Плоские волны
Фронт волны - поверхность равных фаз.
Если фронт волны имеет вид плоскости, то она называется плоской.

- фронт волны;

- фазовая скорость, определяющая скорость движения фронта волны.
Рассмотрим случай электромагнитной волны, которая распространяется вдоль оси х:
.
Обозначим через/любую компоненту векторов Е или Н , однако учтем, что:

Из волнового уравнения следует, что:

Но отличная от нуля компонента Ех означала бы наличие продольного электрического поля. Поскольку такое поле не имеет отношения к электромагнитной волне в вакууме, то можно положить Ех = 0.
Волновое уравнение перепишем в виде
| (13) |
Введем новые переменные:

Тогда

и уравнение (13) для /принимает вид:

Отсюда для
имеем:

Получили два решения, где
- плоская волна, распространяющаяся в положительном направлении оси х, а
- плоская волна, распространяющаяся в отрицательном направлении оси х.
Продифференцируем по


Продифференцируем по


Рассмотрим случай
Непрерывный спектр:

Дискретный спектр:

Выберем 

Получим плоскую монохроматическую волну:

где 
групповая скорость, определяющая скорость переноса энергии.
Получим дисперсионное уравнение, соответствующее волновому уравнению:

| (14) |
Это дисперсионное уравнение, решение которого
. Из (14) имеем:

Из уравнений Максвелла для вакуума в отсутствие источников при подстановке Е и Н в виде плоской монохроматической волны

имеем:

Мы видим, что векторы Е и Н плоской волны направлены перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому электромагнитные волны называются поперечными. Причем вторая пара уравнений однозначно определяет взаимное расположение векторов k, Е и Н .