golven waarbij zich een elektrische- en magnetische veldsterkte in onderlinge samenhang van plaats tot plaats voortplanten. De mogelijkheid van het bestaan van dergelijke golven in de vrije ruimte volgt uit de theorie van J.C.
Maxwell over het elektromagnetisme.Een wezenlijk punt van deze theorie is de onderstelling dat niet alleen een gewone elektrische stroom een magnetische werking uitoefent, maar dat ook de verschuivingsstroom, die ontstaat als de elektrische veldsterkte in enig punt van de ruimte verandert, met magnetische werkingen gepaard gaat. Omgekeerd volgt uit de theorie van de inductiestromen, dat elke verandering van een magnetisch veld oorzaak is van het ontstaan van elektrische velden. Wanneer nu ergens een snel wisselend elektrisch veld optreedt, zoals bij een vonk, dan ontstaat hierdoor in de omgeving een snel wisselend magnetisch veld, dat op zijn beurt weer aanleiding geeft tot een snel wisselend elektrisch veld, en zo ontstaan van plaats tot plaats zich voortplantende golven die men elektromagnetische golven noemt. Het eenvoudigste geval is dat van de vlakke elektromagnetische golf, die o.a. optreedt op grote afstand van de bron waar de golven ontstaan. De voortplantingssnelheid van de golven is in de vrije ruimte 300000 km/s, en wel onafhankelijk van het aantal trillingen, dat per seconde wordt uitgevoerd. De golven zijn transversaal, d.w.z. de elektrische en magnetische veldsterkte staan loodrecht op de richting van voortplanting; bovendien zijn de richtingen van de elektrische en magnetische veldsterkte onderling loodrecht.
Minder eenvoudig, maar in de praktijk belangrijk, zijn de bolvormige elektromagnetische golven, die ontstaan in de buurt van de bron, d.i. de antenne van het zendstation. In beginsel is dit een verticale draad, waarin een snel heen en weer gaande elektrische stroom wordt opgewekt. Denkt men zich voorlopig zulk een draad D geheel vrij verticaal in de ruimte opgesteld (afb.2). In de directe omgeving van D zijn de elektromagnetische golven zeer onoverzichtelijk: de golven zijn daar niet geheel transversaal, terwijl de elektrische en magnetische veldsterkten daar ook niet meer in fase zijn. Op wat grotere afstand van D wordt dit eenvoudiger: men krijgt bolvormige, transversale golven, die zich van D uit voortplanten en wel het sterkst in de richtingen loodrecht op D (hier dus horizontaal), maar niet in de richting van D.
Afb.2 geeft een momentopname van de elektrische krachtlijnen, die in dit geval optreden, afb.3 geeft de magnetische krachtlijnen, voor zover die liggen in het horizontale vlak door het midden van D. Deze magnetische krachtlijnen zijn cirkelvormig. Let men in afb.2 en 3 op de richting van de pijlen, dan blijkt dat men, van D uit buitenwaarts gaande, beurtelings op plaatsen komt waar de veldsterkte naar de ene kant en naar de tegengestelde kant gericht is, evenals bij de golven van afb.1. Het hele krachtlijnenbeeld beweegt met een snelheid van 300000 km/s van D uit buitenwaarts; zolang de wisselstroom in D blijft aanhouden, worden van binnen uit steeds nieuwe krachtlijnen gevormd, die de verdwijnende vervangen. Hoe verder een punt van D verwijderd is, des te kleiner zijn daar de elektrische en magnetische veldsterkten; deze zijn nl. omgekeerd evenredig met de afstand tot de bron D.
Afb.4 geeft het elektrisch krachtlijnenbeeld voor het geval dat men de aarde als een goed geleidend plat vlak beschouwt. Denkt men zich dit platte vlak vervangen door een bolvormig vlak met grote straal, dan voegt zich, althans bij grote golflengten, het hele krachtlijnenbeeld naar de vorm van dit vlak. Radioseinen op de lange golf volgen het aardoppervlak over grote afstanden, althans voor zover de aarde als een goede elektrische geleider beschouwd mag worden. Bij slecht geleidende delen van de aarde komen de krachtlijnen niet meer, zoals in afb. 4, loodrecht op de aardoppervlakte, en wordt de hele toestand veel ingewikkelder. Bij radiogolven met kleine golflengte treedt het volgen van de aardoppervlakte op de achtergrond en men heeft dan te doen met vrije elektromagnetische golven. Door terugkaatsing tegen goed geleidende hoge luchtlagen kunnen ook deze dan toch nog grote afstanden overbruggen.
Het uitstralend vermogen van een antenne van een zendstation is des te groter naarmate de antenne langer is en de frequentie groter. Niet alleen de aarde, maar ook andere goede geleiders kunnen dienen, om elektromagnetische golven langs bepaalde banen te voeren, b.v. twee evenwijdige geleidende draden (afkomstig van de Oostenrijker E.Lecher); als deze draden voldoende dik zijn en een niet te klein geleidingsvermogen hebben, vindt men als voortplantingssnelheid van de elektromagnetische golven langs deze draden hetzelfde als bij vrije elektromagnetische golven. De reden hiervan is, dat het eigenlijke mechanisme der voortplanting zich niet in de draden, maar in de ruimte daartussen afspeelt. Een draadsysteem van Lecher straalt geen energie naar buiten uit.
De eigenschappen van de langs elektrische weg opgewekte elektromagnetische golven zijn door H.R. Hertz uitvoerig onderzocht. Reden waarom deze ook wel Hertzse golven worden genoemd. Voor het opwekken van de elektromagnetische golven gebruikte hij een oscillator. Als middel om de aanwezigheid van een elektromagnetische trillingstoestand in een punt van de ruimte aan te tonen, gebruikte hij een naar hem genoemde resonator, d.i. een bijna gesloten cirkelvormige keten, die dezelfde trillingstijd heeft als de er op vallende elektromagnetische golven. Brengt men de resonator in de juiste stand op een plaats waar elektromagnetische golven lopen, dan ziet men vonkjes overspringen. Tegenwoordig gebruikt men als ‘ontvanger’ een recht draadje: zet men dit in de richting van de snel wisselende elektrische veldsterkte dan ontstaat daarin een wisselstroom; deze wordt omgezet in een gelijkstroom, die met een gevoelige galvanometer wordt gemeten.
Laat men elektromagnetische golven tegen een metalen scherm terugkaatsen, dan ontstaan staande golven. Met een resonator als beschreven, kan men de buiken en de knopen hierin precies aanwijzen en daaruit de golflengte afleiden. Weet men tevens het aantal trillingen per seconde, dan kan men hieruit de voortplantingssnelheid van de elektromagnetische golven berekenen (300000 km/s). Het feit dat deze voortplantingssnelheid nauwkeurig gelijk is aan die van het licht en aan die van de daarbij aansluitende warmtestralen, gevoegd bij het feit dat de Hertzse golven op soortgelijke wijze worden teruggekaatst en gebroken als lichtstralen, pleit voor de veronderstelling, dat Hertzse golven, lichtstralen en warmtestralen in wezen hetzelfde zijn.
Zeer duidelijk blijkt dit ook uit het volgende: terwijl Hertz golven gebruikte van ca. 1 m lengte, hebben latere onderzoekers, door het opvoeren van het trillingsgetal, elektromagnetische golven met veel kleinere golflengte, tot 0,1 mm, tot stand gebracht, hetgeen reeds minder is dan de grootste bij warmtestralen waargenomen golflengte (0,3 mm). Er is gebleken dat de langs elektrische weg verkregen golven met kleinste golflengte ook warmtewerking hebben en dat de warmtestralen met grote golflengte ook elektrische eigenschappen hebben. Dit bewijst, dat beide soorten golven in wezen gelijk zijn, en daarmee de juistheid der elektromagnetische lichttheorie.
Elektromagnetische golven met een golflengte van enkele centimeters (b.v. 3 cm) worden veel als elektromagnetische golven benaming golflengtegebied radiogolven 10000-0,01 m Hertzse golven ca. 1 m radargolven ca. 3 cm microgolven 10—0,1 mm infrarode stralen 100—0,8 |xm zichtbaar licht 0,8-0,4 |xm ultraviolet licht 0,4—0,01 p,m röntgenstralen 10—0,01 nm y-stralen 10-0,1 pm kosmische stralen <0,1 pm radarstralen gebruikt. Het grote praktische belang van juist dit golflengtegebied is gelegen in een combinatie van twee feiten: enerzijds is deze golflengte groot genoeg om, evenals radiogolven, een voldoend doordringingsvermogen te geven (b.v. door mist), aan de andere kant is de golflengte klein genoeg om apparatuur met betrekkelijk kleine spiegels mogelijk te maken, evenals bij zoeklichten en vuurtorenlichten.
