光作为电磁辐射
尽管19世纪上半叶在理论和实验上取得了进步，建立了波光的性质和光的本质还没有被揭示——波振荡的身份仍然是一个谜。这种情况在19世纪60年代发生了戏剧性的变化，当时苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔，在一个分水岭的理论处理，统一的领域电，磁性,光学．在他的公式中电磁，麦克斯韦将光描述为传播电场和磁场的波。更一般地说，他预言了电磁辐射:耦合电场和磁场以波的形式以与已知速度相等的速度传播光速．1888年德国物理学家海因里希。赫兹成功地证明了长波长电磁波的存在，并表明它们的性质与较短波长的可见光是一致的。
电而且磁字段
当麦克斯韦开始他的合成时，电和磁的学科已经发展得很好了工作．英语的医生威廉·吉尔伯特在16世纪晚期开始了对磁现象的仔细研究。在18世纪晚期，对电现象的理解是由本杰明•富兰克林，查尔斯-奥古斯丁·库仑等。Simeon-Denis泊松，皮埃尔西蒙拉普拉斯,卡尔·弗里德里希·高斯对静电学和静磁学进行了强大的数学描述，至今仍适用。电效应和磁效应之间的第一个联系是由丹麦物理学家发现的汉斯·克里斯蒂安Ørsted1820年，他发现电流能产生磁力。不久之后，法国物理学家Andre-Marie安培发展了一个数学公式(安培定律)将电流与磁效应联系起来。1831年，伟大的英国实验主义者迈克尔·法拉第发现电磁感应，其中一片动人磁铁(更一般地说，一个变化的磁通量)引起电流在传导电路中。
法拉第的概念奠定了基础麦克斯韦方程．法拉第认为电荷在产生字段它们在空间中延伸，并将电力和磁力传递给其他遥远的电荷。电场和磁场的概念是电磁学理论的核心，因此它需要一些解释。一个场用于表示其值从空间的一点变化到另一点的任何物理量。例如，温度的地球的大气有明确的价值地球表面以上的每一点;因此，要完全指定大气温度，就需要指定数字的分布——每个空间点都有一个。温度“场”只是这些数字的数学计算;它可以表示为空间坐标的函数。温度场的值也可以随时间变化;因此，场更一般地表示为空间坐标和时间的函数:T（x，y，z，t),T是温度场，x，y,z是空间坐标，和t是时间。
温度是标量场的一个例子;它的完整规范只要求每个空间点有一个数字。向量另一方面，场描述了在空间中每一点都有方向和大小的物理量。一个熟悉的例子是速度字段流体．电场和磁场也是矢量场;的电场写为E（x，y，z，t)及磁场作为B（x，y，z，t）.
麦克斯韦方程
19世纪60年代初，麦克斯韦完成了对电和磁现象的研究。他提出了一个数学公式，在这个公式中，空间中所有点的电场和磁场的值都可以通过了解场的来源来计算。到了法拉第时代，人们已经知道电荷是电场的来源，而电流(运动中的电荷)是磁场的来源。法拉第的电磁感应说明了电场的第二种来源——变化磁场。麦克斯韦在他的理论发展中迈出了重要一步，他假设变化的电场是磁场的来源。在它的现代形式，麦克斯韦的电磁理论表示为四偏微分方程对于田野E而且B．被称为麦克斯韦方程，这四个关于场与源的表述，以及场对电荷的作用力的表达式，构成经典电磁学的全部。
电磁波和电磁波谱
电磁波
麦克斯韦对电场和磁场的四个方程进行了处理，得到了场的波动方程，其解是行谐波。虽然数学处理是详细的，但波的潜在起源可以定性地理解:变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。这意味着一个的可能性电磁场变化的电场不断产生变化的磁场，反之亦然。
电磁波并不代表物理位移传播通过机械的媒介声音和水波;相反，它们描述了电场和磁场强度中的传播振荡。麦克斯韦波动方程表明，波的速度，标记c，是由静电定律和静磁定律中常数的组合决定的，用现代符号表示:
在ε0,介电常数的自由空间，实验确定的值为8.85 × 10−12平方库仑每牛顿平方米，μ0,磁导率自由空间的值为1.26 × 10−6牛顿平方秒每平方库仑。计算速度，约3 × 108米每秒，与已知的光速一致。在1864年的一次演讲中英国皇家学会解析:答案为A动力电磁场理论"麦克斯韦断言:
我们有充分的理由得出这样的结论:光本身，包括辐射热而其他辐射，如果有的话，是一种以波的形式出现的电磁干扰传播通过电磁场，根据电磁定律。
麦克斯韦的成就是人类历史上最伟大的进步之一物理．对于19世纪晚期的物理学家来说，对光的研究变成了对电磁现象的研究——电、磁和光学领域被统一在一个宏伟的设计中。自19世纪60年代以来，由于光的发现，对光的理解发生了一些深刻的变化量子力学在自然界中，麦克斯韦的电磁波模型仍然完全适用于许多目的。