Az a kérdés, hogy a fény hogyan utazik az űrben, a fizika egyik örök rejtélye. A modern magyarázatokban olyan hullámjelenségről van szó, amelynek nincs szüksége közegre, amelyen keresztül terjedhet. A kvantumelmélet szerint bizonyos körülmények között részecskegyűjteményként is viselkedik. A legtöbb makroszkopikus célból azonban viselkedését úgy lehet leírni, hogy hullámként kezeljük, és a hullámmechanika alapelveit alkalmazzuk mozgásának leírására.
Elektromágneses rezgések
Az 1800-as évek közepén James Clerk Maxwell skót fizikus megállapította, hogy a fény az elektromágneses energia egyik formája, amely hullámokban halad. Az a kérdés, hogy miként sikerül ezt megtenni egy közeg hiányában, az elektromágneses rezgések természetével magyarázható. Amikor egy töltött részecske rezeg, elektromos rezgést vált ki, amely automatikusan mágneseset indukál - a fizikusok gyakran vizualizálják ezeket a merőleges síkokban előforduló rezgéseket. A páros rezgések a forrásból kifelé terjednek; semmilyen közeg nem szükséges a világegyetemet átható elektromágneses mező kivételével.
Fénysugár
Amikor egy elektromágneses forrás fényt generál, a fény koncentrikus gömbök sorozataként halad kifelé, a forrás rezgésének megfelelően. A fény mindig a legrövidebb utat járja be a forrás és a cél között. A forrástól a célig húzott, a hullámfrontokra merőleges vonalat sugárnak nevezzük. A forrástól távol a gömbhullám frontok párhuzamos vonalak sorozatává fajulnak, amelyek a sugár irányában mozognak. Távolságuk meghatározza a fény hullámhosszát, és az ilyen vonalak száma, amelyek áthaladnak egy adott ponton egy adott időegységben, meghatározza a frekvenciát.
A fény sebessége
A fényforrás rezgésének frekvenciája határozza meg a keletkező sugárzás frekvenciáját és hullámhosszát. Ez közvetlenül befolyásolja a hullámcsomag energiáját - vagy az egységként mozgó hullámkitörést - egy Max Planck fizikus által az 1900-as évek elején létrehozott kapcsolat szerint. Ha a fény látható, a rezgés frekvenciája határozza meg a színt. A fénysebességet azonban a rezgési frekvencia nem befolyásolja. Vákuumban mindig 299 792 kilométer másodpercenként (186, 282 mérföld / másodperc), ezt az értéket a "c" betű Einstein relativitáselmélete szerint az univerzumban semmi sem halad gyorsabban, mint ez.
Fénytörés és szivárvány
A fény lassabban halad egy közegben, mint vákuumban, és a sebesség arányos a közeg sűrűségével. Ez a sebességváltozás a fény hajlítását okozza két közeg határán - ezt a jelenséget refrakciónak hívják. A hajlítási szög a két közeg sűrűségétől és a beeső fény hullámhosszától függ. Amikor az átlátszó közegre beeső fény különböző hullámhosszúságú hullámfrontokból áll, akkor mindegyik hullámfront más szögben hajlik, és az eredmény szivárvány.