电磁场理论是研究电场和磁场及其相互关系和运动规律的基础物理理论，是现代物理学和工程学中极其重要的内容。本章主要讨论了平面电磁波的相关理论和应用，它是电磁波理论中最具代表性的一种情况，具有重要的实践意义和应用价值。
一、波动方程及其解
波动方程是描述波动传播规律的偏微分方程。对于电磁波而言，在无源、简单媒质中，麦克斯韦方程组可以简化为赫尔姆霍兹方程（Helmholtz Equations），由此可以得出波动方程的解。波动方程表明，电场和磁场是通过波动方程传播的，其解通常表现为平面波的形式。
二、平面电磁波
1. 波动举例：波动是沿着某一方向传播的振动。例如，沿绳子传播的是一维波；沿水面传播的是二维波；而电磁波则是一种典型的三维波。
2. 平面波和均匀平面波：平面波是指相位相同的点构成的等相位面是无限大的平面。均匀平面波是平面波的一种特殊情况，其特点是所有等相位面上的场强大小、方向和相位处处相等。
三、在无损耗媒质中的电磁波
1. 齐次波动方程的均匀平面波解：在无损耗媒质中，电磁波的传播可以用齐次波动方程来描述，解的形式表现为沿传播方向的指数变化。
2. 均匀平面波的传播特性：包括相速度（Phase Velocity）、波长（Wavelength）、频率（Frequency）、波数（Wavenumber/Phase constant）等，这些参数共同决定了电磁波的传播特性。
3. 电磁波谱：电磁波谱是指按照频率或波长排序的电磁波集合，涵盖了从极低频到极高频，从无线电波到可见光、红外和紫外等各种频率的电磁波。
四、平面电磁波的极化
极化是指电磁波中电场矢量随时间变化的规律和方式，决定波的极化状态。平面电磁波的极化特性描述了电场矢量如何在空间中取向。
五、在导电媒质中的传播
在导电媒质中传播的平面电磁波会受到媒质电导率的影响，从而发生衰减现象，因此电磁波不能在完美的导体中传播。
六、在导体和平面边界的垂直、倾斜入射
在电磁波入射到导体或介质边界时，会发生反射和折射现象。当电磁波垂直入射到理想导体平面时，电场强度将为零；而当电磁波以一定角度入射到单层或多层电介质或电介质平面上时，会根据入射角度和边界条件产生反射和折射波。
七、电磁波的传播原理
电磁波作为一种横波，其电场和磁场相互垂直，并且都垂直于电磁波的传播方向。电磁波能够携带能量，在真空中以光速传播，并且在不同介质中以不同的速度传播。
八、电磁波的实际应用
由于电磁波谱覆盖了非常广泛的频率范围，电磁波的应用涉及到通信、雷达、无线传输、医疗成像、射频识别、材料检测等多个领域。了解不同频率的电磁波特性对于设计和使用相关设备至关重要。
总结来说，本章节通过描述平面电磁波的波动方程、传播特性和极化等，深入介绍了电磁波的基本理论和应用，为理解和研究电磁波提供了一个全面的理论框架和基础。
