Przez wiele lat prowadzone były intensywne badania na temat natury światła. Niektóre z doświadczeń przemawiały za falową naturą, niemniej jednak były i takie, których nie można było wytłumaczyć opierając się jedynie na tej własności światła.
Do tych ostatnich należy np. zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Zjawisko to polega na wybijaniu elektronów z atomów przez padające fotony. Foton całkowicie zanika przekazując energię elektronowi. Innym dowodem na korpuskularną naturę światła jest efekt Comptona. On również polega na wybijaniu elektronów, ale z wewnętrznych powłok elektronowych. Foton całkowicie nie zanika ale zmienia swój bieg część energii przekazując elektronowi.
Natomiast zjawiskami, które przemawiają za falową natura światła są: dyfrakcja i interferencja.
Dyfrakcja polega na uginaniu się fali, występuje przy rozchodzeniu się fali w ośrodkach niejednorodnych. Zjawisko dyfrakcji wytłumaczyć można opierając się na zasadzie Huygenasa, która mówi, że każdy punkt do którego dotarła fala staje się źródłem nowej fali. Następni dochodzi do zjawiska interferencji czyli nałożenia się powstałych fal.
Fala, która powstaje z nałożenia się dwóch fal spójnych jest fala stojącą. Falą stojącą nazywana jest taka fala, której amplituda wychylenia zależy tylko od położenia. Można więc zaobserwować punkty, które są węzłami fali oraz takie, które są strzałkami fali. Odległość między sąsiednimi węzłami lub strzałkami wynosi połowę długości fali.
Tak więc światło można traktować zarówno jak falę jak i strumień fotonów o określonej energii.
Długość fali świetlnej dana jest wzorem:
gdzie c to prędkość światła w próżni, a 
to częstość fali.
Podstawowe prawa optyki to prawo odbicia i załamania światła.
Wgprawa odbicia w tej samej płaszczyźnie znajdują się: promień padający, promień odbity i normalna do powierzchni wyprowadzone w miejscu padania promienia świetlnego. Przy tym kąt padania jest zawsze równy kątowi odbicia.
Wgprawa załamania 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
O zjawisku rozproszenia mówi się wtedy jeśli światło pada na nierówną, szorstka powierzchnię. Wtedy dla każdego promienia inny jest kąt padania i odbicia.
Jeśli powierzchnie przedmiotów są gładkie jak np. powierzchnia wody bądź wypolerowanego metalu to tworzą się zwierciadła za pomocą których można otrzymać obraz przedmiotu umieszczonego przed nim.
W zależności od kształtu można wyróżnić zwierciadła płaskie oraz kuliste. Z kolei zwierciadła kuliste można jeszcze podzielić na wklęsłe oraz wypukłe.
Zwierciadła płaskie mają płaską i gładką powierzchnię. Powstający obraz położony jest poza zwierciadłem dlatego nazywa się obrazem pozornym. Znajduje się on w takiej samej odległości od zwierciadła co przedmiot i ma takie same rozmiary. Jedyna różnica to odwrócenie stron. Czyli strona lewa przedmiotu staje się stroną prawą obrazu i odwrotnie.
zwierciadeł przypadku zwierciadeł kulistych można otrzymać zarówno obraz pozorny jak i rzeczywisty .Zależność położenia obrazu i przedmiotu można przedstawić za pomocą równania:
X to odległość przedmiotu od zwierciadła, y to odległość obrazu, a r to promień krzywizny
zwierciadła.
Główną osią optyczną zwierciadła kulistego nazywa się prostą łączącą środek powierzchni tego zwierciadła ze środkiem kuli. Ogniskiem zwierciadła nazywa się punkt, w którym skupiają się promienie odbite od zwierciadła ( ognisko rzeczywiste) lub przedłużenia promieni odbitych (ognisko pozorne).
Natomiast odległość ogniska od zwierciadła nosi nazwę ogniskowej.
W przypadku zwierciadła wklęsłego jeśli przedmiot znajdzie się w odległości większej od ogniskowej to otrzymany obraz będzie rzeczywisty , odwrócony i powiększony.
Natomiast dla odległości mniejszej od ogniskowej otrzymuje się obraz pozorny, prosty i powiększony.
Dla przedmiotu umieszczonego w odległości równej ogniskowej nie otrzyma się w ogóle obrazu.
W przypadku zwierciadła wypukłego otrzymany obraz będzie zawsze pozorny, prosty i pomniejszony.
Pryzmat jest to szklana bryła przyjmująca najczęściej kształt graniastosłupa o trójkątnej podstawie. Doskonale obrazuje zjawisko załamania światła . Następuje ono na obu powierzchniach łamiących pryzmatu. Z tego względu można obserwować zjawisko rozszczepienia światła białego. Pryzmat wykorzystywany jest między innymi do zmiany kierunku promieni świetlnych.
Jak wiadomo fala świetlna jest poprzeczną falą elektromagnetyczną. Zatem wektory pól elektrycznego i magnetycznego są prostopadłe do kierunku propagacji fali. Jeżeli we wszystkich punktach fali wektory pola elektrycznego są do siebie równoległe i tak samo zachowują się wektory pola magnetycznego to fala ta jest spolaryzowana liniowo.
W celu polaryzacji światła wykorzystuje się tzw. płytki polaryzujące.
