El concepto conocido como teoría de ondas electromagnéticas se originó con el trabajo de James Clerk Maxwell y Heinrich Hertz. Según las ecuaciones eléctricas y magnéticas postuladas por Maxwell, los campos electromagnéticos se asemejan a una onda tanto en estructura como en acción. Las ondas electromagnéticas coinciden con la medición de la velocidad de la luz, convirtiendo la luz en una onda electromagnética en sí misma.
Los campos eléctricos varían espacialmente y generan un campo magnético que varía en el tiempo. Asimismo, los campos magnéticos harán lo mismo con los campos eléctricos, haciendo que los dos conceptos funcionen al unísono. Juntos, los dos campos oscilarán y crearán una onda electromagnética.
Las propiedades físicas de la teoría de ondas electromagnéticas toman la forma de electrodinámica. Esta faceta de la teoría significa que cualquier campo electromagnético presente en el mismo espacio se considera un campo vectorial, una onda con dirección y longitud. Como tal, puede fusionarse con otros campos vectoriales. Por ejemplo, cuando una onda electromagnética impacta en una molécula, los átomos dentro de esa molécula comienzan a oscilar, emitiendo sus propias ondas electromagnéticas, impactando la onda original. Según la teoría de ondas electromagnéticas, esto provocará refracción, un cambio en la velocidad, o difracción, un cambio en la longitud de onda.
Dado que la luz es un tipo de onda electromagnética, la teoría determina que la oscilación de la luz no puede verse afectada por otros campos eléctricos o magnéticos estáticos. Sin embargo, las interacciones entre ciertos eventos exteriores, como la luz que viaja a través de un cristal, pueden tener un efecto. De acuerdo con la teoría de ondas electromagnéticas, los campos magnéticos que impactan la luz causarán el efecto Faraday y los campos eléctricos que impactan la luz causarán el efecto Kerr, una reducción de la velocidad de las ondas luminosas.
La frecuencia es un aspecto muy importante de esta teoría. La oscilación de la onda se mide en hercios, la unidad de frecuencia. Un hercio es igual a una oscilación por segundo. Cuando una onda electromagnética, como en el caso de la luz, crea ondas a diferentes frecuencias, se considera un espectro.
Las pequeñas partículas de energía llamadas fotones son las unidades básicas de la radiación electromagnética. A medida que viajan los fotones, la onda sigue y crea una frecuencia proporcional a la partícula. Los fotones son absorbidos por átomos que, a su vez, excitan a los electrones. Cuando el electrón alcanza un nivel de energía suficientemente alto, escapa a la atracción positiva del núcleo. Si el nivel de energía de los electrones disminuye, se emite un fotón de luz.
La teoría de las ondas electromagnéticas establece que cualquier aceleración de una carga eléctrica o cambio en el campo magnético produce radiación. Esta radiación puede presentarse en forma de onda o de partícula. La velocidad, la longitud de onda y la frecuencia son los factores asociados con las ondas. Las partículas contienen energía individualizada igual a la frecuencia. Independientemente del tipo, la radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz en el vacío. Este hecho llevó a Albert Einstein a establecer la teoría de la relatividad.