Klausimas, kaip šviesa keliauja per kosmosą, yra viena iš daugiamečių fizikos paslapčių. Šiuolaikiniais paaiškinimais tai yra bangos reiškinys, kuriam nereikia terpės, per kurią sklistų. Remiantis kvantine teorija, tam tikromis aplinkybėmis jis elgiasi ir kaip dalelių rinkinys. Vis dėlto daugeliu makroskopinių tikslų jo elgesį galima apibūdinti traktuojant kaip bangą ir jos judesiui apibūdinti taikant bangų mechanikos principus.
Elektromagnetiniai virpesiai
1800-ųjų viduryje škotų fizikas Jamesas Clerkas Maxwellas nustatė, kad šviesa yra elektromagnetinės energijos forma, sklindanti bangomis. Klausimas, kaip jai pavyksta tai padaryti nesant terpės, paaiškinamas elektromagnetinių virpesių pobūdžiu. Kai vibruoja įkrauta dalelė, ji sukelia elektrinę vibraciją, kuri automatiškai sukelia magnetinę - fizikai dažnai vizualizuoja šias vibracijas, vykstančias statmenose plokštumose. Suporuoti svyravimai plinta į išorę nuo šaltinio; joms praleisti nereikia jokios terpės, išskyrus elektromagnetinį lauką, kuris persmelkia visatą.
Šviesos spindulys
Kai elektromagnetinis šaltinis generuoja šviesą, šviesa keliauja į išorę kaip koncentrinių sferų serija, išdėstyta pagal šaltinio vibraciją. Šviesa visada eina trumpiausiu keliu tarp šaltinio ir paskirties. Linija, nubrėžta nuo šaltinio iki tikslo, statmena bangų frontui, vadinama spinduliu. Toli nuo šaltinio sferinės bangos frontai išsigimsta į daugybę lygiagrečių linijų, judančių spindulio kryptimi. Jų tarpai apibrėžia šviesos bangos ilgį, o tokių linijų, kurios praeina tam tikrą tašką per tam tikrą laiko vienetą, skaičius nustato dažnį.
Šviesos greitis
Šviesos šaltinio vibravimo dažnis lemia gautos spinduliuotės dažnį ir bangos ilgį. Tai tiesiogiai veikia bangų paketo energiją - arba bangų pliūpsnį, judantį kaip vienetą - pagal santykį, kurį 1900-ųjų pradžioje užmezgė fizikas Maxas Planckas. Jei šviesa matoma, nuo vibracijos dažnio priklauso spalva. Šviesos greičiui įtakos neturi vibracijos dažnis. Vakuume jis visada yra 299 792 kilometrai per sekundę (186, 282 mylios per sekundę), vertė žymima raidė „c“. Pagal Einšteino reliatyvumo teoriją, visatoje niekas nevažiuoja greičiau nei tai.
Refrakcija ir vaivorykštės
Šviesa terpėje sklinda lėčiau nei vakuume, o greitis yra proporcingas terpės tankiui. Dėl šio greičio pokyčio šviesa lenkiasi dviejų terpių sąsajoje - reiškinys vadinamas refrakcija. Kampas, kuriuo jis lenkiasi, priklauso nuo dviejų terpių tankio ir krintančios šviesos bangos ilgio. Kai šviesa, patekusi į skaidrią terpę, susideda iš skirtingo bangos ilgio bangų frontų, kiekviena bangos priekis lenkiasi skirtingu kampu ir gaunama vaivorykštė.