Є цілий ряд типів електромагнітного випромінювання, починаючи з радіохвиль і закінчуючи гамма-променями. Електромагнітні промені всіх типів поширюються у вакуумі зі швидкістю світла і відрізняються один від одного тільки довжинами хвиль.
Після появи рівнянь Максвелла стало ясно, що вони пророкують існування невідомого науці природного явища - поперечних електромагнітних хвиль, які представляють собою поширюються в просторі зі швидкістю світла коливання взаємопов'язаних електричного і магнітного поля. Сам Джеймс Кларк Максвелл першим і вказав науковому співтовариству на це наслідок з виведеної ним системи рівнянь. У цьому ламанні швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі виявилася настільки важливою і фундаментальною вселенської константою, що її позначили окремою літерою 
Електромагнітні хвилі утворюють суцільний спектр довжин хвиль і енергій (частот), підрозділяється на умовні діапазони - від радіохвиль до гамма-променів.
Зробивши це відкриття, Максвелл відразу ж визначив, що видиме світло є «всього лише» різновидом електромагнітних хвиль. На той час були відомі довжини світлових хвиль видимої частини спектра - від 400 нм (фіолетові промені) до 800 нм (червоні промені). (Нанометр - одиниця довжини, рівна однієї мільярдної метра, яка в основному використовується в атомній фізиці та фізиці променів; 1 нм = 10-9 м.) Всім квітам веселки відповідають різні довжини хвиль, що лежать в цих вельми вузьких межах. Однак в рівняннях Максвелла не містилося ніяких обмежень на можливий діапазон довжин електромагнітних хвиль. Коли стало ясно, що повинні існувати електромагнітні хвилі самої різної довжини, фактично відразу ж було висунуто порівняння з приводу того, що людське око розрізняє настільки вузьку смугу їх довжин і частот: людини уподібнили слухачеві симфонічного концерту, слух якого здатний вловлювати тільки скрипкової партію, що не розрізняючи всіх інших звуків.
Незабаром після передбачення Максвеллом існування електромагнітних хвиль інших діапазонів спектра пішла серія відкриттів, які підтвердили його правоту. Першими в 1888 році були відкриті радіохвилі - зробив це німецький фізик Генріх Герц (Heinrich Hertz, 1857-1894). Єдина різниця між радіохвилями та світлом полягає в тому, що довжина радіохвиль може коливатися в діапазоні від декількох дециметрів до тисяч кілометрів. Відповідно до теорії Максвелла, причиною виникнення електромагнітних хвиль є прискорений рух електричних зарядів. Коливання електронів під впливом змінної електричної напруги в антені радіопередавача створюють електромагнітні хвилі, що поширюються в земній атмосфері. Всі інші типи електромагнітних хвиль також виникають в результаті різних видів прискореного руху електричних зарядів.
Подібно світловим хвилям, радіохвилі можуть практично без втрат поширюватися на великі відстані в земній атмосфері, і це робить їх корисними носіями закодованої інформації. Вже на початку 1894 року - всього через п'ять з невеликим років після відкриття радіохвиль - італійський інженер-фізик Гульєльмо Марконі (Guglielmo Marconi, 1874-1937) сконструював перший працюючий бездротовий телеграф - прообраз сучасного радіо, - за що в 1909 році був удостоєний Нобелівської премії .
Після того як було вперше експериментально підтверджено пророкує рівняннями Максвелла існування електромагнітних хвиль за межами видимого спектру, інші ніші спектра заповнилися вельми швидко. Сьогодні відкриті електромагнітні хвилі всіх без винятку діапазонів, і практично всі вони знаходять широке і корисне застосування в науці і техніці. Частоти хвиль і енергії відповідних їм квантів електромагнітного випромінювання (див. Постійна Планка ) Зростають зі зменшенням довжини хвилі. Сукупність усіх електромагнітних хвиль утворює так званий суцільний спектр електромагнітного випромінювання. Він поділяється на наступні діапазони (в порядку збільшення частоти і зменшення довжини хвиль):
радіохвилі
Як уже зазначалося, радіохвилі можуть значно відрізнятися по довжині - від декількох сантиметрів до сотень і навіть тисяч кілометрів, що можна порівняти з радіусом Земної кулі (близько 6400 км). Хвилі всіх радіодіапазонів широко використовуються в техніці - дециметрові і ультракороткі метрові хвилі застосовуються для телемовлення та радіомовлення в діапазоні ультракоротких хвиль з частотною модуляцією (УКВ / FM), забезпечуючи високу якість прийому сигналу в межах зони прямого поширення хвиль. Радіохвилі метрового і кілометрового діапазону застосовуються для радіомовлення і радіозв'язку на великих відстанях з використанням амплітудної модуляції (АМ), яка, хоча і на шкоду якості сигналу, забезпечує його передачу на скільки завгодно великі відстані в межах Землі завдяки відображенню хвиль від іоносфери планети. Втім, сьогодні цей вид зв'язку відходить в минуле завдяки розвитку супутникового зв'язку. Хвилі дециметрового діапазону не можуть огинати земну горизонт подібно метровим хвилям, що обмежує зону прийому областю прямого поширення, яка, в залежності від висоти антени і потужності передавача, становить від кількох до кількох десятків кілометрів. І тут на допомогу приходять супутникові ретранслятори, що беруть на себе ту роль відбивачів радіохвиль, яку відносно метрових хвиль грає іоносфера.
мікрохвилі
Мікрохвилі і радіохвилі діапазону надвисоких частот (НВЧ) мають довжину від 300 мм до 1 мм. Сантиметрові хвилі, подібно дециметровому і метровим радіохвилях, практично не поглинаються атмосферою і тому широко використовуються в супутникового і стільникового зв'язку та інших телекомунікаційних системах. Розмір типовий супутникової тарілки якраз дорівнює кільком довжинах таких хвиль.
Більш короткі СВЧ-хвилі також знаходять безліч застосувань в промисловості і в побуті. Досить згадати про мікрохвильові печі, якими сьогодні оснащені і промислові хлібопекарні, і домашні кухні. Дія мікрохвильовій печі засноване на швидкому обертанні електронів в пристрої, який називається клістрон. В результаті електрони випромінюють електромагнітні СВЧ-хвилі певної частоти, при якій вони легко поглинаються молекулами води. Коли ви ставите їду в мікрохвильову піч, молекули води, що містяться в їжі, поглинають енергію мікрохвиль, рухаються швидше і таким чином розігрівають їжу. Іншими словами, на відміну від звичайної духовки або печі, де їжа розігрівається зовні, мікрохвильова піч розігріває її зсередини.
інфрачервоні промені
Ця частина електромагнітного спектра включає випромінювання з довжиною хвилі від 1 міліметра до восьми тисяч атомних діаметрів (близько 800 нм). Промені цій частині спектра людина відчуває безпосередньо шкірою - як тепло. Якщо ви протягуєте руку в напрямку вогню або розпеченого предмета і відчуваєте жар, що виходить від нього, ви сприймаєте як жар саме інфрачервоне випромінювання. У деяких тварин (наприклад, у норних гадюк) є навіть органи чуття, що дозволяють їм визначати місцезнаходження теплокровних жертви за інфрачервоним випромінюванням її тіла.
Оскільки більшість об'єктів на поверхні Землі випромінює енергію в інфрачервоному діапазоні хвиль, детектори інфрачервоного випромінювання відіграють важливу роль в сучасних технологіях виявлення. Інфрачервоні окуляри приладів нічного бачення дозволяють людям «бачити в темряві», і з їх допомогою можна виявити не тільки людей, а й техніку, і споруди, нагріті за день і віддають вночі своє тепло в навколишнє середовище у вигляді інфрачервоних променів. Детектори інфрачервоних променів широко використовуються рятувальними службами, наприклад для виявлення живих людей під завалами після землетрусів чи інших стихійних лих і техногенних катастроф.
видиме світло
Як вже говорилося, довжини електромагнітних хвиль видимого світлового діапазону коливаються в межах від восьми до чотирьох тисяч атомних діаметрів (800-400 нм). Людське око є ідеальний інструмент для реєстрації і аналізу електромагнітних хвиль цього діапазону. Це обумовлено двома причинами. По-перше, як зазначалося, хвилі видимої частини спектра практично безперешкодно поширюються в прозорій для них атмосфері. По-друге, температура поверхні Сонця (близько 5000 ° С) така, що пік енергії сонячних променів припадає саме на видиму частину спектру. Таким чином, наше головне джерело енергії випромінює величезну кількість енергії саме в видимому світловому діапазоні, а навколишнє середовище в значній мірі прозора для цього випромінювання. Тому не дивно, що людське око в процесі еволюції сформувався таким чином, щоб вловлювати і розпізнавати саме цю частину спектра електромагнітних хвиль.
Хочу ще раз підкреслити, що нічого особливого з фізичної точки зору в діапазоні видимих електромагнітних променів немає. Він являє собою всього лише вузьку смужку в широкому спектрі випромінюваних хвиль (див. Малюнок). Для нас він настільки важливий лише остільки, оскільки людський мозок оснащений інструментом для виявлення і аналізу електромагнітних хвиль саме цієї частини спектра.
Ультрафіолетові промені
До ультрафіолетових променів відносять електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі від декількох тисяч до декількох атомних діаметрів (400-10 нм). У цій частині спектра випромінювання починає впливати на життєдіяльність живих організмів. М'які ультрафіолетові промені в сонячному спектрі (з довжинами хвиль, які наближаються до видимої частини спектра), наприклад, викликають в помірних дозах загар, а в надлишкових - важкі опіки. Жорсткий (короткохвильового) ультрафіолет згубний для біологічних клітин і тому використовується, зокрема, в медицині для стерилізації хірургічних інструментів і медичного устаткування, вбиваючи все мікроорганізми на їх поверхні.
Все живе на Землі захищене від згубного впливу жорсткого ультрафіолетового випромінювання озоновим шаром земної атмосфери, що поглинає велику частину жорстких ультрафіолетових променів в спектрі сонячної радіації (див. Озонова діра). Якби не цей природний щит, життя на Землі навряд чи б вийшла на сушу з вод Світового океану. Однак, незважаючи на захисний озоновий шар, якась частина жорстких ультрафіолетових променів досягає поверхні Землі і здатна викликати рак шкіри, особливо у людей, від народження схильних до блідості і погано загоряють на сонці.
рентгенівські промені
Випромінювання в діапазоні довжин хвиль від кількох атомних діаметрів до декількох сот діаметрів атомного ядра називається рентгенівським. Рентгенівські промені проникають крізь м'які тканини організму і тому незамінні в медичній діагностиці. Як і у випадку з радіохвилями часовий розрив між їх відкриттям в 1895 році і початком практичного застосування, що ознаменувався отриманням в одній з паризьких лікарень першого рентгенівського знімка, склав лічені роки. (Цікаво відзначити, що паризькі газети того часу настільки захопилися ідеєю, що рентгенівські промені можуть проникати крізь одяг, що практично нічого не повідомляли про унікальні можливості їх застосування в медицині.)
Гамма-промені
Найкоротші по довжині хвилі і найвищі за частотою і енергії промені в електромагнітному спектрі - це γ-промені (гамма-промені). Вони складаються з фотонів надвисоких енергій і використовуються сьогодні в онкології для лікування ракових пухлин (а точніше, для умертвіння ракових клітин). Однак їх вплив на живі клітини настільки згубно, що при цьому доводиться дотримуватися крайню обережність, щоб не заподіяти шкоди оточуючим здоровим тканинам і органам.
На закінчення важливо ще раз підкреслити, що, хоча всі описані типи електромагнітного випромінювання виявляють себе зовні по-різному, по своїй суті вони є близнятами. Всі електромагнітні хвилі в будь-якій частині спектра представляють собою поширюються у вакуумі або середовищі поперечні коливання електричного і магнітного полів, всі вони поширюються у вакуумі зі швидкістю світла с і відрізняються один від одного лише довжиною хвилі і, як наслідок, енергією, яку вони переносять. Залишається тільки додати, що названі мною кордону діапазонів носять досить умовний характер (і в інших книгах вам, цілком ймовірно, потраплять дещо інші значення граничних довжин хвиль). Зокрема, мікрохвильові випромінювання з великими довжинами хвиль нерідко і справедливо ставляться до надвисокочастотного діапазону радіохвиль. Відсутні чіткі межі і між жорстким ультрафіолетовим і м'яким рентгенівським, а також між жорстким рентгенівським і м'яким гамма-випромінюванням.
Енциклопедія Джеймса трефами «Природа науки. 200 законів світобудови ».
Джеймс треф - професор фізики університету Джорджа Мейсона (США), один з найбільш відомих західних авторів науково-популярних книг.
