Na początek warto zastanowić się czym tak naprawdę są fale elektromagnetyczne. Zatem fala elektromagnetyczna powstaje na skutek wzajemnego oddziaływania pola elektrycznego i magnetycznego. Wiadomo, że linie tych sprzężonych pól są do siebie prostopadłe. Linie tych pól są także prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali elektromagnetycznej. Fale elektromagnetyczne nie są falami materii, tak więc do ich rozchodzenia się nie jest konieczny ośrodek materialny. Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni dana jest następującym wzorem:

W powyższej zależności to przenikalność magnetyczna próżni, a to przenikalność elektryczna próżni.

Widać z powyższego wzoru, że fala elektromagnetyczna porusza się z największą prędkością właśnie w próżni. W jakimkolwiek ośrodku materialnym część energii fali jest absorbowana przez cząstki tworzące ten ośrodek. Siłą rzeczy więc prędkość będzie mniejsza i będzie zależała od rodzaju ośrodka przez który fala przechodzi.

Wielkość c powszechnie nazywana jest prędkością światła, jednak dotyczy wszystkich fal elektromagnetycznych. Wszystkie fale elektromagnetyczne mają bowiem taką samą naturę. Zależność na prędkość fal elektromagnetycznych została wyprowadzona na podstawie równań Maxwella. Clerk Maxwell był uczonym, który przewidział istnienie fal elektromagnetycznych na długo przez ich identyfikacją. I tak zależność opisującą falę elektromagnetyczną można wyprowadzić właśnie z równań Maxwella. Równanie falowe ma następująca postać:

 ,

gdzie: - laplasjan, operator różniczkowy; E - wektor natężenia pola elektrycznego; B - wektor indukcji pola magnetycznego.

Powyższe równania są równaniami wektorowymi. Są zatem równoważne sześciu równaniom skalarnym, po jednym dla składowych każdego z pól.

Równanie falowe przyjmuje inne rozwiązanie dla każdego z typów fal elektromagnetycznych.

Jeżeli fala jest falą płaską to dwie składowe z każdego równania przyjmują wartość zero.

Jest to najprostszy przypadek fali i zarazem równanie przyjmuje najprostszą z możliwych postać:

gdzie: to są amplitudy, k = 2 - liczba falowa, - częstość kołowa = 2gdzie f - częstotliwość.

Fale elektromagnetyczne mogą przenosić energię. Jest to energia pola elektrycznego i magnetycznego tej fali. Ilość energii, która zostaje przeniesiona przez falę elektromagnetyczną w danej jednostce czasu, przez jednostkowa powierzchnię, która jest prostopadła do kierunku rozchodzenia się fali nosi nazwę natężenia fali elektromagnetycznej. Można to zapisać w postaci równania:

 

Gdzie I jest to natężenie fali elektromagnetycznej. Inaczej natężenie można wyrazić jako moc promieniowania czyli przenikająca przez daną powierzchnię .Chodzi tutaj oczywiście sinusoidalnych średnią wartość mocy ponieważ należy pamiętać, że dla fali sinusoidalnych przebiegu sinusoidalnym wartość mocy nie jest stała.

Część zakresu widmowego fal elektromagnetycznych a mianowicie promieniowanie gamma oraz promieniowanie rentgenowskie zalicza się do promieniowania jonizującego. Natomiast promieniowanie z optycznej części widma czyli widzialne, podczerwone oraz ultrafiolet zaliczane jest to promieniowania niejonizującego.

Cały zakres fal elektromagnetycznych został podzielony na kilka przedziałów w zależności od długości fali i zarazem od jej częstotliwości. Nazwy tych przedziałów wynikają zazwyczaj z technik wytwarzania bądź detekcji tych fal. Widmo fal elektromagnetycznych jest widmem ciągłym, nie ma w nim żadnych przerw. Należy wziąć pod uwagę fakt, że przeprowadzony podział fal elektromagnetycznych jest nieostryCzęsto granice między poszczególnymi obszarami widma zostały ustalone umownie. Nie wyróżniono także ani dolnej ani górnej możliwej granicy częstotliwości ani długości fal elektromagnetycznych.

Wyróżnia się więc:

* fale radiowe

* promieniowanie mikrofalowe

* promieniowani podczerwone

* światło widzialne

* promieniowanie nadfioletowe

* promieniowanie rentgenowskie

* promieniowanie gamma.

Fale radiowe to promieniowanie elektromagnetyczne o największej długości fali. Zalicza się tutaj fale o długościach z przedziału od kilku milimetrów do setek kilometrów. Zakres fal radiowych dzieli się dodatkowo na fale krótkie, średnie i długie.

Mikrofale to fale z zakresu długości od 1 milimetra do 30 centymetrów. Mogą być one wytwarzane przez magnetrony oraz klistrony. Przesyłane są za pomocą falowodów. Mikrofale używane w radiolokacji mają długości z zakresu od około 20 cm do 0.5 milimetra.

Promieniowanie podczerwone to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długościach fali od 760 nanometrów do 2000 mikrometrów. Niekiedy o tym promieniowaniu mówi się także promieniowanie termiczne ponieważ narządy zmysłów rejestrują ten rodzaj promieniowania jako ciepło.

Zazwyczaj dzielone jest na trzy obszary: podczerwień bliską, średnia podczerwień i daleką podczerwień.

Światło widzialne mimo ,że stanowi dla człowieka najważniejszy chyba rodzaj fal elektromagnetycznych mieści się w niezwykle wąskim przedziale widma fal elektromagnetycznych. Są to fale z zakresu od 380 do 780 nanometrów. Zakres ten niekiedy nazywany jest zakresem tęczy, odpowiada bowiem kolorom od czerwieni przez pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski aż do fioletowego.

Promieniowanie ultrafioletowe jest szczególnie ważne z punktu widzenia radiobiologii. Ze względu na wpływ ultrafioletu na zdrowie człowieka dzieli się cały przedział na trzy mniejsze zakresy. I tak wyróżnia się:

- UV-C - długość fali 10-280nm

- UV-B - długość fali 280-315nm

- UV-A - długość fali 315-380nm

Ultrafiolet można podzielić także na:

- ultrafiolet bliski - długość 200-380 nm

- ultrafiolet daleki - długość 10-200 nm

Naturalnym źródłem promieniowania ultrafioletowego w całym zakresie długości jest oczywiście Słońce. Najmniej szkodliwe dla człowieka jest promieniowanie UV-A. Niemniej jednak w wyniku długotrwałej ekspozycji może powodować negatywne skutki w postaci poparzeń.

Promieniowaniem o największej szkodliwości jest promieniowanie UV-B. W lecie, przy silnym natężeniu światła słonecznego występuj duże zagrożenie dla oczu. Promieniowanie to może być nawet przyczyną zaćmy. Ponadto częsta ekspozycja na światło UV wiąże się z przyspieszonym starzeniem się skóry co spowodowane jest uszkadzaniem włókien kolagenowych przez UV-B i UV - C. W dzisiejszych czasach nie trzeba nikomu chyba tłumaczyć, że ekspozycja na promieniowanie słoneczne niesie ze sobą ryzyko zachorowania na czerniaka . Dzieje się tak ponieważ pod wpływem promieniowania głównie UVB w cząsteczkach DNA dochodzi do mutacji, które w pewnych okolicznościach prowadza do powstania komórek rakowych.

Promienie Roentgena to fale z zakresu 12 - 0.012 nanometrów. Promienie X o najmniejszych energiach nazywa się promieniami miękkimi, natomiast te o większej energii twardymi.

Promieniowanie gamma obejmuje najkrótsze fale, z zakresu metra. Odpowiada to fotonom o energii od 10 MeV do 10 KeV.