों के साथ सभी ईएमआर की विशेषता है। उच्च-आवृत्ति ईएमआर के ये गुण क्वांटम प्रभावों के कारण होते हैं जो आणविक स्तर पर स्थायी रूप से पदार्थ और ऊतकों को हानि पहुंचाते हैं।

पराबैंगनी सीमा के उच्च अंत में, फोटॉन की ऊर्जा इतनी बड़ी हो जाती है कि इलेक्ट्रॉनों को पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करने के लिए उन्हें परमाणु से मुक्त करने के लिए, एक प्रक्रिया में प्रकाश आयनीकरण कहा जाता है। इसके लिए आवश्यक ऊर्जा सदैव लगभग 10 इलेक्ट्रॉन वोल्ट(ईवी) से अधिक होती है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 124 एनएम से कम होती है(कुछ स्रोत 33 eV के अधिक यथार्थवादी सीमा का सुझाव देते हैं, जो पानी को आयनित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है)। अनुमानित आयनीकरण सीमा में ऊर्जा के साथ पराबैंगनी वर्णक्रम के इस उच्च अंत को कभी-कभी परम यूवी कहा जाता है। आयनीकरण यूवी को पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा दृढ़ता से निस्यंदित किया जाता है।

x-किरणें और गामा किरणें
फोटॉनों से बना विद्युत चुम्बकीय विकिरण जो न्यूनतम-आयनीकरण ऊर्जा, या अधिक ले जाता है,(जिसमें कम तरंग दैर्ध्य के साथ संपूर्ण वर्णक्रम सम्मिलित है), इसलिए आयनीकरण विकिरण कहा जाता है। (कई अन्य प्रकार के आयनीकरण विकिरण गैर-ईएम कणों से बने होते हैं)। विद्युत चुम्बकीय-प्रकार का आयनीकरण विकिरण परम पराबैंगनी से सभी उच्च आवृत्तियों और कम तरंग दैर्ध्य तक फैला हुआ है, जिसका अर्थ है कि सभी x-किरणें और गामा किरणें अर्हता करते हैं। ये सबसे गंभीर प्रकार के आणविक क्षति के लिए सक्षम हैं, जो जीव विज्ञान में किसी भी प्रकार के जैवाणु में हो सकते हैं, जिसमें उत्परिवर्तन और कैंसर सम्मिलित हैं, और प्रायः त्वचा के नीचे अधिक गहराई पर, x-किरणें वर्णक्रम के उच्च अंत के बाद से, और सभीगामा-किरणें वर्णक्रम, पदार्थ को भेदते हैं।

वातावरण और चुंबक मंडल
अधिकांश यूवी और x-किरणें को आणविक नाइट्रोजन से पूर्व अवशोषण द्वारा अवरुद्ध किया जाता है, और फिर(ऊपरी यूवी में तरंग दैर्ध्य के लिए) डाइऑक्सीजन और अंत में यूवी की मध्य-सीमा पर ओजोन। सूर्य की पराबैंगनी प्रकाश का मात्र 30% पृथ्वी तक पहुंचता है, और यह लगभग सभी ठीक रूप से प्रसारित होता है।

दृश्य प्रकाश वायु में ठीक रूप से प्रेषित होता है, क्योंकि यह नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, या ओजोन को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान नहीं है, परन्तु जल वाष्प के आणविक कंपन आवृत्तियों को उत्तेजित करने के लिए बहुत ऊर्जावान है।

अवरक्त में अवशोषण बैंड जल वाष्प में कंपन उत्तेजना की विधि के कारण होते हैं। यद्यपि, जल के वाष्प को उत्तेजित करने के लिए ऊर्जा बहुत कम है, वातावरण फिर से पारदर्शी हो जाता है, जिससे अधिकांश सूक्ष्म तरंग और रेडियो तरंगों के निःशुल्क संचरण की अनुमति मिलती है।

अंत में, रेडियो तरंग दैर्ध्य में 10 मीटर या उससे अधिक(लगभग 30 मेगाहर्ट्ज) से अधिक, निचले वातावरण में वायु रेडियो के लिए पारदर्शी रहती है, परन्तु आयनमंडल की कुछ परतों में प्लाज्मा रेडियो तरंगों के साथ अन्तः क्रिया करना प्रारंभ कर देता है(व्योम तरंग देखें)। यह गुण कुछ लंबी तरंग दैर्ध्य(100 मीटर या 3 मेगाहर्ट्ज) को प्रतिबिंबित करने की अनुमति देती है और लघु तरंग रेडियो में दृष्टि रेखा के अतिरिक्त परिणाम देती है। यद्यपि, कुछ आयनमंडलीय प्रभाव आकाश से आने वाले रेडियो तरंग को अवरोध प्रारंभ करते हैं, जब उनकी आवृत्ति लगभग 10 मेगाहर्ट्ज(तरंग दैर्ध्य लगभग 30 मीटर से अधिक) से कम होती है।

तापीय और विद्युत चुम्बकीय विकिरण ऊष्मा के रूप में
 पदार्थ की मूल संरचना में एक साथ बंधे आवेशित कण सम्मिलित हैं। जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण पदार्थ पर लगाया जाता है, तो यह आवेशित किए गए कणों को दोलन करने और ऊर्जा प्राप्त करने का कारण बनता है। इस ऊर्जा का अंतिम भाग्य संदर्भ पर निर्भर करता है। यह तुरंत फिर से विकीर्ण हो सकता है और प्रकीर्ण हुआ, परावर्तित या प्रसारित विकिरण के रूप में प्रकट हो सकता है। यह पदार्थ के भीतर अन्य सूक्ष्म गतियों में विघटित हो सकता है, तापीय संतुलन में आ सकता है और स्वयं को पदार्थ में तापीय ऊर्जा या गतिज ऊर्जा के रूप में प्रकट कर सकता है। उच्च-ऊर्जा फोटॉनों(जैसे कि प्रतिदीप्ति, संनादी जनन, प्रकाश रासायनिक अभिक्रिया, प्रकाश वोल्टीय प्रभाव से संबंधित कुछ अपवादों के साथ दूर परतवानी, x-किरणें और गामा विकिरण में आयनित विकिरणों के लिए विकिरण बस पदार्थ को गर्म करके अपनी ऊर्जा एकत्रित करता है। यह अवरक्त, सूक्ष्म तरंग और रेडियो तरंग विकिरण के लिए होता है। तीव्र रेडियो तरंगें जीवित ऊतक को तापीय रूप से जला सकती हैं और भोजन पका सकती हैं। अवरक्त लेजर के अतिरिक्त, पर्याप्त रूप से तीव्र दृश्य और पराबैंगनी लेजर सरलता से कागज के लिए समूहित कर सकते हैं।<ref name=": ० 

आयनीकरण विकिरण एक पदार्थ में उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉन बनाता है और रासायनिक बंधनों को तोड़ता है, परन्तु इन इलेक्ट्रॉनों के बाद कई बार अन्य परमाणुओं के साथ टकराता है अंततः अधिकांश ऊर्जा एक सेकंड के एक छोटे से अंश में तापीय ऊर्जा बन जाती है। यह प्रक्रिया गैर-आयनीकरण विकिरण की तुलना में ऊर्जा की प्रति इकाई प्रति इकाई अधिक संकटपूर्ण है। यह चेतावनी यूवी पर भी लागू होती है, भले ही यह लगभग सभी आयनीकरण नहीं कर रहे हैं, क्योंकि यूवी इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना के कारण अणुओं को हानि पहुंचा सकता है, जो ताप प्रभाव की तुलना में प्रति इकाई ऊर्जा से कहीं अधिक है।<ref name=": 0 /

ब्लैक बॉडी के वर्णक्रमीय वितरण में इन्फ्रारेड विकिरण को आमतौर पर गर्मी का एक रूप माना जाता है, क्योंकि इसमें एक समान तापमान होता है और थर्मल ऊर्जा की प्रति यूनिट एक एन्ट्रापी परिवर्तन से जुड़ा होता है।हालांकि, हीट भौतिकी और थर्मोडायनामिक्स में एक तकनीकी शब्द है और अक्सर थर्मल ऊर्जा के साथ भ्रमित होता है।किसी भी प्रकार की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को पदार्थ के साथ बातचीत में थर्मल ऊर्जा में बदल दिया जा सकता है।इस प्रकार,  कोई भी  विद्युत चुम्बकीय विकिरण गर्म हो सकता है (  थर्मल ऊर्जा  तापमान में वृद्धि के अर्थ में) एक सामग्री, जब इसे अवशोषित किया जाता है

अवशोषण की व्युत्क्रम या समय-व्युत्क्रम प्रक्रिया तापीय विकिरण है। पदार्थ में अधिकांश तापीय ऊर्जा में आवेशित किए गए कणों की यादृच्छिक गति होती है, और इस ऊर्जा को पदार्थ से दूर किया जा सकता है। परिणामी विकिरण बाद में पदार्थ के एक अन्य टुकड़े द्वारा अवशोषित किया जा सकता है, जिसमें एकत्रित की गई ऊर्जा पदार्थ को गर्म करती है।

तापीय संतुलन में एक अपारदर्शी गुहा में विद्युत चुम्बकीय विकिरण प्रभावी रूप से तापीय का एक रूप है, जिसमें अधिकतम विकिरण एन्ट्रापी होती है।

जैविक प्रभाव
 जैवविद्युत चुम्बकीय जीवित जीवों पर ईएम विकिरण की अन्तः क्रिया और प्रभावों का अध्ययन है। जीवित कोशिकाओं पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रभाव, जिनमें मनुष्यों में सम्मिलित हैं, विकिरण की शक्ति और आवृत्ति पर निर्भर करते हैं। कम-आवृत्ति विकिरण(दृश्य प्रकाश के लिए रेडियो तरंगें) के लिए सबसे ठीक-सुबोध प्रभाव अकेले विकिरण शक्ति के कारण होता है, जब विकिरण को अवशोषित किया जाता है तो तापन के माध्यम से कार्य करता है। इन तापीय प्रभावों के लिए, आवृत्ति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह जीव में विकिरण और प्रवेश की तीव्रता को प्रभावित करता है(उदाहरण के लिए, सूक्ष्म तरंग अवरक्त की तुलना में ठीक प्रवेश करते हैं)। यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि कम आवृत्ति वाले क्षेत्र जो महत्वपूर्ण तापन के कारण बहुत मंद हैं, संभवतः कोई जैविक प्रभाव नहीं हो सकता है। 

कुछ शोध यह दिखाने के लिए किए गए हैं कि मंद गैर-तापीय विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र,(मंद ईएलएफ चुंबकीय क्षेत्रों सहित, यद्यपि उत्तरार्द्ध दृढ़ता से ईएम विकिरण के रूप में योग्य नहीं है ) और संग्राहक आरएफ और सूक्ष्म तरंग क्षेत्रों में जैविक प्रभाव हो सकते हैं, यद्यपि इसका महत्व स्पष्ट नहीं है।<ref name="Aalto S, Haarala C, BrÜck A, Sipilä H, Hämäläinen H, Rinne के रूप में 2006 885–90 के रूप में  गैर-तापीय स्तरों पर जैविक पदार्थ और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के बीच अन्तः क्रिया के मौलिक तंत्र पूर्ण रूप से समझ में नहीं आते हैं।

विश्व स्वास्थ्य संगठन ने रेडियो आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण को समूह 2B में संभावित रूप से कैंसरकारी के रूप में वर्गीकृत किया है। इस समूह में अग्रणी, डीडीटी और स्टाइरीन जैसे संभावित कैंसरकारी सम्मिलित हैं। उदाहरण के लिए, सेल फोन के उपयोग और मस्तिष्क कैंसर के विकास के बीच संबंध की खोज में महामारी विज्ञान के अध्ययन, व्यापक रूप से अनिर्णायक रहे हैं, यह प्रदर्शित करने के लिए सहेजें कि प्रभाव, यदि यह स्थित है, तो एक बड़ा नहीं हो सकता है।

उच्च आवृत्तियों(दृश्य और अतिरिक्त) पर, व्यक्तिगत फोटॉन के प्रभाव महत्वपूर्ण होने लगते हैं, क्योंकि इनमें अब पर्याप्त ऊर्जा व्यक्तिगत रूप से प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से जैविक अणुओं को हानि पहुंचाने के लिए है। सभी यूवी सुविधाओं को विश्व स्वास्थ्य संगठन द्वारा समूह 1 कैंसरकारी के रूप में वर्गीकृत किया गया है। सूरज के संपर्क से पराबैंगनी विकिरण त्वचा कैंसर का प्राथमिक कारण है।

इस प्रकार, यूवी आवृत्तियों पर और उच्चतर(और संभवतया किंचित दृश्य सीमा में भी) पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण सरल ताप भविष्यवाणियों की तुलना में जैविक प्रणालियों को अधिक हानि पहुंचाता है। यह दूर(या परम) पराबैंगनी में सबसे स्पष्ट है। यूवी, x-किरणें और गामा विकिरण के साथ, आयन और मुक्त मूलक पदार्थ(जीवित ऊतक सहित) का उत्पादन करने के लिए इस विकिरण के फोटॉन की क्षमता के कारण आयनीकरण विकिरण के रूप में संदर्भित किया जाता है। चूंकि इस प्रकार के विकिरण ऊर्जा के स्तर पर जीवन को गंभीर रूप से हानि पहुंचा सकते हैं जो थोड़ा ताप का उत्पादन करते हैं, इसे विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के शेष भागों की तुलना में कहीं अधिक संकटपूर्ण(ऊर्जा की प्रति इकाई या ऊर्जा की प्रति इकाई या शक्ति) के संदर्भ में अधिक संकटपूर्ण माना जाता है।

शस्त्र के रूप में उपयोग
ऊष्मा किरण ईएमआर का एक अनुप्रयोग है जो त्वचा की ऊपरी परत में एक अप्रिय ताप प्रभाव बनाने के लिए सूक्ष्म तरंग आवृत्तियों का उपयोग करता है। एक सार्वजनिक रूप से ज्ञात ऊष्मा किरण शस्त्र जिसे सक्रिय अस्वीकार प्रणाली कहा जाता है, को अमेरिकी सेना द्वारा एक प्रयोगात्मक शस्त्र के रूप में विकसित किया गया था, जो एक क्षेत्र में शत्रु की पहुंच से अस्वीकार करता है। एक मृत्यु किरण एक सैद्धांतिक शस्त्र है जो उस स्तर पर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के आधार पर ऊष्मा किरण को बचाता है जो मानव ऊतक को घायल करने में सक्षम है। एक मृत्यु किरण के एक आविष्कारक, हैरी ग्रिंडेल मैथ्यूज, ने अधियाचित किया कि 1920 के दशक से सूक्ष्म तरंग मैग्नेट्रॉन पर आधारित अपने मृत्यु किरण शस्त्र पर काम करते हुए अपनी बाईं आंख में दृष्टि चली गई थी(एक सामान्य सूक्ष्म तरंग ओवन के अंदर लगभग 2 kV/m पर ऊतक को हानि पहुंचाना खाना पकाने का प्रभाव उत्पन्न करता है)।

विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत से व्युत्पत्ति
विद्युत चुम्बकीय तरंगों की अनुमानित विद्युत और चुंबकत्व के शास्त्रीय नियमों द्वारा की जाती है, जिन्हें मैक्सवेल के समीकरण के रूप में जाना जाता है। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को बदलने के 'तरंगों' 'का वर्णन करते हुए, सजातीय मैक्सवेल के समीकरणों(शुल्क या धाराओं के बिना) के गैर-हल हैं। मुक्त स्थान में मैक्सवेल के समीकरणों के साथ प्रारम्भ:

कहाँ पे\mathbf{E} and \mathbf{B}  इलेक्ट्रिक फील्ड  (   वी  /एम या    एन  /   सी ) और   चुंबकीय क्षेत्र  (   टी  या    WB  /m 2 < /sup>), क्रमशः; yields the divergence and  the curl of a vector field \mathbf X; and  चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र के   आंशिक डेरिवेटिव  (समय में परिवर्तन की दर, स्थान के साथ) हैं;\mu_0 is the permeability of a vacuum (4$\pi$ × 10−7 (H/m)), and  एक वैक्यूम की   पारगम्यता  है (8.85 × 10 −12 < /sup> (   F  /M));

तुच्छ समाधान के अलावा  \ mathbf {e} = \ mathbf {b} = \ mathbf {0}, $$ उपयोगी समाधान निम्नलिखित   वेक्टर पहचान, सभी वैक्टर के लिए मान्य $$\mathbf{A}$$ कुछ वेक्टर क्षेत्र में:  \ nabla \ times \ _ लेफ्ट (\ nabla \ times \ mathbf {a} \ right) = \ nabla \ लेफ्ट (\ nabla \ cdot \ mathbf {a} \ _ राइट) - \ nabla^2 \ Mathbf{A}।

दूसरे मैक्सवेल समीकरण का कर्ल लेना$$) पैदावार:

के बाएं हाथ की ओर का मूल्यांकन$$) उपरोक्त पहचान के साथ और उपयोग करके सरलीकरण$$), पैदावार:

के दाहिने हाथ की ओर का मूल्यांकन$$) व्युत्पन्न के अनुक्रम का आदान -प्रदान करके और चौथा डालकर Maxwell equation ($$), पैदावार: {{NumBlk||$$\nabla \times \left(-\frac{\partial \mathbf{B}}{\ आंशिक t} \ right) = -\ frac {\ _ आंशिक} {\ आंशिक t} \ _ \ _ \ _ \ _ times \ mathbf {b} \ _ \ _Mathbf {E}} {\ आंशिक t^2} $$$$}}

का मेल$$) और$$) फिर, विद्युत क्षेत्र के लिए एक वेक्टर-मूल्यवान  अंतर समीकरण  देता है, सजातीय मैक्सवेल समीकरणों को हल करता है:

$$

चौथे मैक्सवेल समीकरण का कर्ल लेना$$) सजातीय मैक्सवेल समीकरणों को हल करने वाले चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक समान अंतर समीकरण में परिणाम:

$$

दोनों अंतर समीकरणों में गति के साथ प्रचारित तरंगों के लिए सामान्य  वेव समीकरण  का रूप है $$c_0,$$ where $$f$$ समय और स्थान का एक कार्य है, जो एक निश्चित स्थान पर कुछ समय में लहर का आयाम देता है:  \ nabla^2 f = \ frac {1{{c_0}^2} \frac{\partial^2 f}{\partial t^2} This is also written as: $$\Box f = 0$$ where $$\Box$$ denotes the so-called d'Alembert operator, which in Cartesian coordinates is given as: $$\Box = \nabla^2 - \frac{1}{{c_0}^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2} = \frac{\partial^2}{\partial x^2} + \frac{\partial^2}{\partial y^2} + \frac{\partial^2}{\partial z^2} - \frac{1}{{c_0}^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2} \ $$

Comparing the terms for the speed of propagation, yields in the case of the electric and magnetic fields: $$c_0 = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}}। 

यह वैक्यूम में प्रकाश ]] की  गति है।इस प्रकार मैक्सवेल के समीकरण  [[ वैक्यूम पारगम्यता  को जोड़ते हैं, the vacuum permeability \mu_0, और प्रकाश की गति,  C  <सब> 0 , उपरोक्त समीकरण के माध्यम से।इस संबंध की खोज   विल्हेम एडुआर्ड वेबर  और   रुडोल्फ कोह्लराश  ने मैक्सवेल के इलेक्ट्रोडायनामिक्स के विकास से पहले की थी, हालांकि मैक्सवेल प्रकाश की गति से यात्रा करने वाली लहरों के अनुरूप एक क्षेत्र सिद्धांत का उत्पादन करने वाला पहला था।

ये मूल चार बनाम केवल दो समीकरण हैं, इसलिए अधिक जानकारी मैक्सवेल के समीकरणों के भीतर छिपी इन तरंगों से संबंधित है।विद्युत क्षेत्र के लिए एक सामान्य वेक्टर तरंग का रूप है  \ mathbf {e} = \ mathbf {e} _0 f {\ _ \ _ \ {

यहां, is the constant amplitude, f is any second differentiable function,  is a unit vector in the direction of propagation, and  is a position vector. लहर समीकरण के लिए एक सामान्य समाधान है।दूसरे शब्दों में,  \ nabla^2 f {\ लेफ्ट (\ hat {\ mathbf {k}} \ cdot \ mathbf {X} - c_0 t \ right)} = \ frac {1 1{{c_0}^2} \frac{\partial^2}{\partial t^2} f{\left( \hat{\mathbf{k}} \ cdot \ mathbf {x} - c_0 t \ right)}, $$ एक सामान्य लहर के लिए यात्रा कर रहा है $$\hat{\mathbf{k}}$$ दिशा।

मैक्सवेल के पहले समीकरणों से, हम प्राप्त करते हैं  \ nabla \ cdot \ mathbf {e} = \ hat {\ mathbf {k}} \ cdot \ mathbf {e} _0 f '\ mathbf {x}-c_0 t \ right) } = 0

इस प्रकार,

 \ mathbf {e} \ cdot \ hat {\ mathbf {k}} = 0

जिसका तात्पर्य है कि विद्युत क्षेत्र उस दिशा में लांबिक है जिस दिशा में तरंग का प्रसार होता है। मैक्सवेल के समीकरणों में से दूसरा चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करता है, अर्थात्,

 \ nabla \ times \ mathbf {e} = \ hat {\ mathbf {k}} \ times \ mathbf {e} _0 f '\ mathbf {x}-c_0 t \ right) } =-\ frac {\ आंशिक \ mathbf {b}} {\ आंशिक t}

इस प्रकार,

 \ mathbf {b} = \ frac {1} {c_0} \ hat {\ mathbf {k}} \ times \ mathbf {e}

$$\mathbf{E},\mathbf{B}$$ के इस विकल्प से शेष समीकरण संतुष्ट होंगे।

सुदूर क्षेत्र में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र तरंगें प्रकाश की गति से यात्रा करती हैं। उनके निकट एक विशेष प्रतिबंधित अभिविन्यास और आनुपातिक परिमाण, $$E_0 = c_0 B_0$$है, जिसे प्वाइन्टिंग सदिश से तुरंत देखा जा सकता है। विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र, और तरंग प्रसार की दिशा सभी लांबिक हैं, और तरंग उसी दिशा में फैलती है जैसे $$\mathbf{E} \times \mathbf{B}$$। इसके अतिरिक्त, E और B मुक्त स्थान में दूर-दूर तक, जो कि तरंग हल के रूप में मुख्य रूप से इन दो मैक्सवेल समीकरणों पर निर्भर करते हैं, एक दूसरे के साथ चरणबद्ध हैं। इसकी गारंटी है क्योंकि सामान्य तरंग हल आकाशीय और समय दोनों में प्रथम क्रम है, और इन समीकरणों के एक ओर कर्ल प्रचालक तरंग हल के प्रथम क्रम के स्थानिक व्युत्पन्न में होता है, जबकि दूसरी ओर समय-व्युत्पन्न समीकरण, जो अन्य क्षेत्र देता है, समय में प्रथम-क्रम है, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक गणितीय संक्रिया में दोनों क्षेत्रों के लिए समान कला विस्थापन होता है।

आगे की ओर यात्रा करने वाले एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के दृष्टिकोण से, विद्युत क्षेत्र ऊपर और नीचे दोलन हो सकता है, जबकि चुंबकीय क्षेत्र दाएं और बाएं दोलन करता है। इस प्रतिचित्र को दाएं और बाएं दोलन करने वाले विद्युत क्षेत्र के साथ घुमाया जा सकता है और चुंबकीय क्षेत्र नीचे और ऊपर दोलन करता है। यह एक अलग हल है जो एकल दिशा में यात्रा कर रहा है। प्रसार दिशा के संबंध में अभिविन्यास में यह यादृच्छिकी ध्रुवीकरण के रूप में जाना जाता है। क्वांटम स्तर पर, इसे फोटॉन ध्रुवीकरण के रूप में वर्णित किया गया है। ध्रुवीकरण की दिशा को विद्युत क्षेत्र की दिशा के रूप में परिभाषित किया गया है।

ऊपर दिए गए दूसरे-क्रम की तरंग समीकरणों के अधिक सामान्य रूप उपलब्ध हैं, जो गैर-निर्वात प्रसार मीडिया और स्रोतों दोनों के लिए अनुमति देते हैं। कई प्रतिस्पर्धी व्युत्पत्ति स्थित हैं, सभी सन्निकटन और इच्छित अनुप्रयोगों के अलग-अलग स्तरों के साथ हैं। एक बहुत ही सामान्य उदाहरण विद्युत क्षेत्र समीकरण का एक रूप है, जिसे स्पष्ट रूप से दिशात्मक तरंग समीकरणों की एक जोड़ी में कारक किया गया था, और फिर एक साधारण धीमी गति से विकास सन्निकटन के माध्यम से एकल-दिशात्मक तरंग समीकरण में कुशलता से कम कर दिया गया।