electromagnetische

Elektromagnetische Phänomene umfassen elektrische Felder, magnetische Felder und elektromagnetische Strahlung. In der klassischen Elektrodynamik werden sie durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben, die elektrische Ladungen, Feldänderungen und Ströme verknüpfen. Wichtige Grundgleichungen sind das Gaußsche Gesetz, das das Verhältnis von elektrischem Feld zu Ladungsverteilung festlegt, das Gauss’sche Gesetz für magnetische Felder, das Faradaysche Induktionsgesetz und das Amperesche Gesetz mit der Verschiebungsstromkomponente. Aus ihnen folgt, dass sich Felder gegenseitig beeinflussen und dass sich elektromagnetische Wellen im Vakuum mit der Lichtgeschwindigkeit c ausbreiten.

Elektromagnetische Wellen bilden ein Kontinuum des Spektrums, das Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, X- und Gammastrahlung umfasst. Die Frequenz und Wellenlänge stehen in einer Beziehung zur Energie der Photonen, und auf der Quantenebene erklärt die Quanten-Elektrodynamik die Wechselwirkungen zwischen Feldern und Materie. Die elektromagnetische Theorie verbindet Licht mit anderen Feldphänomenen und liefert so eine einheitliche Beschreibung von elektrischen, magnetischen und optischen Prozessen.

Anwendungen und Bedeutung der elektromagnetischen Theorie sind breit gefächert: Kommunikationstechnologien wie Funk und Glasfasern basieren darauf, Energie und Information durch Felder zu übertragen; Energieübertragung, Motoren und Transformatoren beruhen auf elektromagnetischen Prozessen; Bildgebung und Optik nutzen Lichtwechselwirkungen in Materie (z. B. Röntgen, MRT, Linsen). Historisch führte James Clerk Maxwell zur Vereinigung von Elektrizität und Magnetismus, während Experimente von Heinrich Hertz die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen bestätigten; die moderne Physik ergänzt die klassische Beschreibung durch Quanten- und Relativitätstheorie.