Fale świetlne są falami elektromagnetycznymi, a więc rozchodzą się w przestrzeni jako zaburzenia pól: elektrycznego i magnetycznego.

Falę świetlną można również traktować jako strumień fotonów. Wiadomo bowiem ,że światło ma dwoistą, korpuskularno - falowa naturę.

Istnieją zjawiska przemawiające zarówno za jednymi jak i drugimi własnościami światła.

Do zjawisk będących dowodem na istnienie fotonów jest zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Zjawisko to polega na wybijaniu elektronów z atomów przez fotony, które padają na materię. Cała energia fotonu zostaje przekazana elektronowi. Innym dowodem na korpuskularną naturę światła jest efekt Comptona. On również polega na wybijaniu elektronów, ale z wewnętrznych powłok elektronowych. Foton nie ulega całkowitemu zanikowi, ale zmienia swój bieg część energii przekazując elektronowi.

Natomiast zjawiskami, które przemawiają na korzyść falowej natury światła są: dyfrakcja i interferencja.

Zjawisko dyfrakcji opiera się na uginaniu się fali. Występuje wtedy gdy fala rozchodzi się w ośrodkach niejednorodnych. Zjawisko dyfrakcji wytłumaczyć można w oparciu o zasadę Huygenasa. Wg niej każdy punkt do którego dociera fala może stać się źródłem nowej fali. Powstałe nowe fale następnie interferują ze sobą czyli nakładają się.

Fala, która powstaje z nałożenia się dwóch fal spójnych jest fala stojącą. Fala stojąca to taka fala, której amplituda wychylenia zależy tylko i wyłącznie od położenia. Można więc wyróżnić punkty, które są węzłami fali oraz takie, które są strzałkami fali. Odległość między sąsiednimi węzłami lub strzałkami wynosi połowę długości fali.

Widać więc, że światło można traktować zarówno jak falę jak i strumień fotonów o określonej energii.

Długość fali świetlnej  można przedstawić za pomocą wzoru:

 

gdzie c to prędkość światła w próżni, a  to częstość fali.

Zachowanie się fali świetlnej na granicy dwóch ośrodków opisują dwa prawa: prawo odbicia i załamania światła. Okazuje się, że dla fal, które ulegną odbiciu kąt padania jest zawsze równy kątowi odbicia. A promień padający, promień odbity i normalna do powierzchni styku leżą w jednej płaszczyźnie. Tego dotyczy prawo odbicia.

Kątem padania nazywa się kąt, który został zawarty między normalna do powierzchni a promieniem padającym. Natomiast kąt między promieniem odbitym a normalną do powierzchni to kąt odbicia.

Tych promieni, które przeszły do drugiego ośrodka dotyczy prawo załamania światła.

Według tego prawa stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania promienia świetlnego na granicy dwóch ośrodków równa się stosunkowi bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka drugiego do bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka pierwszego czyli względnemu współczynnikowi załamania światła drugiego ośrodka względem pierwszego .

Dzięki zjawisku odbicia światła można obserwować obrazy przedmiotów przy pomocy zwierciadeł.

W zależności od kształtu wyróżnia się: zwierciadła płaskie oraz kuliste. Z kolei zwierciadła kuliste można jeszcze podzielić na wklęsłe oraz wypukłe.

Zwierciadła płaskie charakteryzują się gładką i płaską powierzchnię. Natomiast zwierciadła kuliste to fragment wypolerowanej powierzchni kuli.

Dla zwierciadeł kulistych wprowadza się pojęcia ogniska i ogniskowej. Ognisko jest to taki punkt, w którym dochodzi do skupienia promieni odbitych od zwierciadła bądź skupienia przedłużeń promieni odbitych.

Natomiast ogniskowa to odległość ogniska od zwierciadła.

W zwierciadłach można otrzymać dwa rodzaje obrazów: pozorne i rzeczywiste. Obrazy rzeczywiste tworzą się po tej samej stronie, po której znajduje się przedmiot. Natomiast obrazy pozorne powstają jakby za zwierciadłem.

Soczewkami nazywa się przezroczystą bryłę, która jest ograniczona dwoma powierzchniami. Soczewki dzieli się na skupiające i rozpraszające. Jeśli na soczewkę skupiającą padnie wiązka równoległych promieni świetlnych to zostanie ona skupiona w jednym punkcie zwanym ogniskiem.

Do soczewek rozpraszających należą soczewki wklęsło - wklęsłe i płasko - wklęsłe. Natomiast soczewki skupiające to soczewki wypukło - wypukłe, płasko - wypukłe lub wklęsło - wypukłe.