Lo spettro elettromagnetico è costituito dalla totalità di tutte le radiazioni elettromagnetiche. Costituito da fotoni, tutto nello spettro elettromagnetico è talvolta indicato come luce, sebbene la parola a volte si riferisca solo alla porzione visibile dall’uomo dello spettro elettromagnetico.
I fotoni hanno alcune caratteristiche di una particella e alcune di un’onda. Ad esempio, hanno una lunghezza d’onda. La lunghezza d’onda di un fotone varia da molte volte più piccola di un diametro atomico alla larghezza della terra. Tutta la radiazione che fa parte dello spettro elettromagnetico ha tre proprietà fondamentali: frequenza o lunghezza d’onda, intensità e polarizzazione. L’ultima proprietà, che si riferisce all’angolo dell’onda elettromagnetica, non può essere rilevata dall’occhio umano, sebbene le api possano percepirla.
Tutta la radiazione elettromagnetica viaggia alla velocità della luce, anche se un materiale interposto della giusta composizione può rifletterla, rallentarla o assorbirla. La fonte primaria di radiazione dello spettro elettromagnetico sulla terra proviene dal sole, sebbene molti processi possano crearla, comprese varie forme di vita fosforescenti.
L’elettromagnetismo può essere pensato come una perturbazione oscillante nel campo elettromagnetico. Lo spettro elettromagnetico è costituito da tutte le possibili perturbazioni. Possiamo vederne solo una piccola parte: luce con una lunghezza d’onda compresa tra circa 400 nanometri e circa 750 nanometri. Forse non sorprendentemente, questa è la lunghezza d’onda della luce che si riversa in grandi quantità dal sole e i nostri sistemi visivi si sono evoluti per percepirla. L’acronimo ROYGBIV è talvolta usato per descrivere i colori visibili dall’uomo dello spettro elettromagnetico, in ordine dalla frequenza più bassa alla frequenza più alta: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola.
Il tipo di radiazione elettromagnetica con una lunghezza d’onda maggiore di quella del colore rosso si chiama infrarosso, ed è emessa da tutti gli oggetti che rilasciano calore. L’infrarosso varia in lunghezza d’onda da circa 750 nanometri fino a un millimetro. Dopo gli infrarossi ci sono le microonde, con una lunghezza d’onda compresa tra circa un millimetro e circa 30 centimetri (12 pollici). Questi sono usati in un forno a microonde. Le onde radio includono qualsiasi cosa con una lunghezza d’onda più lunga delle microonde. Questi hanno la maggiore capacità di penetrare nell’atmosfera terrestre e quindi sono estremamente importanti per la tecnologia delle comunicazioni.
Le radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d’onda inferiori rispetto alla luce visibile includono l’ultravioletto, seguito dai raggi X, quindi dai raggi gamma. I raggi gamma sono un tipo di raggio cosmico e possono avere energie estremamente elevate. I raggi gamma possono avere energie molto più alte di qualsiasi altra cosa prodotta nei nostri acceleratori di particelle e le loro lunghezze d’onda possono essere piccole quanto una singola particella subatomica.