Lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell đã giải thích sự xuất hiện của sóng điện từ như sau. Mọi điện tích khi thay đổi vận tốc (tăng tốc hay giảm tốc), hoặc mọi từ trường biến đổi, đều là nguồn sinh ra các sóng điện từ. Khi từ trường hay điện trường biến đổi tại một điểm trong không gian, theo hệ phương trình Maxwell, các từ trường hay điện trường ở các điểm xung quanh cũng bị biến đổi theo, và cứ như thế sự biến đổi này lan toả ra xung quanh với vận tốc ánh sáng.
Khi có sự kết hợp (nhân vector) của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng gọi là Sóng Điện Từ. Sóng điện từ cũng bị lượng tử hoá thành những "đợt sóng" có tính chất như các hạt ánh sáng hay Quang Tử chuyển động với vận tốc ánh sáng.
Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Sóng điện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằng mắt người và gọi là ánh sáng.
Ánh sáng nhìn thấy chỉ có một dải bước sóng ngắn (giữa 0,4 μm và 0,8 μm). Bức xạ điện từ có bước sóng ngắn nhất là tia gamma và tia X. Bức xạ điện từ có bước sóng
dài nhất là sóng vô tuyến. Bên cạnh vùng phổ quang học có vùng phổ cực tím [ultraviolet] (UV) và hồng ngoại [infrared] (IR) tương ứng nằm ở dải sóng bước sóng ngắn [short wavelength range] và dải sóng có bước sóng dài [long wavelength range]. Phân bố bức xạ điện từ theo tần số hoặc theo bước sóng được gọi là phổ điện từ.
Trong chân không, các thí nghiệm đã chứng tỏ các bức xạ điện từ đi với vận tốc không thay đổi, thường được ký hiệu là c=299.792.458 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Hiện tượng này đã thay đổi nhiều quan điểm về cơ học cổ điển của Isaac Newton và thúc đẩy Albert Einstein tìm ra lý thuyết tương đối.
Sóng điện từ là sóng ngang, nghĩa là nó là sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng.
Như nhiều sóng ngang, sóng điện từ có hiện tượng phân cực. Năng lượng của một hạt quang tử có bước sóng λ là E = hc / λ
Trong tương tác với các nguyên tử, phân tử và các hạt cơ bản, các tính chất sóng điện từ phụ thuộc ít nhiều vào bước sóng (hay năng lượng của các photon). Dưới đây là một vài ví dụ.
Radio có ít tương tác với vật chất vì năng lượng của photon nhỏ. Nó có thể đi vượt qua khoảng cách dài mà không mất năng lượng cho tương tác, do vậy được sử dụng để truyền thông tin, như trong kỹ thuật truyền thanh. Khi thu nạp radio bằng ăng-ten, người ta tận dụng tương tác giữa điện trường của sóng với các vật dẫn điện. Các dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn điện dưới ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio.
Vi sóng. Tần số dao động của vi sóng trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân tử hữu cơ có trong sinh vật và trong thức ăn. Do vậy vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử hữu cơ và làm chúng nóng lên khi năng lượng sóng được chuyển sang năng lượng nhiệt của các phân tử. Tính chất này được sử dụng để làm lò vi sóng.
Ánh sáng. Các dao động của điện trường trong ánh sáng tác động mạnh đến các tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người. Có 3 loại tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người, cảm nhận 3 vùng quang phổ khác nhau (tức ba màu sắc khác nhau). Sự kết hợp cùng lúc 3 tín hiệu từ 3 loại tế bào này tạo nên những phổ màu sắc phong phú. Để tạo ra
hình ảnh màu trên màn hình, người ta cũng sử dụng 3 loại đèn phát sáng ở 3 vùng quang phổ nhạy cảm của người.
Sóng Điện Từ được dùng nhiều trong các ứng dụng Truyền Tin Viển Thông như Truyền Thanh , Truyền Hình không dây.
Tính Chất Sóng Điện Từ
Mọi Sóng Điện Từ đều di chuyển với Vận tốc Ánh sáng mang theo năng lượng lượng tử Vận Tốc di chuyển: v = λ.f = C Năng Lượng: E = h.f Trong đó: λ: Bước sóng C: Vận tốc của ánh sáng = 3*108 (m/s)