Lumina albă normală este formată de fapt dintr-un curcubeu de diferite culori, de la roșu și portocaliu la albastru și violet. Există multe alte „culori” de lumină pe care nu le putem vedea. Acestea includ ultraviolete (UV) și infraroșu (IR) „lumină” care este chiar dincolo de raza viziunii umane. Acestea includ, de asemenea, forme mai exotice de radiații, cum ar fi razele X, razele gamma și undele radio. Împreună, toate aceste „culori” diferite ale luminii sunt denumite spectru electromagnetic sau, pe scurt, spectru EM. 

Suntem înconjuraţi peste tot de unde electromagnetice (radiaţii) de diferite frecvenţe sau lungimi de undă. Undele electromagnetice se formează atunci când un câmp electric intră în contact cu un câmp magnetic. În fizică, radiația electromagnetică se referă la undele câmpului electromagnetic, care se propagă prin spațiu-timp, purtând energia radiantă electromagnetică. Radiația electromagnetică este o combinație de câmpuri electrice și magnetice oscilante care se propagă prin spațiu și care transportă energie dintr-un loc în altul. 

Undele electromagnetice au fost prezise teoretic de ecuațiile lui Maxwell și apoi descoperite experimental de Heinrich Hertz în anul 1887. Hertz a reuşit să determine viteza de propagare a undelor electromagnetice şi a pus în evidenţă printr-o serie de experimente proprietăţile acestora. Heinrich Hertz a folosit unelte simple, inclusiv o bobină de inducţie şi un tip vechi de condensator pentru a crea undele electromagnetice. Hertz a demonstrat faptul că undele electromagnetice sunt similare undelor luminoase, acestea din urmă fiind de fapt o categorie de unde electromagnetice.

Undele electromagnetice se deplasează cu o viteză constantă de 3,00 x 108 ms-1 în vid. Ele nu sunt deviate nici de câmpul electric, nici de câmpul magnetic. Cu toate acestea, ele sunt capabile să prezinte interferențe sau difracții. O undă electromagnetică poate călători prin orice – fie el aer, material solid sau vid. Nu are nevoie de un mediu pentru a se propaga sau călători dintr-un loc în altul. Undele mecanice (cum ar fi undele sonore sau undele apei), pe de altă parte, au nevoie de un mediu pentru a călători.

Undele electromagnetice sunt unde „transversale”. Aceasta înseamnă că sunt măsurate prin amplitudinea (înălțimea) și lungimea de undă (distanța dintre cele mai înalte / cele mai mici puncte din două unde consecutive).

Tipuri de unde electromagnetice

În funcție de frecvență sau lungimea de undă cu care radiația se repetă în timp, respectiv în spațiu, undele electromagnetice pot fi de mai multe feluri:

• radiațiile (undele) radio;
• microunde;
• radiații infraroșii;
• radiații luminoase;
• radiații ultraviolete;
• radiații X (Rontgen);
• radiații Y (gamma). 

Aplicabilitatea undelor electromagnetice

 Tehnologia modernă foloseşte unde electromagnetice în toate aplicaţiile sale.

• Undele (radiațiile) radio

Undele radio fac mult mai mult decât să aducă muzica în radiourile noastre. În 1887 Henrich Hertz, profesor de fizică la Technische Hochschule în Karlsruhe din Germania, a detectat primele unde electromagnetice. Undele radio se folosesc și pentru transmiterea semnalelor de televiziune, pentru comunicații prin satelit și telefonie mobilă. Au cele mai mari lungimi de undă din spectrul electromagnetic. Aceste unde pot fi mai lungi decât un teren de fotbal sau la fel de scurte ca o minge de fotbal. 

Antenele televizoarelor recepționează semnalul, sub forma undelor electromagnetice. Telefoanele mobile folosesc și ele unde radio pentru a transmite informații. Acestea sunt mult mai mici decât undele folosite de TV sau cele FM. Undele radio se transmit cu ușurință prin aer. Ele nu cauzează daune dacă sunt absorbite de corpul uman și pot fi reflectate pentru a-și schimba direcția. Aceste proprietăți le fac ideale pentru sistemele de comunicații.

Undele radio pot fi produse prin oscilații în circuitele electrice. Când undele radio sunt absorbite de un conductor, acestea creează un curent alternativ. Acest curent electric are aceeași frecvență ca undele radio. Informațiile sunt codificate în undă înainte de transmisie, care pot fi decodate atunci când este recepționată unda. Sistemele de televiziune și radio folosesc acest principiu pentru a difuza informații.

• Microundele

Microundele pot fi generate, ca şi undele radio, de instalaţii electronice, însă nu fac parte din domeniul vizibil, deci ochiul uman nu le percepe. Una dintre primele utilizări ale microundelor a fost în cadrul aparatelor radar din timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Dar, ele se folosesc într-o gamă mult mai largă de domenii. 

De când au fost utilizate pentru prima dată, microundele şi-au găsit o răspândire largă în diferite instalaţii şi dispozitive: instalaţii de securitate a zborului, radare militare şi de poliţie, instalaţii de emisie TV, dotări de telefonie mobilă, aparate medicale ( ridicarea temperaturii unor organe interne cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă) şi bineînțeles în cuptoare cu microunde.

• Radiațiile infraroșii

Energia produsă de radiaţia infraroşie este un tip de energie care, spre deosebire de alte tipuri de undă, nu foloseşte aerul înconjurător drept mijloc de transmisie. Radiaţiile infraroşii sunt emise într-un spectru continuu de corpurile calde. Trebuie remarcat faptul că jumătate din energia emisă de Soare corespunde domeniului IR. Becurile emit mai multă radiaţie infraroşie decât lumină. În materialele incandescente, în filamentele metalice încălzite puternic, gradul de agitaţie termică este mare astfel că electronii care sunt acceleraţi suferă frecvente ciocniri. Astfel, rezultă o emisie numită radiaţie termică care este sursa principală de lumină. Corpul omenesc emite radiaţii infraroşii de la 3000 nm având un maxim al emisiei în jur de 10.000 nm.

Spectrul razelor infraroşii de undă lungă cuprinde marea majoritate a razelor sigure, cu efect benefic şi vital asupra sănătăţii noastre. Aceste raze sunt responsabile de fotosinteză, fără de care, după cum se ştie, nu ar exista viaţă. Corpul uman emană energie infraroşie prin piele, la fel cum absoarbe în mod natural, în jur de 93% din undele infraroşii. Acesta este şi principiul care stă la baza utilizării incubatoarelor în infraroşu necesare pentru menţinerea în viaţă a copiilor născuţi prematur.

• Radiațiile luminoase

Radiaţiile luminoase pot fi naturale şi artificiale. Soarele este sursa naturală principală a radiaţiei luminoase la suprafaţa pământului. Radiaţiile luminoase din spectrul solar acţionează la suprafaţa ţesuturilor biologice, în mare parte fiind reflectate de către acestea, iar cele absorbite pătrund numai în straturile superficiale. Dintre toate sistemele şi organele organismului, numai ochiul are proprietatea de a capta radiaţiile luminoase. Acesta este un proces complex, la care participă retina, nervul optic şi sistemul nervos central.

• Radiații ultraviolete

Nu putem vedea lumina ultravioletă (UV), dar aceasta poate avea efecte periculoase asupra corpului uman. Lumina ultravioletă în lumina soarelui poate face pielea să se bronzeze sau să se ardă. Radiațiile ultraviolete sunt unde electromagnetice invizibile care sunt emise în mod natural de soare şi de toate corpurile fierbinţi. 

Razele ultraviolete numite și raze UV, sunt radiații electromagnetice cu o lungime de undă mai mică decât radiațiile luminii percepute de ochiul omenesc. Denumirea de „ultraviolet” provine de la culoarea violet din spectrul luminii albe, care are o lungime de undă învecinată, dar ceva mai mare.

• Radiațiile X

Radiația (razele) X sau radiația (razele) Röntgen sunt radiații electromagnetice ionizante, cu lungimi de undă mici. Fizicianul german Wilhelm Röntgen este creditat ca descoperitor de raze X în 1895, deoarece el a fost primul care le studiază sistematic, deși nu este primul care a si observat efectele. Lungimile de undă cu raze X sunt mai scurte decât cele ale razelor UV și de obicei sunt mai lungi decât cele ale radiațiilor gamma. 

Descoperirea razelor X a devenit extrem de apreciată mai ales în scopuri medicale. În 1914, Marie Curie a dezvoltat aparate radiologice de imagistică rapidă cu raze X pentru a sprijini soldații răniți în Primul Război Mondial. Astfel, chirurgii puteau să-i opereze pe soldații răniți mai rapid și cu mai multă acuratețe.

• Radiaţiile Y (Gama)

Radiaţiile gama sunt radiaţiile electromagnetice cu frecvenţe mai mari de 5·1019 Hz şi respectiv cu lungimile de undă cele mai mici. Distincția între razele X și Y se bazează pe sursa lor: razele X sunt emise de electroni, în timp ce razele gamma sunt emise de nucleul atomic. Datorită lungimilor de undă mici este practic imposibil să se observe comportarea ondulatorie a acestora.