Consideraremos a la luz como una radiación electromagnética, un flujo de fotones, una afectación del campo electromagnético. Vamos a concentrarnos en el modelo ondulatorio de la luz cuando este modelo sea el más adecuado para dar cuenta de ciertos fenómenos tales como la Reflexión, Refracción, Dispersión, Interferencia, Difracción y Polarización, todos ellos relacionados con el modo en que la luz se propaga en distintas situaciones.
Newton, a partir de sus experimentos de dispersión de la luz empleando prismas concluyó que la luz blanca estaba compuesta de una mezcla de una gama completa de colores independientes. Sostuvo que corpúsculos formaban a la luz y que diferencias en ciertas características de los mismos se relacionaban con los diferentes colores. Fue incapaz de explicar fenómenos como la difracción de la luz, la birrefringencia y la polarización de la luz.
Huygens concluyó correctamente que la luz efectivamente disminuía la velocidad al entrar a medios ópticamente más densos, pudiendo describir a la reflexión, a la refracción, e incluso la doble refracción usando su teoría ondulatoria.
Thomas Young, utilizando como analogía el modo en que interfieren entre sí las ondas transversales de la superficie del agua (pequeñas olas que provenían de dos fuentes que agitaban la superficie), pudo reproducir dicho fenómeno utilizando luz. Cuando a una pantalla llegaba la luz proveniente de dos rendijas iluminadas con una misma fuente, el carácter ondulatorio de la luz se plasmaba al aparecer franjas con luz y franjas con oscuridad de modo alternado. Se acababa de descubrir que el fenómeno de interferencia también ocurría para la luz, afianzando al concepto de ondas luminosas.
La frecuencia de una determinada radiación electromagnética depende exclusivamente del emisor de dicha radiación, mientras que la velocidad de propagación y la longitud de onda pueden variar al variar las propiedades ópticas de los medios materiales que la onda que atraviese.
Los llamados “frentes de onda” son una herramienta que se emplea para describir la propagación de las ondas que provienen de una fuente, y están formados por líneas imaginarias que unen los puntos de las ondas que están en el mismo momento de su variación. La imagen representa a un dipolo oscilante irradiando radiación electromagnética en su derredor, y en la “foto instantánea” de dicha radiación sólo se ha representado la perturbación del campo eléctrico. Las líneas circulares concéntricas que delinean las crestas de la perturbación son los frentes de onda.
Se presenta a un frente de onda esférico. Este tipo de frente de onda se forma en torno a una fuente puntual de ondas (punto rojo en el esquema).
Los rayos luminosos son siempre perpendiculares a los frentes de onda, como muestran los esquemas a) y b). En el esquema b) se ha representado a un frente de ondas plano.
Para describir a varios de los fenómenos relacionados con la propagación de la luz en diferentes situaciones se emplea el llamado principio de Huygens, en el cual se considera que cada punto de los puntos del espacio que es alcanzado por un frente de onda, se convierte en un nuevo emisor de ondas, y en dicha emisión cada uno de esos puntos se comporta como una fuente puntual de ondas que tienen la misma longitud de onda y frecuencia que la perturbación original que llegó a él. Al cabo de cierto tiempo, se formará un frente de onda que será la envolvente de estas de ondas secundarias, y ese nuevo frente de ondas se corresponde con el avance del frente de onda original.
Reflexión: Cuando la luz alcanza una superficie pulida, los rayos se reflejan en ella.
No siempre las reflexiones de la luz son “limpias” o “nítidas” como en el caso de reflexión en espejos, (llamada reflexión especular). Cuando la superficie que refleja la luz no es lo suficientemente lisa o pulida, se pueden producir reflexiones que son llamadas difusas.