Bằng phương pháp toán học, Macxoen đã chứng minh rằng điện từ trường do một điện tích điểm dao động theo phương thẳng đứng tại một điểm sinh ra sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Sóng đó được gọi là sóng điện từ. Người ta nói rằng điện tích dao động đã bức xạ ra sóng điện từ. Nếu xét theo một phương truyền Ox, sóng điện từ là sóng ngang có thành phần điện dao động theo phương thẳng đứng và thành phần từ dao động theo phương nằm ngang. Tần số sóng điện từ bằng tần số của điện tích dao động và vận tốc của nó trong chân không bằng vận tốc ánh sáng trong chân không.

Theo lí thuyết của Macxoen, năng lượng của sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số.

Macxoen tin tưởng sâu sắc vào lí thuyết của mình, nhưng chưa thực hiện được sự bức xạ sóng điện từ.

2. Tính chất sóng điện từ

Mười năm sau khi Macxoen mất, Hecxơ là người đầu tiên phát được sóng điện từ bằng cách tạo ra những xung điện biến thiên rất nhanh giữa hai điểm nối với hai bản của một tụ điện cao thế. Ông đã nghiên cứu tính chất của các sóng điện từ mà ông đã phát ra, và thấy rằng chúng cũng có tính chất giống như tính chất các sóng cơ học đã biết. Chúng phản xạ được trên các mặt kim loại. Chúng giao thoa được với nhau. Khi cho một kim loại, Hecxow đã tạo ra được các sóng dừng. Nhờ các sóng dừng, Hecxơ đo được bước sóng, và biết tần số của các xung điện, ông tìm được vận tốc sóng điện từ bằng công thức . Kết quả tìm được là , phù hợp với những tiên đoán lí thuyết của Macxoen.

Ngày nay, người ta đã biết rằng sóng điện từ có đầy đủ các tính chất như sóng cơ học, nhưng sóng cơ học, truyền đi trong những môi trường đàn hồi, còn sóng điện từ thì tự nó truyền đi mà không cần nhờ đến sự biến dạng của một môi trường đàn hồi nào cả, vì vậy nó truyền được cả trong chân không.

3. Sóng điện từ và thông tin vô tuyến

Sóng điện từ hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong thông tin vô tuyến truyền thanh và truyền hình, cũng như trong một số lĩnh vực khác như vô tuyến định vị (rađa), thiên văn vô tuyến, điều khiển bằng vô tuyến... Sóng điện từ được đặc trưng bằng tần số hoặc bằng bước sóng. Giữa bươcsongs (đo bằng mét) và tần số (đo bằng hec) của sóng điện từ có hệ thức:

(4.11)

Những dao động điện từ có tần số hàng chục và hàng trăm hec bức xạ rất yếu. Sóng điện từ của chúng không có khả năng truyền đi xa. Trong thông tin vô tuyến, người ta sử dụng những sóng có tần số từ hàng nghìn hec trở lên, gọi là sóng vô tuyến. Các sóng vô tuyến được phân thành các loại như sau:

Sóng dài và sóng cực dài là sóng có tần số 3-300kHz và bước sóng 100-1km

Sóng trung là sóng có tần số 0,3-3MHz và bước sóng 1000-100m

Sóng ngắn là sóng có tần số 3-30MHz và bước sóng 100-10m

Sóng cực ngắn là sóng có tần số 30-30000MHz và bước sóng 10-0,01m

Như đã nói ở trên, sóng càng ngắn (tức là tần số càng cao) thì năng lượng sóng càng lớn. Các sóng dài ít bị nước hấp thụ. Chúng được dùng để thông tin dưới nước, và ít được dùng để thông tin trên mặt đất, vì năng lượng của chúng thấp, không truyền được đi xa.

Các sóng trung truyền được theo bề mặt của trái đất. Ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh, nên không truyền được xa (tần điện li là tầng khí quyển ở độ cao từ 50km trở lên, chứa rất nhiều hạt tích điện là các electron và các loại ion). Ban đêm, tâng điện li phản xạ các sóng trung nên chúng truyền được xa. Vì vậy ban đêm nghe dài bằng sóng trung rõ hơn ban ngày.

Các sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung. Chúng được tâng điện li phản xạ về mặt đát, mặt đất phản xạ lại lần thứ hai tầng điện li phản xạ lần thứ ba v.v.. . Vì vậy một đài phát sóng ngắn với công suất lớn có thể truyền sóng đi mọi địa điểm trên mặt đất.

Các sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li hấp thụ hoặc phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng, và được dùng trong thông tin vũ trụ. Vô tuyến truyền hình dùng các sóng cực ngắn, không truyền được xa trên mặt đất. Muốn truyền hình đi xa, người ta phải làm các đài tiếp sóng trung gian, hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát rồi phát trở về Trái Đất theo một phương nhất định.