Питання про те, як світло подорожує космосом, є однією з багаторічних таємниць фізики. У сучасних поясненнях це хвильове явище, якому не потрібне середовище, через яке можна поширюватися. Згідно з квантовою теорією, він також поводиться як сукупність частинок за певних обставин. Однак для більшості макроскопічних цілей її поведінку можна описати, розглядаючи її як хвилю та застосовуючи принципи хвильової механіки для опису її руху.
Електромагнітні вібрації
У середині 1800-х років шотландський фізик Джеймс Клерк Максвелл встановив, що світло - це форма електромагнітної енергії, яка рухається у хвилях. Питання про те, як це вдається зробити за відсутності середовища, пояснюється природою електромагнітних коливань. Коли заряджена частинка вібрує, вона виробляє електричну вібрацію, яка автоматично індукує магнітну - фізики часто візуалізують ці вібрації, що відбуваються в перпендикулярних площинах. Парні коливання поширюються назовні від джерела; для їх проведення не потрібно жодне середовище, крім електромагнітного поля, яке пронизує Всесвіт.
Промінь світла
Коли електромагнітне джерело генерує світло, світло рухається назовні у вигляді ряду концентричних сфер, розташованих відповідно до вібрації джерела. Світло завжди проходить найкоротший шлях між джерелом і пунктом призначення. Лінія, проведена від джерела до пункту призначення, перпендикулярна фронтам хвиль, називається променем. Далеко від джерела сферичні хвильові фронти вироджуються в ряд паралельних ліній, що рухаються в напрямку променя. Їх відстань визначає довжину хвилі світла, а кількість таких ліній, які проходять дану точку за дану одиницю часу, визначає частоту.
Швидкість світла
Частота, з якою вібрує джерело світла, визначає частоту - і довжину хвилі - результуючого випромінювання. Це безпосередньо впливає на енергію хвильового пакету - або сплеск хвиль, що рухаються як цілісність - згідно зв’язків, встановлених фізиком Максом Планком на початку 1900-х. Якщо світло видно, частота вібрацій визначає колір. Однак на швидкість світла не впливає частота коливань. У вакуумі це завжди 299 792 кілометри на секунду (186, 282 милі на секунду), значення позначається буква "с". Згідно з теорією відносності Ейнштейна, нічого у Всесвіті не подорожує швидше, ніж це.
Заломлення та веселки
Світло рухається повільніше в середовищі, ніж у вакуумі, і швидкість пропорційна щільності середовища. Ця зміна швидкості призводить до вигину світла на межі розділу двох середовищ - явище, яке називається заломленням. Кут, на який він згинається, залежить від щільності двох середовищ та довжини хвилі падаючого світла. Коли світло, що падає на прозоре середовище, складається з фронтів хвиль різної довжини хвилі, кожен фронт хвилі згинається під різним кутом, і в результаті виходить веселка.