初級では「電場と磁場が交互に生まれて進む」と捉えました。中級では、もう1段深く——波の形と、進む仕組みの正体を見ます。
概要 — まず全体をつかむ
詳細 — 1段階ずつ追う
波の形をもう少し正確に
電磁波は横波です。
- 電場 E と磁場 B は、互いに直交する
- さらに、両方とも進行方向に対して直交して振動する
- EとBは位相が揃って（同じタイミングで）大きくなり小さくなる
つまり、進む方向・電場の振動・磁場の振動が、3つとも互いに直角。これが電磁波の基本の形です。
この部分をもっと深く（上級）
電磁波の実体は、電磁場そのものの伝わりです。
- エネルギーの流れの向きと大きさは ポインティングベクトル（E×B の向き）で表される
- 波の強さ（強度） は、振幅の2乗に比例する
- 振動の向きの偏り＝偏光。同じ電磁波でも、電場が縦に振れるか横に振れるかで区別できる（偏光サングラスやアンテナの向きに関わる）
やさしく言うと（初級）
電磁波には、2つの「場（力のはたらく空間）」が登場します。
- 電場 — 電気の力がはたらく場
- 磁場 — 磁石の力がはたらく場
この2つが、互いに直角に交わりながら、波の形で振動します。そして、進む向きに対しても直角に揺れながら、前へ前へと進んでいきます。
水面の波が広がるのに似ていますが、大きな違いが1つ。水（運ぶための媒体）が要らないのです。
アニメーション『電磁波（E⊥Bの横波）』を開く
進む仕組みの正体
「変化が変化を生む」を、法則の名前で押さえます。
- ファラデーの電磁誘導 — 変化する磁場が、電場を生む
- アンペール・マクスウェルの法則 — 変化する電場が、磁場を生む
この2つが手を取り合い、EがBを、BがEを、と交互に誘導し続ける。だから媒質（運ぶ物質）が要らず、真空でも伝わります。そして真空中を進む速さは一定＝光速 c（水やガラスなどの媒質の中では、これより遅くなる＝屈折の原因）。
この部分をもっと深く（上級）
電磁気の全体は、4つの法則＝マクスウェル方程式にまとまります。
- 電場の湧き出し（ガウスの法則）
- 磁場に湧き出しは無い（磁気のガウスの法則）
- 変化する磁場が電場を生む（ファラデー）
- 変化する電場が磁場を生む（アンペール・マクスウェル）
これらを組み合わせると波動方程式が導かれ、真空中の伝播速度が c = 1/√(ε0 μ0) と出てきます。ε0（電気）と μ0（磁気）という、電磁気の基本定数だけで速さが決まる。その値が観測された光速と一致したことで、「光は電磁波である」と結論されました。媒質（かつて仮定された「エーテル」）は不要だったのです。
やさしく言うと（初級）
カギは「変化が変化を生む」こと。
- 電場が変化すると、そのそばに磁場が生まれる
- その磁場が変化すると、また電場が生まれる
- これが交互に繰り返され、自分で自分を作りながら前へ進む
だから、何も無い宇宙空間（真空）でも進めます。太陽の光が宇宙を越えて届くのも、これが理由です。
周波数・波長・スペクトル
速さが一定なので、c = f λ（速さ＝周波数×波長）が成り立ちます。
- 周波数 f が高い → 波長 λ が短い（光子1個あたりのエネルギーは大きい）
- 低い周波数から順に：電波 → 赤外線 → 可視光 → 紫外線 → X線 → ガンマ線
これが電磁スペクトル。同じ電磁波が、周波数の違いで姿を変えているだけ、という見方です。
この部分をもっと深く（上級）
電磁波は、量子の視点では光子（フォトン） の集まりでもあります。
- 光子1個のエネルギーは E = hν（h＝プランク定数、ν＝周波数）
- 周波数が高い（X線・ガンマ線）ほど、光子1個のエネルギーが大きい（だから人体に影響しうる）
- 「明るさ・電波の強さ」は、光子の数（＝強度で、振幅の2乗に比例）の側で決まる
- 波（干渉・回折）としても、粒（光電効果）としても振る舞う＝波と粒子の二重性
周波数は光子1個のエネルギー（粒の性質）、強度＝振幅の2乗は明るさ（光子の数）、と分けて捉えると混乱しません。
やさしく言うと（初級）
じつは、電波・赤外線・目に見える光・紫外線・X線——すべて電磁波です。違いは「波の細かさ（周波数）」だけ。
- 波がゆっくり（周波数が低い）＝ 電波
- 波が細かい（周波数が高い）＝ 光やX線
Wi-Fiや4G/5Gは、この中の「電波」の部分を使っています。
通信とのつながり
- 周波数帯 — Wi-Fiは2.4GHz／5GHzなど。5Gはさらに高い帯も使う
- 高いほど速いが届きにくい — 高周波は情報を多く運べるが、障害物に弱く直進しがち
- 距離と障害物 — 電波は距離とともに減衰し、障害物では反射・遮蔽される（届き方が変わる）
- アンテナと波長 — アンテナの適切な長さは波長に関係する
- 変調 — 波そのものに情報を「乗せて」運ぶ。乗せる要素で振幅変調（AM）・周波数変調（FM）・位相変調（PM）に分かれる
アニメーション『周波数帯と用途』を開く
この部分をもっと深く（上級）
- 放射の源 — 加速する電荷が電磁波を放つ。アンテナ内で電子を揺さぶると電磁波が生まれる
- 近傍界と遠方界 — アンテナのごく近く（エネルギーが行き来する領域）と、離れて自立して進む波の領域は性質が違う
- 指向性・回折 — 波長より十分大きい障害物は影を作り、波長と同程度なら回り込む（回折）。高周波（短波長）が直進的なのはこのため
- 帯域と情報量 — 使える周波数の幅（帯域）が広いほど、単位時間に運べる情報が増える（通信容量の物理的な上限に関わる）
「Wi-Fiの電波」も、突き詰めれば太陽の光やX線と同じ、マクスウェル方程式に従う1つの現象——という所まで来ると、電磁波の全体像がつながります。
やさしく言うと（初級）
- 送る側 — アンテナで電場・磁場を揺らして、電磁波を作って飛ばす
- 受ける側 — 相手のアンテナが、その揺れを受け取る
- 速さ — 光と同じ速さ（光速）で進むので、ほぼ一瞬で届く
「見えないけれど、光の仲間が飛び交っている」とイメージすると、電波が少し身近になります。
関連する知識
理解度チェック
そのまま解けます（成績は保存されません）。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。
問1. 電磁波の速さ c、周波数 f、波長 λ の関係で正しいのは？
問2. 「変化する磁場が電場を生む」現象の名前に近いのは？
問3. 電磁波の「波の形」として本文どおり正しいのはどれ？
問4. 「変化する電場が磁場を生む」ほうの法則に近いのはどれ？
問5. 電磁スペクトルを周波数の低いほうから高いほうへ並べた順として正しいのはどれ？
問6. 高い周波数の電波の性質として本文どおり正しいのはどれ？
問7. 波そのものに情報を「乗せて」運ぶ操作を何と呼ぶ？（AM・FM・PMなどの総称）
問8. 真空中を進む電磁波の速さは、何と等しい？