和磁场都必须一起以耦合的电磁场来计算。自由空间的电场和磁场，不论是在静电学里，静磁学里或电动力学里，都遵守马克士威方程组：以下表格给出每一个符号所代表的物理意义，和其单位：对于线性物质，马克士威方程组内的电常数和磁常数，必须分别改换为线性物质的电容率和磁导率。有些更复杂的物质，由于电磁场的作用，会给出更复杂的响应。这些性质可以用张量来表示。假若电磁场变化很快，张量可能会含时间。假若电磁场的场振幅很大，张量也可能会跟电磁场有关，显示出非线性或非局域的物质响应。更详尽细节，请参阅光的色散和非线性光学。