โพลาไรเซชันของคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้า

โพลาไรเซชัน (Polarization) 

ปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง แสดงสมบัติความเป็นคลื่นของแสง แต่ไม่สามารถสรุปได้ว่าแสงเป็นคลื่นตามยาว หรือ คลื่นตามขวาง สำหรับปรากฏการณ์ที่แสดงให้เห็นว่า แสงเป็นคลื่นตามขวาง คือ ปรากฏการณ์โพลาไรเซชัน ทั้งนี้เนื่องจากคลื่นตามยาวจะไม่แสดงปรากฏการณ์นี้

กล่าวได้ว่าปรากฏการณ์โพลาไรเซชัน คือปรากฎการณ์ที่คลื่นมีระนาบการสั่นในระนาบใดระนาบหนึ่งเพียงระนาบเดียว ซึ่งจะเกิดเฉพาะในคลื่นตามขวาง 

แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่สั่นตั้งฉากกันในระนาบที่ตั้งฉากกับทิศการแผ่ของคลื่น ทิศการสั่นของสนามไฟฟ้า Ḕ กำหนดให้เป็นทิศของโพลาไรเซชัน แสงธรรมดาที่ไม่โพลาไรส์ (unpolarized light) ประกอบด้วยเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าที่สั่นในทุกทิศทาง และอยู่บนระนาบที่ตั้งฉากกับทิศทางการแผ่ของคลื่น แสงโพลาไรส์ (polarized light) จะประกอบด้วยสนามไฟฟ้า ซึ่งสั่นในแนวใดแนวหนึ่งเท่านั่น เช่น ในแนวดิ่ง แนวราบ เป็นต้น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีเวกเตอร์สนามไฟฟ้า () สั่นอยู่ในทิศทางเดียว ทิศของสนามไฟฟ้านี้เรียกว่าเป็นทิศโพลาไรเซชันของคลื่น กรณีที่คลื่นมีสนามไฟฟ้าสั่นอยู่ในหลายทิศทางจะเป็นคลื่น

แบบไม่โพลาไรซ์  ดังแสดงในภาพ

 การสั่นของเวกเตอร์สนามไฟฟ้า (a) หลายทิศทาง (b) ทิศทางเดียวหรือเชิงระนาบ

เมื่อแสงไม่โพลาไรซ์ผ่านแผ่นโพลารอยด์ที่มีโมเลกุลของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ฝังอยู่ในเนื้อพลาสติก สนามไฟฟ้าที่มีทิศตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุล จะผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกไปได้ ส่วนสนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุล จะถูกโมเลกุลดูดกลืน ต่อไปจะเรียกแนวที่ตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลนี้ว่าทิศของโพลาไรซ์ ดังนั้นสรุปได้ว่า

1. แสงที่สนามไฟฟ้ามีทิศขนานกับทิศของโพลาไรซ์ สามารถผ่านแผ่นโพลารอยด์ได้
2. แสงที่สนามไฟฟ้ามีทิศตั้งฉากกับทิศของโพลาไรซ์ จะถูกแผ่นโพลารอยด์ดูดกลืน

สนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับทิศของโพลาไรซ์ จะผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกมาดังรูป 7 ดังนั้นแสงที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกมาเป็น

แสงโพลาไรซ์ในแนวดิ่ง

เมื่อให้แสงไม่โพลาไรซ์ผ่านแผ่นโพลารอยด์สองแผ่นที่วางขนานกัน ขณะหมุนแผ่นโพลารอยด์แผ่นที่หนึ่งความสว่าง

ของแสงที่ผ่านโพลารอยด์แผ่นที่สองจะเปลี่ยนไป ความสว่างของแสงจะมากที่สุด เมื่อทิศของโพลาไรซ์ของแผ่น

โพลารอยด์ทั้งสองอยู่ขนานกันและความสว่างน้อยที่สุด เมื่อทิศของโพลาไรซ์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองตั้งฉากกัน

ดังรูป 8  (ถ้าแผ่นโพลารอยด์มีคุณภาพดีมาก จะไม่มีแสงผ่านออกมาเลย)แสงที่สะท้อนจากผิววัตถุโดยมีมุม

ตกกระทบพอเหมาะเป็นแสงโพลาไรซ์ เพราะทิศของสนามไฟฟ้าของแสงโพลาไรซ์มีทิศการเปลี่ยนแปลงกลับไปมาในแนวเดียว 

เมื่อหมุนแผ่นโพลารอยด์ในจังหวะที่ทิศของโพลาไรซ์ขนานกับทิศการเปลี่ยนแปลงกลับไปมาของสนามไฟฟ้า แสงก็ผ่านออกมาทำให้เห็นสว่าง แต่ถ้าทิศทั้งสองตั้งฉากกัน แสงจะดูดกลืนทำให้มืด

สำหรับแสงไม่โพลาไรซ์ที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ซึ่งหมุนครบรอบ ความสว่างไม่เปลี่ยนแปลงคลื่นแสงที่ไม่โพลาไรซ์

สามารถทำให้โพลาไรซ์ได้ด้วยกระบวนการ

1. การสะท้อน (Reflection)
2. การหักเหซ้อน (Double Refraction)
3. การกระเจิง (Scattering)

โพลาไรเซชันโดยการสะท้อน

รูป 7 การสะท้อน (a) กรณีทั่วไป (b) กรณีที่สะท้อนเป็นแสงโพลาไรซ์

เมื่อแสงที่ไม่โพลาไรซ์ตกกระทบผิวรอยต่อระหว่างตัวกลางที่มีดัชนีหักเห n1 และ  n2 ดังรูป 7  แสงที่สะท้อนจะเป็นแสงโพลาไรซ์ได้ เมื่อมุมระหว่างรังสีสะท้อนกับรังสีหักเหเป็นมุมฉาก  จากรูป 7

                                                                        

เรียกว่า Brewster's law สามารถใช้หาค่าดัชนีหักเหของวัสดุ โดยการวัดค่ามุมโพลาไรซ์ค่าเดียวเท่านั้น

โพลาไรเซชันโดยการหักเห

เมื่อแสงผ่านเข้าไปในแก้ว แสงจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากันทุกทิศทาง เพราะแก้วมีดรรชนีหักเหเพียงค่าเดียว แต่เมื่อแสงผ่านเข้าไปในผลึกแคลไซต์หรือควอตซ์ แสงจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากันทุกทิศทาง ด้วยเหตุนี้แสงที่ผ่านแคลไซต์จึงหักเหออกเป็น 2 แนว (double diffraction หรือ birefringence) ดังรูป 18.22 รังสีหักเหทั้งสองแนวเป็นแสงโพลาไรส์ โดยมีสนามไฟฟ้าของรังสีหักเหแต่ละรังสีตั้งฉากกัน ซึ่งแสดงด้วยลูกศรและจุด รังสีที่แทนด้วยจุด เรียกว่า รังสีธรรมดา (ordinary ray) มีอัตราเร็วเท่ากันทุกทิศทาง รังสีที่แทนด้วยลูกศร เรียกว่า รังสีพิเศษ (extraordinary ray) มีอัตราเร็วในผลึกต่างกันในทิศที่ต่างกัน

แสงโพลาไรส์โดยการหักเหสองแนว

โพลาไรเซชันโดยการกระเจิงของแสง

เมื่อแสงอาทิตย์ผ่านเข้ามาในบรรยากาศของโลก แสงจะกระทบโมเลกุลของอากาศหรืออนุภาคในบรรยากาศ อิเล็กตรอนในโมเลกุลจะดูดกลืนแสงที่ตกกระทบนั้น และจะปลดปล่อยแสงนั้นออกมาอีกครั้งหนึ่งในทุกทิศทาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระเจิงของแสง ซึ่งได้ศึกษามาแล้วในบทเรียนเรื่องแสง โดยศึกษาผลของการกระเจิงที่ทำให้เห็นท้องฟ้าเป็นสีต่างๆ

               - แสงจากท้องฟ้ามีโพลาไรเซชันหรือไม่

 แสงโพลาไรส์จากการกระเจิงของแสง

จากรูป แสงอาทิตย์ซึ่งเป็นแสงไม่โพลาไรส์กระทบโมเลกุลของอากาศ สนามไฟฟ้าของแสงจะทำให้อิเล็กตรอนในโมเลกุลเคลื่อนที่ คล้ายกับการเคลื่อนที่กลับไปมาของประจุไฟฟ้าในสายอากาศ แต่มีรูปแบบการเคลื่อนที่ซับซ้อนกว่า อาจถือได้ว่าแสงอาทิตย์มีแนวของสนามไฟฟ้าในแนวดิ่งและแนวระดับดังรูป เมื่อแสงที่มีสนามไฟฟ้าในแนวระดับกระทบโมเลกุลของอากาศ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปมาในแนวระดับ และในขณะเดียวกันสนามไฟฟ้าในแนวดิ่ง ก็จะทำให้อิเล็กตรอนในโมเลกุลของอากาศเคลื่อนที่ไปมาในแนวดิ่ง อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในแนวระดับจะให้แสงโพลาไรส์ในแนวระดับ ดังรูป  ส่วนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในแนวดิ่งจะให้แสงโพลาไรส์ในแนวดิ่ง (ไม่ได้แสดงในรูป) เราสามารถตรวจสอบแสงโพลาไรส์นี้ได้ โดยให้ผู้สังเกตมองท้องฟ้าผ่านแผ่นโพลารอยด์ แล้วหมุนแผ่นโพลารอยด์ไปรอบๆ จะพบว่าความสว่างของแสงเปลี่ยนไป แสดงว่าแสงจากท้องฟ้าส่วนหนึ่งมีแสงโพลาไรส์ปนอยู่ด้วย

ความรู้เรื่องโพลาไรเซชันของแสง ได้นำไปใช้ในการผลิตแว่นตาโพลารอยด์เพื่อช่วยลดปริมาณแสงสะท้อนจากวัตถุมาเข้าตา รวมทั้งมีการนำแผ่นโพลารอยด์ไปใช้กับกล้องถ่ายรูป

สเปกตรัมคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่อเนื่องกันเป็นช่วงกว้างเราเรียกช่วงความถี่เหล่านี้ว่า "สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า" และมีชื่อเรียกช่วงต่าง ๆ ของความถี่ต่างกันตามแหล่งกำเนิดและวิธีการตรวจวัดคลื่น

                                  สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 

1. คลื่นวิทยุ

– ผลิตจากอุปกรณ์อิเลคโทรนิคส์โดยวงจรออสซิลเลเดอร์
– มีความถี่ในช่วง 10^4 – 10^9 เฮิร์ตซ์
– ใช้ในการสื่อสาร ส่งกระจายเสียงโดยใช้คลื่นฟ้าและคลื่นดิน
– สามารถเลี้ยวเบนผ่านสิ่งกีดขวางที่มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่นได้
– โลหะมีสมบัติในการสะท้อนและดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี ดังนั้นคลื่นวิทยุจังผ่านไม่ได้
– การกระจายเสียงออกอากาศมีทั้งระบบ F.M. และ A.M.

1.1    ระบบเอเอ็ม (A.M. = amplitude modulation)
ระบบเอเอ็ม มีช่วงความถี่ 530 – 1600 kHz สื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงผสมเข้าไปกับคลื่นวิทยุเรียกว่า “คลื่นพาหะ” โดยแอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียง
ในการส่งคลื่นระบบ A.M. สามารถส่งคลื่นได้ทั้งคลื่นดินเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงขนานกับ ผิวโลกและคลื่นฟ้าโดยคลื่นจะไปสะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แล้วสะท้อนกลับลงมา จึงไม่ต้องใช้สายอากาศตั้งสูงรับ

สรุป      A.M. ( Amplitude Moduration)
•    เป็นการผสมสัญญานเสียงเข้ากับคลื่นพาหะโดยที่สัญญาณเสียงจะไปบังคับให้แอมปลิจูดของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลง
•    ความถี่ 530-1600 กิโลเฮิร์ตซ์
•    สะท้อนกับบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้ดี

1.2    ระบบเอฟเอ็ม (F.M. = frequency modulation)

ระบบเอฟเอ็ม มีช่วงความถี่ 88 – 108 MHz (เมกะเฮิรตซ์) สื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงผสมเข้ากับคลื่นพาหะ โดยความถี่ของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียงในการส่งคลื่นระบบ F.M. ส่งคลื่นได้เฉพาะคลื่นดินอย่างเดียว ถ้าต้องการส่งให้คลุมพื้นที่ต้องมีสถานีถ่ายทอดและเครื่องรับต้องตั้งเสา อากาศสูง ๆ รับ

สรุป  F.M. (Frequency Moduration)
•    เป็นการผสมสัญญานเสียงเข้ากับคลื่นพาหะโดยที่สัญญานเสียงจะไปบังคับให้ความถี่ของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลง
•    ความถี่ 88-108 เมกะเฮิร์ตซ์

2. คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ

คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟมีความถี่ช่วง 10^8 – 10^12 Hz มีประโยชน์ในการสื่อสาร แต่จะไม่สะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แต่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปนอกโลก ในการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จะต้องมีสถานีถ่ายทอดเป็นระยะ ๆ เพราะสัญญาณเดินทางเป็นเส้นตรง และผิวโลกมีความโค้ง ดังนั้นสัญญาณจึงไปได้ไกลสุดเพียงประมาณ 80 กิโลเมตรบนผิวโลก อาจใช้ไมโครเวฟนำสัญญาณจากสถานีส่งไปยังดาวเทียม แล้วให้ดาวเทียมนำสัญญาณส่งต่อไปยังสถานีรับที่อยู่ไกล ๆ เนื่องจากไมโครเวฟจะสะท้อนกับผิวโลหะได้ดี จึงนำไปใช้ประโยชน์ในการตรวจหาตำแหน่งของอากาศยาน เรียกอุปกรณ์ดังกล่าวว่า เรดาร์ โดยส่งสัญญาณไมโครเวฟออกไปกระทบอากาศยาน และรับคลื่นที่สะท้อนกลับจากอากาศยาน ทำให้ทราบระยะห่างระหว่างอากาศยานกับแหล่งส่งสัญญาณไมโครเวฟได้

สรุป  ความถี่ 10^8 – 10^12 เฮิรตซ์

•    ไม่สะท้อนกับบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์จึงส่งเป็นเส้นตรงแล้วใช้สถานีถ่ายทอดเป็นระยะ
หรือใช้คลื่นไมโครเวฟนำสัญญาณโทรทัศน์ไป  ยังดาวเทียม
•    คลื่นโทรทัศน์มีความยาวคลื่นสั้นจึงเลี้ยวเบนผ่านสิ่งกีดขวางใหญ่ๆ เช่น รถยนต์ หรือเครื่องบินไม่ได้
ดังนั้นจะเกิดการสะท้อนกับเครื่องบิน กลับมาแทรกสอดกับคลื่นเดิม ทำให้เกิดคลื่นรบกวนได้
•    ไมโครเวฟสะท้อนโลหะได้ดี จึงใช้ทำเรดาห์

3. รังสีอินฟาเรด (infrared rays)

รังสีอินฟาเรดมีช่วงความถี่ 10^11 – 10^14 Hz หรือความยาวคลื่นตั้งแต่ 10^-3 – 0.3เมตร ซึ่งมีช่วงความถี่คาบเกี่ยวกับไมโครเวฟ รังสีอินฟาเรดสามารถใช้กับฟิล์มถ่ายรูปบางชนิดได้ และใช้เป็นการควบคุมระยะไกลหรือรีโมทคอนโทรลกับเครื่องรับโทรทัศน์ได้

สรุป
•     ความถี่ 10^11 – 10^18
•    ตรวจรับได้ด้วยประสาทสัมผัสทางผิวหนัง หรือ ฟิล์มถ่ายรูปชนิดพิเศษ
•    สิ่งมีชีวิตแผ่ออกมาตลอดเวลาเพราะเป็นคลื่นความร้อน
•    ใช้ในการสื่อสาร เช่น ถ่ายภาพพื้นโลกจากดาวเทียม, ใช้เป็นรีโมทคอนโทรลของเครื่องวิทยุและโทรทัศน์ และใช้ควบคุมจรวดนำวิถี
•    ใช้เป็นพาหะนำสัญญาณในเส้นใยนำแสง (optical fiber)

4. แสง (light)

แสงมีช่วงความถี่ 10^14Hz หรือความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประสาทตาของมนุษย์รับได้ สเปกตรัมของแสงสามารถแยกได้ดังนี้

สรุป                                                                                                          •    ความถี่ประมาณ 10^14 เฮิรตซ์ ความยาวคลื่นประมาณ 400-700 นาโนเมตร

•    ตรวจรับโดยใช้จักษุสัมผัส

•    มักเกิดจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง , และถ้าวัตถุยิ่งมีอุณหภูมิสูงจะยิ่งมีพลังงานแสงยิ่งมาก

•    อาจเกิดจากวัตถุที่มีอุณหภูมิไม่สูงก็ได้ เช่น แสงจากหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์, หิ่งห้อย, เห็ดเรืองแสง

•    เลเซอร์ เป็นแหล่งกำเนิดแสงอาพันธ์ที่ให้แสงโดยไม่อาศัยความร้อน มีความถี่และเฟสคงที่

(ถ้าเป็นแสงที่เกิดจากความร้อนจะมีหลายความถี่และเฟสไม่คงที่) จนสามารถใช้เลเซอร์ในการสื่อสารได้,

ถ้าใช้เลนส์รวมแสงให้ความเข้มข้นสูงๆ จะใช้เลเซอร์ในการผ่าตัดได้

•    บริเวณที่แสงเลเซอร์ตก จะเกิดความร้อน

5. รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays)

     รังสีอัลตราไวโอเลต หรือ รังสีเหนือม่วง มีความถี่ช่วง 10^15 – 10^18 Hz เป็นรังสีตามธรรมชาติส่วนใหญ่มาจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้เกิดประจุอิสระและไอออนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ รังสีอัลตราไวโอเลต สามารถทำให้เชื้อโรคบางชนิดตายได้ แต่มีอันตรายต่อผิวหนังและตาคน

สรุป

•    มีความถี่ประมาณ 10^15- 10^18 เฮิรตซ์

•    รังสีนี้ในธรรมชาติ ส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์
•    เป็นรังสีที่ทำให้เกิดประจุอิสระและไอออนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์
•    เป็นอันตรายต่อเซลผิวหนัง, ตา และใช้ฆ่าเชื้อโรคได้
•    สามารถสร้างขึ้นได้โดยผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดที่บรรจุไอปรอท
•    ผ่านแก้วได้บ้างเล็กน้อยแต่ผ่านควอตซ์ได้ดี
•    การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าจะทำให้เกิดรังสีนี้ได้

6. รังสีเอกซ์ (X-rays)

 

       รังสีเอกซ์ มีความถี่ช่วง 10^16 – 10^22 Hz มีความยาวคลื่นระหว่าง 10-8 – 10-13 เมตร ซึ่งสามารถทะลุสิ่งกีดขวางหนา ๆ ได้ หลักการสร้างรังสีเอกซ์คือ การเปลี่ยนความเร็วของอิเล็กตรอน มีประโยชน์ทางการแพทย์ในการตรวจดูความผิดปกติของอวัยวะภายในร่างกาย ในวงการอุตสาหกรรมใช้ในการตรวจหารอยร้าวภายในชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ ใช้ตรวจหาอาวุธปืนหรือระเบิดในกระเป๋าเดินทาง และศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก

สรุป

•  ความถี่ประมาณ 10^16 – 10^22 Hz
•  ทะลุผ่านสิ่งกีดขวางหนาๆ ได้ แต่ถูกกั้นได้ด้วยอะตอมของธาตุหนัก จึงใช้ตรวจสอบรอยร้าวในชิ้นโลหะขนาดใหญ่,

ใช้ตรวจหาอาวุธปืนในกระเป๋าเดินทาง

•  ความยาวคลื่นประมาณ 10 -10 เมตร ซึ่งใกล้เคียงกับขนาดอะตอมและช่องว่างระหว่างอะตอมของผลึกจึงใช้วิเคราะห์โครงสร้างผลึกได้

 7. รังสีแกมมา (X -rays)

 

       รังสีแกมมามีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้ามีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์และสามารถกระตุ้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ มีอำนาจทะลุทะลวงสูงไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่

สรุป

•    ใช้เรียกชื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์

•    รังสีแกมม่าที่พบในธรรมชาติ เช่น รังสีแกมม่าที่เกิดจากการแผ่สลายของสารกัมมันตรังสี, รังสีคอสมิคที่มาจากอวกาศก็มีรังสีแกมม่าได้
•    รังสีแกมม่าอาจทำให้เกิดขึ้นได้ เช่นการแผ่รังสีของอนุภาคไฟฟ้าในเครื่องเร่งอนุภาค

 

การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายอากาศ

เมื่อต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับสายอากาศที่อยู่ในแนวดิ่ง ประจุไฟฟ้าในสายอากาศจะเคลื่อนที่กลับไปมาด้วยความเร่งในแนวดิ่ง และเนื่องจากประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งจะแผ่รังสี จึงทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระจายออกมาจากสายอากาศทุกทิศทาง ยกเว้นทิศที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับสายอากาศ

การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในทิศตั้งฉากกับสายอากาศเป็นดังรูป 

จากรูป แสดงสายอากาศซึ่งเป็นแท่งโลหะสองแท่งต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ถ้าความต่างศักย์เปลี่ยนแปลงกับเวลาในรูปไซน์ จะทำให้ประจุไฟฟ้าในสายอากาศเคลื่อนที่กลับไปมาในแท่งโลหะทั้งสองและจะมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระจายออกมาโดยรอบ

รูป2แผนภาพการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเนื่องจากประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่กลับไปมาในสายอากาศและสนามไฟฟ้า 

เคลื่อนที่จากสายอากาศด้วยความเร็วแสง 

(ไม่ได้แสดงสนาม ไว้ในรูป)

เมื่อเวลา  แท่งโลหะล่างได้รับประจุไฟฟ้าบวกมากที่สุด ส่วนแท่งโลหะบนได้รับประจุไฟฟ้าลบมากที่สุด ทำให้เกิดสนามไฟฟ้า     ซึ่งมีค่ามากที่สุดและมีทิศพุ่งขึ้นที่จุด P (สนามไฟฟ้าแทนด้วยเวกเตอร์ และใช้สัญลักษณ์เป็นลูกศร) เมื่อเวลาผ่านไป สนามไฟฟ้าจะลดลงทำให้สนามไฟฟ้าที่เกิดใกล้สายอากาศ

ก็มีค่าลดลงด้วย ในขณะเดียวกัน สนามไฟฟ้าที่มีค่ามากที่สุด ณ เวลา  จะเคลื่อนที่จากสายอากาศด้วยความเร็ว  เท่ากับความเร็วแสงและเมื่อประจุไฟฟ้าเป็นกลาง 

ณ เวลา    ( แทนคาบซึ่งเป็นเวลาที่ประจุไฟฟ้าในแท่งโลหะทั้งสองเคลื่อนที่กลับไปมาครบรอบ) ดังรูป 2 (ข) ขณะนี้สนามไฟฟ้าที่จุด Pจะลดลงเป็นศูนย์

เมื่อเวลาผ่านไป  แท่งโลหะบนจะมีประจุไฟฟ้าบวกมาก ที่สุดและแท่งโลหะล่างจะมีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุด สนามไฟฟ้าที่จุด P จึงมีค่ามากที่สุดและมีทิศพุ่งลง ดังรูป 2 (ค) หลังจากนั้นประจุไฟฟ้าในแท่งโลหะจะลดน้อยลงเรื่อย ๆ ในสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใกล้กับสายอากาศก็จะมีค่าน้อยลง ๆ เช่นกัน ขณะที่สนามไฟฟ้าที่มีค่ามากที่สุด ณ เวลา จะเคลื่อนที่ออกจากสายอากาศด้วยอัตราเร็วเดียวกับแสง

ต่อมาเมื่อถึงเวลา   ประจุไฟฟ้าในแท่งโลหะทั้งสองเป็นกลาง ทำให้สนามไฟฟ้าใกล้กับสายอากาศเป็นศูนย์อีก ดังรูป 2 (ง) 

เมื่อเวลาของการเคลื่อนที่กลับไปมาของประจุไฟฟ้าครบรอบ คือ จะได้สนามไฟฟ้า

ดังรูป 2 (จ) สนามไฟฟ้าจะเกิดขึ้นตามกระบวนการซ้ำรอยเดิม เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ครบรอบเสมอ 


สำหรับสนามแม่เหล็ก จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นในทันทีที่มีสนามไฟฟ้า เกิดขึ้น สนามไฟฟ้าทั้งสองจะมีการ

เปลี่ยนแปลงด้วยเฟสตรงกัน ถ้าสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์ สนามแม่เหล็กก็เป็นศูนย์ด้วยทิศของสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กจะตั้งฉากซึ่งกันและกัน ขณะเดียวกันทิศของสนามทั้งสองก็ตั้งฉากกับทิศของความเร็วในการเคลื่อนที่

ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นคลื่นตามขวาง

รูป 3 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วย  และ  ที่ตั้งฉากกัน       รูป 4 ผลคูณเชิงเวกเตอร์ของ  และ 

รูป 3 แสดงสนามแม่เหล็ก  ที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามไฟฟ้า  ที่เปลี่ยนแปลง สนามไฟฟ้า และ

สนามแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ไปตามแกน x ด้วยความเร็ว  เราอาจหาทิศของ   โดยใช้ผลคูณเชิงเวกเตอร์ของ 

และ โดยใช้กฎมือขวา ถ้ากำนิ้วทั้งสี่ของมือขวาในทิศจาก  ไป ผ่านมุม 90 องศา นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศของ  ดังรูป 4 

สรุปสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้ดังนี้

• สนามไฟฟ้า  และสนามแม่เหล็ก มีทิศตั้งฉากซึ่งกันและกันและตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเสมอ ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นคลื่นตามขวาง

• สนามไฟฟ้า  และสนามแม่เหล็ก เป็นฟังก์ชันรูปไซน์ และสนามทั้งสองจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาด้วยความถี่เดียวกันและเฟสตรงกัน
• คลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าเเผ่ออกจากเเหล่งกำเนิดโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง  เเละเดินทางผ่านสุญญากาศด้วยอัตราเร็วเท่ากับอัตราเร็วของเเสง
• วัตถุใดดูดกลืนคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้า อุณหภูมิของวัตถุนั้นจะสูงขึ้น เเสดงว่ามีการถ่ายโอนพลังงานไปพร้อมกับคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับคลื่นกล