电磁辐射是通过相互耦合的电场和磁场在空间中传播的能量。它包括无线电波、微波、红外辐射、可见光、紫外辐射、X射线和伽马射线。与声音不同，电磁辐射不需要物质介质，可以在真空中传播。经典电磁学描述其波动行为，而其发射和吸收则可以用称为光子的离散量子来描述。这两种描述是在不同分析层次上对同一物理现象的阐释。(science.nasa.gov)
经典描述与传播
麦克斯韦方程组将电场和磁场与电荷、电流以及场本身的变化联系起来。在真空中，这组方程存在行波解。对于平面电磁波，电场和磁场彼此垂直，并且都垂直于传播方向，因此电磁波是横波。两个场同步振荡，其大小满足关系式 (E=cB)。(openstax.org)
所有电磁辐射在真空中都以光速 (c) 传播，与频率无关。在国际单位制中，光速的数值精确为每秒299,792,458米。频率 (f) 是每秒振荡的次数，波长 (\lambda) 是相邻同相位点之间的距离，两者满足
[ c=f\lambda. ]
因此，频率越高的辐射，其真空波长越短。在物质中，传播情况取决于材料的电磁响应；不同频率的波可能具有不同的相速度。(nist.gov)
偏振描述电场的方向及其变化方式。线偏振的振荡方向固定，而圆偏振或椭圆偏振的电场方向会发生旋转。除了频率和强度，这些性质也是区分电磁波的特征。(science.nasa.gov)
电磁波谱
电磁波谱是电磁辐射频率的连续范围。按照惯例，从低频到高频依次划分为无线电波、微波、红外辐射、可见光、紫外辐射、X射线和伽马射线。这些并不是本质上不同的波：它们具有相同的基本物理描述，只是由于波长和光子能量不同，与物质的相互作用也有所不同。可见光仅占这一范围中的很小一部分。(science.nasa.gov)
不同波段通常用不同的物理量来表征。无线电信号常用频率标识，红外辐射和可见光常用波长标识，高能辐射则常用光子能量标识。频率以赫兹为单位，波长以长度单位表示，光子能量则常以电子伏特为单位。在传播条件明确的情况下，这些表示方式传达的是等价的信息。(science.nasa.gov)
量子描述
在量子力学中，电磁辐射以离散的份额交换能量。光子的能量为
[ E=hf=\frac{hc}{\lambda}, ]
其中，(h) 为普朗克常数，(\lambda) 为真空波长。因此，单个紫外光子携带的能量比单个红外光子更多。但仅凭这一点并不能确定光束的总功率，因为总功率还取决于光束在单位时间内传递的光子数量。(openstax.org)
波动行为仍然至关重要：尽管探测过程涉及局域的能量交换，辐射仍会表现出干涉和衍射现象。在光电效应中，辐射使电子从材料中逸出；这一现象说明，光子能量起着关键作用，不能仅用经典的能量传递方式来解释。因此，量子描述和波动描述是相互补充的，并不是将辐射划分为不同的种类。(openstax.org)
产生及与物质的相互作用
在经典理论中，加速运动的电荷会产生电磁辐射。在发射天线中，交变电流驱动电荷往复运动，产生向外传播的电磁波。接收天线的工作过程则相反：入射电磁场驱动振荡电流，电路可以对这些电流信号进行选择和放大。恒定电流产生的静磁场本身并不是向外传播的辐射波。(openstax.org)
热辐射是另一种重要的辐射来源。黑体辐射是处于热平衡的理想完全吸收体所发出的连续光谱。其光谱分布取决于温度；黑体温度越高，其按波长表示的光谱分布峰值所对应的波长就越短。恒星光谱中的连续背景通常近似于这种光谱。(science.nasa.gov)
辐射遇到物质时，可能发生反射（光学）、透射、吸收、折射或散射。这些过程的相对重要性取决于波长和材料组成。吸收使能量转移到物质中，而折射则是在适当条件下，波穿过界面时传播方向发生改变的现象。这些依赖于波长的相互作用构成了光谱学的基础，光谱学利用辐射研究物质的物理和化学性质。(science.nasa.gov)
能量足够高的光子可以使束缚电子脱离，从而引起电离。是否发生电离，既取决于光子能量，也取决于目标材料中电子的束缚能。因此，电离辐射与非电离辐射的区别在于相互作用机制，而不只是辐射是否可见。(openstax.org)
能量传递、动量与应用
辐射也会传递动量。辐射被吸收或反射时，会对物质施加辐射压力。对于强度为 (I) 的垂直入射光束，完全吸收体所受的压力为 (I/c)，完全反射体所受的压力为 (2I/c)。尽管这种压力通常很小，但它能产生可测量的力，并参与形成彗星尘埃尾等天文现象。(openstax.org)
电磁波可用于通信、成像、遥感和天文观测。不同波段能够揭示物体的不同性质，而仪器则将接收到的辐射转换为电信号或图像。辐射在地球能量收支中也起着核心作用：地球吸收入射的太阳能，并发出热红外辐射。温室效应涉及大气对部分向外发射的红外辐射能量的吸收和发射，从而影响地表、大气与太空之间的能量交换。(science.nasa.gov)