Sóng điện từ không có tính chất nào sau đây ?
Mang năng lượng. Truyền được trong chân không. Bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng. Có thể là sóng ngang hay sóng dọc.
A B C D
Sóng điện từ thường được mô tả bởi ba tính chất vật lý bất kỳ sau: tần số "f", bước sóng λ, hoặc năng lượng photon "E". Sóng cơ học và điện từ dường như thường truyền qua không gian; nhưng, trong khi chúng có thể mang năng lượng, động lượng và thông tin thông qua vật chất hoặc không gian trống, chúng có thể làm điều đó mà không chuyển bất kỳ khối lượng nào. Quá trình phát và lan truyền sóng điện từ là quá trình lan truyền năng lượng, như vậy các vật phát sóng điện từ phải chuyển đổi một dạng năng lượng nào đó thành năng lượng sóng. Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin. Tuy trong các phương trình Maxwell, bức xạ điện từ hoàn toàn có tính chất sóng, đặc trưng bởi vận tốc, bước sóng (hoặc tần số), nhưng nó cũng có tính chất hạt, theo thuyết lượng tử, với năng lượng liên hệ với bước sóng như đã trình bày ở mục các tính chất. Vì năng lượng điện từ có thể biến đổi thành các dạng khác, do vậy Poincaré đã giả sử rằng tồn tại một chất lỏng không chứa năng lượng điện tại mỗi điểm của không gian, và tại đó năng lượng điện từ có thể biến đổi và mang một khối lượng tỷ lệ với năng lượng đó. Năng lượng trong một dòng điện RF có thể lan truyền trong không gian như các sóng điện từ (sóng vô tuyến); đây là cơ sở của công nghệ vô tuyến. Sóng điện từ cũng bị lượng tử hoá thành những "đợt sóng" có tính chất như các hạt chuyển động gọi là photon. Các dạng AM triệt sóng mang có hiệu quả sử dụng năng lượng có thể đạt đến 100%, do đó không phí năng lượng trên sóng mang nhưng lại không mang thông tin. Các sóng mang năng lượng thấp trong phổ điện từ bao gồm sóng radio,
sóng vi ba, sóng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy là không thể gây ung thư, vì
chúng không đủ năng lượng để phá vỡ các liên kết hóa học. Lượng tử không có khối lượng cho biết số lượng vật chất trong một năng lượng quang tuyến sóng điện từ di chuyển ở vận tốc ánh sáng thấy được

Các công thức trên có thể viết dưới dạng sau Mật độ năng lượng của trường điện từ nói chung:
Trong chân không:
Với sóng điện từ phẳng tuân thủ phương trình (9) nêu trên, ta thấy năng lượng điện đúng bằng năng lượng từ, và: Sóng nhiễu đó mang năng lượng rất thấp so với bức xạ xuất phát từ Ngân Hà đồng thời nó có cùng tính chất ở tất cả các hướng. Đây là đại lượng không thứ nguyên hình thành dựa trên tỉ số của hai dạng năng lượng: năng lượng tĩnh điện của lực hút (hoặc đẩy) ở khoảng cách bằng một lần bước sóng Compton, và năng lượng nghỉ của các hạt mang điện tích. Chia theo tính chất các mức năng lượng của electron, có sáu loại vật liệu chính sau:

Lý thuyết vừa nêu không giải thích tính chất dẫn điện cho mọi vật liệu. Electron dao động phát ra sóng điện từ, sóng điện từ chuyển một phần năng lượng cho một lượng tử, vì thế lượng tử bức xạ có bước sóng lớn hơn lượng tử ban đầu. 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). Hai hạt không khối lượng đã biết là cả boson: photon (chất mang điện từ) và gluon (chất mang lực mạnh). Một chùm hạt mang điện chuyển động sẽ tương ứng với một bó sóng có nhiều bước sóng khác nhau, hay bản chất là do mỗi hạt mang điện sẽ có động năng khác nhau. Ở đây, một vùng trống trong cấu trúc năng lượng photon là những kiểu lan truyền mà sóng điện từ không được phép, hay những dải bước sóng không lan truyền được. Không giống như bất kỳ loại sản phẩm điện tử nào, loa thông minh khác nhau rất nhiều trong các tính năng, thiết kế và chất lượng. Tia gamma có bước sóng thấp nhất (<10 m) và tần số cao nhất (10 - 10 Hz) trong số các sóng điện từ vì vậy nó mang nhiều năng lượng nhất so với sóng radio, vi sóng, ánh sáng, tia hồng ngoại, tia cực tím, tia X.

Năng lượng cao dẫn đến tia gamma có khả năng ion hóa mạnh trong môi trường vật chất. Vô tuyến điện

Vô tuyến điện là công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để mang thông tin, chẳng hạn như âm thanh, bằng các đặc tính điều biến có hệ thống của các sóng năng lượng điện từ truyền qua không gian, chẳng hạn như biên độ, tần số, pha hoặc độ rộng xung. Poincaré kết luận rằng năng lượng trường điện từ của sóng điện từ cư xử giống như một chất lỏng lý tưởng với mật độ "E"/"c". Ánh sáng lưỡng tính tức vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt (hạt photon ánh sáng), và mối quan hệ giữa bước sóng và năng lượng photon tỉ lệ nghịch với nhau. Đây là phương trình truyền sóng điện từ (thành phần điện trường) trong chân không. Cũng vì thế mà sóng cơ học khác với sóng điện từ là không lan truyền được qua môi trường không vật chất như chân không. Không giống như sóng điện từ có tương tác với vật chất, sóng hấp dẫn hoàn toàn truyền tự do qua vật chất. Những tính chất cổ điển của trường điện từ được miêu tả bởi phương trình Maxwell, tiên đoán tốc độ truyền sóng điện từ "c" (như ánh sáng) trong chân không có liên hệ với hằng số điện môi "ε" và hằng số từ môi "μ" bằng phương trình . Qua thử nghiệm, ông đã chứng minh rằng sóng điện từ là sóng ngang và có thể truyền được trong chân không với tốc độ ánh sáng. Bức xạ là hiện tượng mà một vật thể nào đó phát ra các sóng điện từ và sóng điện từ đó lan truyền trong không gian. Ở đây, một vùng trống trong cấu trúc năng lượng photon là những kiểu lan truyền mà sóng điện từ không được phép, hay những dải bước sóng không lan truyền được. Phương trình sóng điện từ

Phương trình sóng điện từ là phương trình đạo hàm riêng bậc hai miêu tả sự lan truyền của sóng điện từ qua một môi trường hay trong chân không. Bước sóng của bức xạ điện từ, không bị ảnh hưởng bởi môi trường mà chúng truyền qua, thường được trích dẫn về mặt "bước sóng chân không", mặc dù điều này không phải lực nào cũng quy định rõ ràng. Năng lượng trong một dòng điện RF có thể lan truyền trong không gian như các sóng điện từ (sóng vô tuyến); đây là cơ sở của công nghệ vô tuyến. Trong khi sóng cơ học có thể là cả ngang và dọc, sóng điện từ là ngang trong chân không . Do vậy:
Với:

Khi không nói rõ, bước sóng của bức xạ điện từ thường được hiểu là bước sóng trong chân không. Sau đó ông đề xuất các phương trình mô tả sóng ánh sáng và sóng vô tuyến như sóng điện từ truyền trong không gian. Sóng điện từ phẳng lan truyền đến mặt phân cách của hai môi trường có tính chất của chất điện môi và chất thuận/nghịch từ sẽ có một thành phần lan truyền trở lại, với góc phản xạ bằng góc tới, và trạng thái phân cực thay đổi, nhưng pha không đổi. Phương trình Maxwell dẫn đến dự đoán sóng điện từ trong chân không, là phương ngang (trong đó điện trường và từ trường thay đổi vuông góc với hướng truyền). Sự thay đổi độ dài quang trình hoặc thời gian truyền của hai chùm tia, nguyên nhân gây bởi sóng hấp dẫn, và bởi tính chất tốc độ sóng điện từ trong chân không là không đổi, do vậy khi các tia tới điểm kết hợp sẽ tạo thành tín hiệu "phách". Trong hệ CGS (hệ xentimét-gam-giây), các phương trình trên có dạng sau:

Trong chân không, các phương trình trên trở thành:

Phương trình truyền sóng hay còn gọi là phương trình d'Alembert mô tả sự truyền đi của sóng điện từ trong môi trường. Lưỡng tính sóng-hạt

Lưỡng tính sóng-hạt là một thuộc tính cơ bản của vật chất, thể hiện ở điểm mọi đối tượng vật chất di chuyển trong không gian đều có tính chất như là sự lan truyền của sóng tương ứng với vật chất đó, đồng thời cũng có tính chất của các hạt chuyển động. Sóng cơ học và điện từ dường như thường truyền qua không gian; nhưng, trong khi chúng có thể mang năng lượng, động lượng và thông tin thông qua vật chất hoặc không gian trống, chúng có thể làm điều đó mà không chuyển bất kỳ khối lượng nào. Một số tính chất về điện có thể quan sát ở mức chân không này, và làm phong phú thêm nghiên cứu về chân không. Các mối quan hệ được minh họa bằng các phương trình sau:

ở đây:

Bất cứ khi nào sóng điện từ tồn tại trong một môi trường vật chất, thì bước sóng của chúng sẽ giảm. Sóng S không truyền qua chất lỏng. Hoàn toàn tương tự như trên cho từ trường, ta có:

formula_54

Trong chân không mật độ dòng điện bằng không, phương trình Maxwell-Ampère trở thành:

formula_55

Phương trình trên trở thành:

formula_56

Theo định luật Schwartz ta co thể đổi thứ tự của đạo hàm theo không gian và đạo hàm theo thời gian:

formula_57

Theo định luật Maxwell-Faraday cho chân không ta có:
formula_58

Thu được:

formula_59

Đây là phương trình truyền sóng điện từ (thành phần từ trường) trong chân không. Chúng dùng sóng dài, chứ không phải sóng ngắn hay sóng trung, do tính chính xác của đồng hồ không bị ảnh hưởng bởi tín hiệu thời gian truyền đi từ máy phát phản xạ từ tầng điện ly tới máy thu; vì sóng dài truyền theo chế độ sóng đất chứ không phải sóng trời. Do đó, không có chất lỏng nào tồn tại trong môi trường chân không tuyệt đối. Khi ánh sáng phản xạ trên một bề mặt vật liệu bị từ hóa, tương tác giữa mômen từ và ánh sáng có thể dẫn đến việc ánh sáng phản xạ bị thay đổi tính chất phân cực cũng như độ phản xạ tùy theo chiều của từ độ. Lý thuyết này giải thích được nhiều hiện tượng mang tính chất sóng của ánh sáng như giao thoa, nhiễu xạ; đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc xạ và phản xạ. Quang học, bộ môn nghiên cứu chuyển động của ánh sáng, không những chỉ nghiên cứu ánh sáng khả kiến mà còn bao gồm bức xạ hồng ngoại và tử ngoại, mà có tính chất tương tự như ánh sáng ngoại trừ mắt người không thể thấy được, như tính phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, phân cực và khuếch tán ánh sáng. Các nhà vật lý cũng có thể tạo ra được ánh sáng phân cực nhờ kết hợp hai hiệu ứng phản xạ và khúc xạ: Khi tia khúc xạ hợp với tia phản xạ một góc vuông thì lúc này tia khúc xạ có tính chất "phân cực phẳng". Lý thuyết này giải thích được hiện tượng phản xạ và một số tính chất khác của ánh sáng; tuy nhiên không giải thích được nhiều hiện tượng như giao thoa, nhiễu xạ mang tính chất sóng. Sóng ánh sáng phản xạ từ đỉnh của màng và sóng ánh sáng phản xạ từ đáy màng lúc này lệch pha nhau 180°, làm cho giao thoa triệt tiêu. Định luật Brewster đúng khi ánh sáng phản xạ trên các chất điện môi và không ứng dụng được khi ánh sáng phản xạ trên bề mặt các kim loại. bởi vì ánh sáng là sóng điện từ, những dạng khác của bức xạ điện từ như tia X, sóng vi ba, và sóng vô tuyến cũng thể hiện các tính chất tương tự. Nếu men phản xạ mọi bước sóng ánh sáng, nó có màu trắng; nếu men hấp phụ hoàn toàn mọi bước sóng, không phản xạ lại bước sóng nào, nó sẽ có màu đen. Ông có thể quan sát thấy chúng truyền ở vận tốc ánh sáng và có thể bị phản xạ và khúc xạ. Hiệu ứng này tương tự như sự khúc xạ của sóng ánh sáng. Hiệu ứng này tương tự như sự khúc xạ của sóng ánh sáng. Khi ánh sáng được truyền từ không khí hoặc từ môi trường chân không vào một tinh thể trong suốt, một phần ánh sáng bị phản xạ ở bề mặt và phần một phần khác thì bị khúc xạ. Giữa sự hấp thụ, phản xạ, khúc xạ và sự phát huỳnh quang, tất cả ánh sáng tới phải được tính đến, không được hơn. Ánh sáng có động lượng nhỏ và thể hiện rõ tính sóng như nhiều bức xạ điện từ trong nhiều thí nghiệm, nhưng đôi lúc cũng thể hiện tính chất hạt như trong hiệu ứng quang điện. Hiện tượng nhiễu xạ đã được quan sát với mọi loại sóng, như âm thanh, sóng nước, sóng điện từ (như ánh sáng hay sóng radio), hay các hạt thể hiện tính chất sóng thông qua lưỡng tính sóng hạt. Ánh sáng xanh (bước sóng ngắn hơn) bị khúc xạ ở góc lớn hơn ánh sáng đỏ, nhưng do sự phản xạ của các tia sáng từ mặt sau của giọt nước, ánh sáng xanh phát ra từ giọt nước ở góc nhỏ hơn so với tia sáng trắng ban đầu đèn đỏ. Khi ánh sáng phản xạ bên trong chạm tới bề mặt một lần nữa, một lần nữa một số bị phản xạ bên trong và một số bị khúc xạ khi nó thoát ra (Ánh sáng phản xạ từ giọt nước, thoát ra từ phía sau hoặc tiếp tục phản xạ xung quanh bên trong giọt nước sau lần chạm thứ hai với bề mặt, không liên quan đến sự hình thành của cầu vồng chính). Ví vụ phổ biến là cầu vồng, được tạo ra khi ánh sáng từ mặt trời bị phản xạ và khúc xạ qua các giọt nước. Khúc xạ và phản xạ toàn phần bên trong lăng kính quang học có thể bẻ cong chùm ánh sáng. Tất cả các phạm vi bước sóng khác của quang phổ được phản xạ, tán xạ cũng như khúc xạ tại nhiều giao diện giữa chất và chất lỏng. Luận án tiến sĩ về khúc xạ ánh sáng của Clausius cho chúng ta biết rằng màu sắc của bầu trời do hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng tạo thành. Ánh sáng khi đi vào giao thoa kế sẽ phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần, tạo nên sự giao thoa đa sóng (giữa các sóng phản xạ). Từ đây, các tia phản xạ hoặc/và khúc xạ có thể chạm tới các bề mặt khác, nơi các tính chất phản xạ, khúc xạ, hấp thụ và phát huỳnh quang lại một lần nữa ảnh hưởng tới sự tiến triển của các tia tới. Sóng điện từ có thể truyền qua môi trường điện môi phù hợp hoặc qua chân không ; ví dụ như sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, bức xạ cực tím, tia X và tia gamma . Trong khi sóng cơ học có thể là cả ngang và dọc, sóng điện từ là ngang trong chân không . Hiện tượng nhiễu xạ đã được quan sát với mọi loại sóng, như âm thanh, sóng nước, sóng điện từ (như ánh sáng hay sóng radio), hay các hạt thể hiện tính chất sóng thông qua lưỡng tính sóng hạt. Có những sóng có dao động tròn, kết hợp cả sóng ngang và sóng dọc. Như nhiều sóng ngang, sóng điện từ có hiện tượng phân cực. Kết quả đo là các đường ghi chấn động, từ đó xác định ra thời gian truyền của "sóng P" (sóng dọc) và có thể cả "sóng S" (sóng ngang) . Trong môi trường chất rắn đồng nhất và đẳng hướng có hai loại sóng cơ học truyền qua được, là sóng dọc P (sóng áp suất) và sóng ngang S (sóng cắt). Đó là "thời gian truyền sóng" từ SP đến GP của các sóng dọc và sóng ngang. Tuy nhiên, sóng có thể tồn tại trong thể plasma hoặc không gian hẹp, được gọi là sóng plasma, mà có thể là sóng dọc hoặc ngang, hoặc một hỗn hợp của cả hai. Tùy vào bước sóng mà vật chất đó thể hiện rõ tính chất sóng hay tính chất hạt: bước sóng càng dài thì tính sóng càng lớn, bước sóng càng ngắn thì tính hạt càng rõ. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ "sóng dọc" để chỉ sóng P.

Sóng thứ cấp (Secondary waves) hay "sóng ngang" (Tranverse waves), "sóng cắt" (shear wave), "sóng S", là sóng có phương dao động của hạt môi trường ngang theo phương truyền. Năm 1817, Thomas Young đề xuất rằng sóng ánh sáng là sóng ngang, chứ không phải sóng dọc. Sóng vật chất

Tất cả các vật chất có thể biểu hiện tính chất sóng. Sóng sơ cấp (Primary waves) hay "sóng P", "sóng dọc", "sóng nén" là sóng có phương dao động của hạt môi trường xảy ra dọc theo phương truyền. 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. Qua thử nghiệm, ông đã chứng minh rằng sóng điện từ là sóng ngang và có thể truyền được trong chân không với tốc độ ánh sáng. "Sóng ngang" (Transverse wave, Shear waves) hay "sóng S", là sóng có phương dao động của hạt môi trường ngang với phương truyền. bởi vì ánh sáng là sóng điện từ, những dạng khác của bức xạ điện từ như tia X, sóng vi ba, và sóng vô tuyến cũng thể hiện các tính chất tương tự. Sóng hấp dẫn có thể thâm nhập vào các vùng không gian mà sóng điện từ không thể xâm nhập. Sóng điện từ cũng bị lượng tử hoá thành những "đợt sóng" có tính chất như các hạt chuyển động gọi là photon. Sóng âm tạo ra biến dạng thể tích (sự nén) và biến dạng cắt (sự cắt) được gọi là sóng áp suất (sóng ngang) và sóng cắt (sóng dọc), lần lượt. Bởi từ viết tắt, "sóng dọc" và "sóng ngang" đã thỉnh thoảng được viết  là "Sóng-L" và "Sóng-T" tương ứng để thuận tiện cho họ. Vi ba

Vi ba (tiếng Trung: 微波, hay vi sóng / sóng ngắn) là sóng điện từ có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại, nhưng ngắn hơn sóng radio. Sau đó tính V = L/t cho GP1, và V = L/(t - t) cho GP2, thực hiện cho "sóng dọc" và "sóng ngang". Không giống như sóng điện từ có tương tác với vật chất, sóng hấp dẫn hoàn toàn truyền tự do qua vật chất. Một mạch tách sóng tinh thể (có thể dùng bộ tách sóng kiểu lông mèo hay dùng điốt tách sóng) để chuyển dòng điện từ sóng vô tuyến sang dòng điện tạo ra âm thanh trong tai nghe.