thumb|300px|Shema linearno polariziranega vala, ki se širi od leve proti desni. Električno in magnetno polje sta pravokotna, a v fazi, torej hkrati prehajata skozi minimume in maksimume V fiziki se elektromagnetno sevanje (EM sevanje ali EMR) nanaša na valove (ali njihov kvante, fotone) elektromagnetnega polja, ki se širijo (sevajo) skozi prostor-čas in s seboj nosijo elektromagnetno energijo sevanja. Primeri EM sevanja so radijski valovi, mikrovalovi, infrardeča, (vidna) svetloba, ultravijolično sevanje, žarki X in žarki gama.
Klasično elektromagnetno sevanje je sinhrono nihanje električnega in magnetnega polja, ki se skozi vakuum širi s hitrostjo svetlobe. Polji nihata pravokotno drugo na drugo in pravokotno na smer širjenja energije in valovanja, oblikujeta torej prečni val. Točkovni viri (npr. svetilo) oddajajo valove v obliki krogle. Z vidika elektromagnetnega spektra je za elektromagnetno sevanje značilna frekvenca ali enakovredno njegova valovna dolžina. Poznani deli elektromagnetnega spektra so, po naraščajoči frekvenci in padajoči valovni dolžini: radijski valovi, mikrovalovi, infrardeče sevanje, vidna svetloba, ultravijolično sevanje, rentgenski žarki in žarki gama.
EM sevanje oddaja sistem električno nabitih delcev, valovi po drugi strani pa lahko kasneje interagira z drugimi nabitimi delci. EM valovi odnašajo energijo, gibalno količino in vrtilno količino iz svojega vira in prenašajo te količine na snovjo , s katero pride v stik. Kvanti elektromagnetnega sevanja se imenujejo fotoni, njih mirovna masa je nič. S temi valovi povezano elektromagnetno sevanje se lahko prosto širi ("seva"), brez nadaljnega vpliva nabojev, katerih gibanje te valove proizvaja, ker so valovi od njih dovolj oddaljeni. Zato se EMR tudi včasih opisuje tudi kot daljno polje. Nasprotje je bližnje polje, ki se nanaša na EM polja v bližini nabojev in toka, ki jih neposredno ustvarja, na primer pri pojavih elektromagnetne indukcije in elektrostatične indukcije.
V domeni klasične elektrodinamike elektromagnetno sevanje izpolnjuje naslednje samoumevne fizikalne zakone. EMR prenaša energijo. Zaradi zakona o ohranitvi energije mora vsak EMR imeti vir električnih nabojev, ki so mu dali njegovo energijo. elektromagnetno sevanje se v vakuumu širi brez izgube energije. Tako mora za pretok energije veljati obratni kvadratni zakon. Tok energije elektromagnetnega vala je opisuje Poyntingov vektor, ki je proporcionalen vektorskemu produktu električnega in magnetnega polja valovanja. Iz obratnega kvadratnega zakona tako sledi, da moč električnega polja in magnetnega polja pada kot 1/R, kjer R označuje razdaljo od vira. Iz energije elektromagnetnega sevanja in zakonov Posebne teorije Relativnosti sledi, da se elektromagnetna polja širijo z omejeno hitrostjo, ki v vakuumu znaša hitrost svetlobe. Matematično so elektromagnetna polja prostorski in časovni odvodi tako imenovanih Lienard-Wiechert 4-potencialov. Pospešek nabitih delcev je tako nujen pogoj za sevanje. Elektromagnetna polja poleg tega izpolnjujejo valovno enačbo. Sevanje vira je tako plod interference polj, nastala s pospeševanjem nabojev v viru sevanja. (Nota bene: pospeševanje nabojev ni zadosten pogoj za sevanje. Vzemimo za primer električni tok v obroču, ki je priključen na baterijo. Obroč sam je pri tem negiben. Zaradi krožne oblike prevodnika pa se električni naboji pospešujejo v smeri proti središču obroča. Sistem je časovno neodvisen, in zaradi tega elektromagnetne energije ne oddaja na okolje. Naboji v sistemu se torej pospešujejo, vendar sistem zaradi destruktivne interference ne seva).
V kvantni teoriji electromagnetizma, elektromagnetno sevanje sestavljajo fotoni, osnovni delci, odgovornni za vse elektromagnetne interakcije. Kvantni učinki so dodatni vir EMR, kot je na primer prehod elektronov na nižjo raven energije v atomarnem sevanju in pri sevanju črnega telesa. Energija fotonov je kvantizirana in je tem večja, tem višja je njih frekvenca. Ta odnos opisuje Planck-Einsteinova relacija E = hvE = hν, kjer E je energija fotona, ν njegova frekvenca, h pa Planckova konstanta. En foton žarka gama na primer, lahko tako nosi ~100.000-krat več energije kot en foton vidne svetlobe.
Učinki EMR na kemijske spojine in biološke organizme so odvisni tako od moči sevanja kot od njegove frekvence. EM sevanja vidnih ali nižjih frekvenc (kot so vidna svetloba, infrardeče sevanje, mikrovalovi in radijski valovi), se imenujejo ne-ionizirajoča sevanja, ker njihovi fotoni posamično nimajo dovolj energije, da ionizirajo atome ali molekule. Učinki te vrste sevanj na kemijske sisteme in živo tkivo so predvsem posledica za segrevanja zaradi prenosa energije mnogih fotonov. V nasprotju s tem imenujemo kratkovalovni UV ionizirajoča sevanja, saj imajo posamezni fotoni s tako visoko frekvenco dovolj energije, da ionizirajo molekule ali prekinejo kemijske vezi. Ta sevanja so sposobna povzročiti kemične reakcije in poškodovati žive celice bolj jih preprosto ogrevanje, tako da so nevarnost za zdravje.
Izraza »elektromagnetno valovanje« in »elektromagnetno sevanje« se pogosto uporabljata kot sopomenki, čeprav, strogo gledano, ne moremo govoriti o sevanju, kadar se valovanje ne razširja po praznem prostoru (npr. v optičnem vlaknu ali koaksialnem kablu).
Fizika
Teorija sličica|Primerjava valovnih dolžin elektromagnetnega valovanja treh različnih barv vidnega spektra (modre, zelene in rdeče); merilo je v mikrometrih.
Maxwellove enačbe
Maxwell je izpeljal na valovno obliko električnih in magnetnih enačb, in tako odkril in utemeljil valovno naravo električnih in magnetnih polj in njih simetrijo. Ker je bila hitrost valovanja, ki jo napoveduje valovna enačba, enaka izmerjeni hitrosti svetlobe, je Maxwell prišel do zaključka, da je tudi svetloba sama elektromagnetno valovanje. Maxwellove enačbe je potrdil Heinrich Hertz s poizkusi z radijskimi valovi.
Po Maxwellovih enačbah je električno polje, katerega jakost je prostorsko odvisna, vedno povezano z magnetnim poljem, ki se s časom spreminja.Purcell, str. 438, section 9.4: An Electromagnetic Wave. Prav tako je prostorsko odvisno magnetno polje povezano električnim poljem, ki se časovno spreminja. Valovanje električnega polja vedno spremlja valovanje magnetnega polja in obratno. Pri tem odosu med pojavoma ne gre za vzrok in posledico, do obeh pride skupaj, podobno kot velja za čas in prostor, kjer se spremembe pojavijo skupaj in so med seboj povezane v posebne relativnosti. Dejansko lahko na magnetna polja gledamo kot na relativistično krivljenje električnega polja, tako da je vez s spremembami v prostoru in času več kot samo analogija. Obe polji skupaj predstavljata premikajoči se elektromagnetni val, ki se širi v prostor in ne potrebuje več stika s svojim izvorom. Oddaljeno EM polje, ki ga je vir ustvaril, nosi s seboj energijo, ki »seva« skozi prostor, od tod tudi izraz »sevanje«.
Delčnovalovna dualnost
Moderna teoretična razlaga svetlobe sloni na dejstvu, da jo je mogoče razumeti hkrati kot valovanje in kot delce. Tako je treba razumeti ne samo svetlobo, temveč vse, kar se lahko s preskusi zazna. Vidik delcev je laže prepoznati, oziroma je bolj neposreden, kadar gre za predmete z veliko maso. Drzna trditev, ki jo je leta 1924 objavil Louis de Broglie, je vodila do preskusov, ki so potrdili dualnost elektrona.
Bližnja in daljna polja sličica|300x300_pik| Daljno in bližnje polje
Pri elektromagnetnem sevanju (npr. pri mikrovalovih, ki jih oddaja antena zgoraj) se izraz se nanaša le na del elektromagnetnega polja , ki seva v neskončni prostor (točneje, prostor, katerega mere so občutno višje kot je pa valovna dolžina sevanja) in katerega moč pada, kot predvideva obratni kvadratni zakon moči, tako da je skupna izsevana energija, ki jo oddaja namišljena krogelna površina vedno enaka, ne glede na to, kako velika je namišljena krogla. En del elektromagnetnega sevanja torej predstavlja daljno polje okoli oddajnika. Tako imenovano "bližnje polje" je mogoče zaznativ bližini oddajnika, gre za del spreminjajočega se elektromagnetnega polja, vendar se ne šteje za elektromagnetno sevanje Maxwellove enačbe so pokazale, da nekateri naboji in tokovi ("viri") ustvarjajo lokalno vrsto elektromagnetnega polja v svoji bližini, da se ne vede kot EMR. Tokovi neposredno proizvajajo magnetno polje, vendar gre pri tem za magnetne dipole, ki imajo omejen doseg. Na podoben način električni naboji, ki jih spreminjajoči se električni potencial (npr. v anteni) med sabo ločuje, ustvarjajo električni dipole, katerih električno polje in s tem vpliv ravno tako pada z razdaljo. Ta polja so bližnje polje v okolici vira EMR. Od teh načinov vedenja ni nobeden odgovoren za EM sevanje. Namesto sevanja povzročajo v elektromagnetnem polju razmere, v katerih se energija učinkovito prenaša le na prejemnike, ki so zelo blizu vira, kot na primer pri magnetni indukciji znotraj transformatorja, ali v povratnem obnašanju pri tuljavi v detektorju kovin. Običajno imajo bližnja polja močan učinek na same vire, ker povzročajo večjo "obremenitev" (nižjo električno reaktivnost) v izvoru ali pri oddajniku , kadarkoli prejemnik iz EM polja črpa energijo. Po drugi strani se ta polja ne "širijo" prosto v prostor in energije ne odnašajo brez omejitve razdalje, temveč prej nihajo in energijo vračajo v oddajnik, če je sprejemnik ne sprejme.
Nasprotje temu je daljno EM polje, ki ga sestavlja sevanje , ki je brez oddajnika v smislu, da (za razliko od primera z električnim transformatorjem) oddajnik potrebuje za posredovanje teh sprememb v okolje moč, ne glede ali se poslani signal prejme takoj ali ne. Ta oddaljeni del elektromagnetnega polja je "elektromagnetno sevanje" (imenovan tudi daljno polje). Daljna polja se širijo (oddajajo), na da pri tem njih vir lahko vplival nanje. To sevanje je tako samostojno in neodvisno v smislu, da sta njegov obstoj in njegova energija, potem ko je zapustilo oddajnik, popolnoma neodvisna tako od oddajnika kot od sprejemnika. Količina energije, ki gre skozi površino okrog vira opisane krogle, se zaradi ohranitve energije ne spreminja. Ker je površina sorazmerna s kvadratom oddaljenosti od vira, gostota moči EM sevanja vedno pada sorazmerno z obratnim kvadratom razdalje od vira; (tako imenovani obratni kvadratni zakon). Pri dipolih blizu vira (bližnje polje) je to drugače, moč pada sorazmerno inverzno tretji potenci razdalje,tako da do prenosa energije ne pride, namesto tega "na dolgo roko" zamre, energija pa se (kot rečeno) hitro se vrne v oddajnik, če je sprejemnik (na primer sekundarno navitje v transformatorju) ne absorbira.
Mehanizmi za nastanek daljnega polja so drugačni kot pri bližnjem polju, gre druge postavke v Maxwellovih enačbah. Magnetni del v bližnjem polju je posledica tokov v viru, magnetno polje v EMR pa samo zaradi lokalne spremembe električnega polja. Podobno je električno polje v bližnjem polju neposredna posledica nabojev in njih ločevanja v viru, je v elektromagnetnem sevanju električno polje samo in edino posledica spremembe v lokalnem magnetnem polju. Procesi, po katerih pride do električnih in magnetnih polj, imajo drugačno odvisnost od razdalje, kot pa to velja za dipole pri električne in magnetne dipole pri bližnjih poljih. Iz tega razloga EM sevanje prevladuje po moči "daleč" od vira.
Model delcev in kvantna teorija