Fale i prowadnice falowe

Pola elektryczne i magnetyczne kiedy zmieniają się, to powiązane są ze sobą wieloma związkami, nazwanymi wspólnie równaniami Maxwella. Równania te oparte są na wielu fizycznych eksperymentach prowadzonych przez uczonych całe dziesięciolecia. Równania Maxwella pełnią rolę fundamentu dla całej techniki mikrofalowej, tworzonej i rozwijanej przez ostatnie 100 lat. 
Równania Maxwella wiążą ze sobą najważniejsze wielkości pola elektromagnetycznego. Zajmiemy się przestrzenią wypełnioną jednorodnym, izotropowym ośrodkiem, charakteryzowanym przez:
•    Przenikalność elektryczna ośrodka  $\varepsilon$, w próżni równa $\varepsilon \equiv \varepsilon _{0} =10^{-9}/36\pi \, [F/m]$ .
•    Przenikalność magnetyczna ośrodka  $\mu$, w próżni równa  $\mu \equiv \mu _{0}=4\pi \cdot 10^{-7}\, [H/m]$.
•    Przewodność właściwa ośrodka   $\sigma$ (konduktywność), jej miarą jest $\sigma =0$ [S/m], w próżni  . 
Pole elektromagnetyczne jest kompozycją pól elektrycznego i magnetycznego. Charakteryzują go następujące wielkości:
•    Natężenie pola elektrycznego  E(x, y, z, t) jest wektorem (ma swoją wartość i kierunek), funkcją miejsca i czasu. Natężenie pola elektrycznego mierzymy w woltach na metr [V/m].
•    Natężenie pola magnetycznego H(x, y, z, t)  jest także wektorem, mierzymy jego wartość w amperach na metr [A/m].
•    Indukcja elektryczna $D = \varepsilon E$  jest wektorem, w ośrodku izotropowym skierowanym w tą samą stronę, co natężenie pola elektrycznego, w próżni  $D = \varepsilon_{0} E$, mierzymy jej wartość w amperach razy sekunda na metr kwadratowy [As/m²], czyli kulombach na m² [C/m²] .
•    Indukcja magnetyczna $B = \mu H$  jest wektorem, w ośrodku izotropowym skierowanym w tą samą stronę, co natężenie pola magnetycznego, w próżni  $B = \mu_{0} H$, mierzymy jej wartość w voltach razy sekunda na metr kwadratowy [Vs/m²].