Kogu meid ümbritsev ruum on täidetud elektromagnetlainetega. Õnneks me lõviosa nendest ei taju, muidu oleks võimatu aru saada, mis meie ümber toimub.

Elektromagnetlainetel võivad olla väga erinevad omadused ja seepärast on neil ka erinevad nimed. Suurt osa elektromagnetlaineid kutsutakse kiirgusteks.

Ühe osa neist lainetest on inimene tekitanud ja pannud need ennast teenima. Näiteks raadiolained kannavad edasi infot, lambivalgus lubab inimestel pimeda ajal näha, infrapunakiirgus ehk infravalgus aitab teleri puldi abil mängima panna. Aga ka tavaline vahelduvvool juhtmes tekitab elektromagnetlaineid.

Teine osa lainetest aga tekib niisama, ilma inimese osaluseta. Näiteks Päikeselt tulev ultraviolettkiirgus ehk ultravalgus päevitab meid kenasti pruuniks, radioaktiivne kiirgus, mis tekib radioaktiivsete ainete lagunemisel, ohustab meie tervist, jaaniusside salapärane kuma rõõmustab meid suveööl.

Lainepikkus on kaugus naaber-laineharjade vahel. Üldisemalt võib öelda, et lainepikkus on kaugus kahe samas võnkefaasis oleva väljapunkti vahel.	Kogu meid ümbritsev ruum on täidetud erinvate lainepikkustega elektromagnetlainetega.

Elektromagnetlainete toime sõltub lainete sagedusest $f$ ehk ajaühikus toimuvate võngete arvust. Samas sõltub see ka lainepikkusest $\lambda$ ehk naaber-laineharjade vahekaugusest. Nende kahe suuruse seos tuleneb ühtlase liikumise kiiruse valemist $v=s/t$. Teepikkuseks s on laine korral lainepikkus $\lambda$, mille läbimiseks kuluv aeg $t$ on võnkeperiood $T$. Perioodi pöördväärtus on aga sagedus $f$. Seega

laine levimiskiirus on lainepikkuse ja sageduse korrutis. Kui tegemist on elektromagnetlainetega vaakumis, siis asendub $v$ valguse kiirusega vaakumis $c$ ning lainepikkuse $\lambda$ all tuleb mõista lainepikkust vaakumis, niisiis

Sageduse mõõtühikuks on $1\text{Hz}$. Elektromagnetlainete korral peetakse silmas E- või B-vektori võnkumisi. Laine­pikkuse mõõtühikuks on $1\text{m}$.

Valem 3.1 põhjal on lainepikkus vaakumis ja sagedus omavahel pöördvõrdelised:

Tühjuses (vaakumis) levib elektromagnetlaine suurima võimaliku kiirusega maailmas, mis on kõigi vaatlejate jaoks ühesugune. Füüsikalise looduskäsitluse aluste kursuses nimetati seda kiirust absoluutkiiruseks ja tähistati tähega $c$ (kr celeritas – kiirus). Teatavasti absoluutkiirus  c = 299 792 458 m/s ≈ 3·10⁸ m/s.

Elektromagnetlaine üleminekul ühest keskkonnast teise võib laine kiirus muutuda. See kutsub esile ka lainepikkuse muutumise, kuid laine sagedus sealjuures ei muutu kunagi.

Ülevaate saamiseks kõikvõimalikest elektromagnet­lai­netest on kombeks paigutada nad sageduse või lainepikkuse järgi astmikule ehk skaalale,  mille ühes otsas paiknevad madalsageduslikud ja pikad, teises (parempoolses) otsas aga kõrgsageduslikud ja lühikesed lained. Saame nn elektromagnetlainete skaala. Järgnevalt loetletud elektromagnetlainete põhiliigid erinevad lisaks sagedusele või lainepikkusele veel tekkimise viisi, levimise seaduspärasuste ning ainest läbitungimise võime poolest.

Madalsageduslained ($f={\mathrm{0...10}}^4\text{Hz}$, $\lambda ={10}^4\text{m}$ ja enam) on sisuliselt vahelduvvool, millega lähem tutvumine seisab meil ees Energia kursuses. Need lained levivad elektrijuhtides. Vaakumis või dielektrikus (näiteks õhus) on vastava elektromagnetvälja energia ja seega ka lainete intensiivsus tühiselt väikesed. Nimetatud põhjusel kantaksegi vahelduvvooluga kaasneva elektromagnetvälja energiat (ehk kõnekeeles lihtsalt elektrienergiat) üle juhtmete abil.

Raadiolained ($f={10}^5-{10}^{12}\text{Hz}$, $\lambda ={10}^4-{10}^{-4}\text{m}$) kaasnevad vahelduvvooluga, mida me uurime lähemalt Energia kursuses. Võnkumisi tekitab elektrooniline generaator ja vastavaid laineid kiirgab raadioantenn. Ajaloolise tava kohaselt jagatakse raadiolainete piirkonda omakorda millimeeter- ja sentimeeterlainealaks lainepikkustega vastavalt 1...10 mm ja 1...10 cm (satelliittelevisiooni ning radarite tööpiirkond), televisiooni detsimeeter- ja meeterlainealaks (lainepikkustega 1...10 dm ja 1...10 m), raadio ultralühilainealaks (levinuim lainepikkus 3 m) ning raadio lühilaine (λ = 10...100 m), kesklaine (λ = 100...1000 m) ja pikklaine alaks (lainepikkus üle 1000 m).

NASA videolugu mikrolainekiirgusest.	NASA videolugu raadiolainetest.

Optiline kiirgus ($f={10}^{12}-{10}^{17}\text{Hz}$, $\lambda ={10}^{-4}-{10}^{-7}\text{m}$) on peaosatäitjaks valgusnähtustel. Pikalaineline optiline kiirgus tekib molekulide võnkumistel, aga peamiselt tekitavad optilist kiirgust siiski aatomite väliskihtide elektronid. Optiline kiirgus jaguneb omakorda ultravalguseks (λ = 10…380 nm, 1 nm = 10^-9 m), nähtavaks valguseks (λ = 380...760 nm) ja infravalguseks (λ = 760 nm...1 mm).

NASA videolugu infravalgusest.	NASA videolugu UV kiirgusest.

Röntgenikiirgus ($f={10}^{16}-{10}^{19}\text{Hz}$, $\lambda ={10}^{-8}-{10}^{-11}\text{m}$)
tekib kas kiirete elektronide järsul pidurdumisel või siis protsessidel, milles osalevad aatomite sisekihtide elektronid. Röntgenikiirguse lainepikkuse suurusjärk ühtib aatomite vahekaugusega tahkistes. Meditsiinis leiab laialdast kasutamist röntgenikiirguse võime tungida läbi inimkeha.

Gammakiirgust ($f={10}^{19}-{10}^{23}\text{Hz}$, $\lambda ={10}^{-11}-{10}^{-14}\text{m}$) väljastavad radioaktiivsel lagunemisel aatomite tuumad. Gammakiirguse laineomadusi on raske uurida, sest lainepikkus on väiksem aatomi mõõtmetest. Gammalainet pole enam millegagi võrrelda. Gammakiirgus tungib raskusteta läbi peaaegu igast ainest.

NASA videolugu röntgenkiirgusest.	NASA videolugu gammakiirgusest.

Nagu näeme, kaasneb kiirgaja mõõtmete vähenemisega ülaltoodud reas (antenn → molekul → aatomi väliskiht → aatomi sisekiht → tuum) lainepikkuse vähenemine ja sageduse suurenemine. Koos sagedusega suureneb ka kiirguse energia ning läbitungimisvõime.

Peab lisama, et erinevate lainepiirkondade vahel puuduvad täpsed piirid. Jaotuse aluseks on eelkõige laineallikad, kusjuures erinevate laineallikate poolt tekitatud lainete sagedused kattuvad. Kõikidest elektromagnetlainetest näeb inimese silm ainult seda osa, kus laine sagedus jääb vahemikku 10¹⁴...10¹⁵ Hz. Sellise sagedusega elektromagnetlaineid nimetatakse nähtavaks valguseks. Teistel elusolendeil võivad tekitada nägemisaistingu aga teistsuguste sagedustega elektromagnetlained. Näiteks maod tajuvad hästi infravalgust, aga mesilased ultravalgust.

Elektromagnetlaineid tajub inimene lisaks nägemisele ka soojusena. Pole ju vaja käega katsuda, kas ahi või radiaator on soe, juba eemalt tunneme, kuidas see "sooja õhkab". Seda tunnet tekitavad elektromagnetlained, mille sagedus jääb vahemikku 10¹²...10¹⁴ Hz.

Elektromagnetlaineid kasutab inimene väga paljudes eluvaldkondades. Paljudega neist saame me põgusalt tuttavaks järgnevates alajaotustes.

Elektromagnetlainete spekter

Tänapäeval osatakse käsitseda pea kõikvõimalike lainepikkuste ja sagedustega elektromagnetlained. Peatüki lõpetuseks esitame joonisel 7-10 elektromagnetlainete spektri skeemi, ühtlasi täpsustades mõningaid nendega seotud mõisteid.

Nähtava valguse pikalainelisest punasest servast edasi tuleb nähtamatu infrapunavalgus ehk lihtsalt infravalgus. Seda tajume tema soojusliku toime kaudu. Infravalgus läheb järkjärgult üle raadiolaineteks, millest lühimad on ultralühilained ehk mikrolained Teravat piiri nende piirkondade vahel ei ole. Tanapaeval kasutatakse raadiosides ja teabelevis kõiki lainepikkusi alates umbes ühest mikromeetrist lähi-infravalguses kuni ühpdckade raadiolaineteni, mille pikkus küünib tuhandete kilomeetntem. on viirutatud. Esimesi rakendatakse kiudoptilistes sidesüsteemides, viimaseid sidepidamiseks sukeldunud allveelaevadega. Lühilainelisel poolel läheb ultraviolett- e. ultravalgus üle röntgenikiirteks, mille lainepikkused on lähedased aatomi mõõtmetega, edasi gammakiirteks, millest lühimate lainepikkused ei ulatu isegi aatomituuma mõõtmeteni.

Välja arvatud nähtav valgus, on kõik need kiirgused avastatud pärast Maxwelli eluaega. Tema loodud elektri, magnetismi ja valguse ühendteooria viis otseteed neist mõnede avastamisele, aidates mõista ka ülejäänuid. Vaevalt võib tuua paremat näidet puhta teaduse tulemustest, mis oleksid andnud nii tohutu tähtsusega praktilisi rakendusi. Kui nüüdsed teadlased püüavad õigustada maksumaksjate raha kulutamist asjadele, millel ei ole veel ilmset või kohest praktilist rakendust, on nad tänu võlgu James Clerk Maxwelli varjule.