La luz se define como una forma de energía electromagnética que se propaga en forma de ondas y partículas (fotones). Es la parte del espectro electromagnético visible para el ojo humano, lo que nos permite percibir el mundo que nos rodea. La luz exhibe propiedades duales, comportándose como una onda y como una partícula, lo que se conoce como dualidad onda-partícula. Se propaga a una velocidad constante en el vacío, aproximadamente 299,792,458 metros por segundo.  

  El color es una percepción visual generada por la luz que incide en el ojo humano y es interpretada por el cerebro. No es una propiedad intrínseca de los objetos, sino el resultado de cómo los objetos reflejan, absorben o transmiten la luz de diferentes longitudes de onda.  

  El espectro electromagnético es el rango completo de todas las posibles frecuencias de radiación electromagnética. La luz visible es solo una pequeña porción de este espectro. Se extiende desde las ondas de radio de baja frecuencia, pasando por las microondas, la radiación infrarroja, la luz visible, la radiación ultravioleta, los rayos X y, finalmente, los rayos gamma de muy alta frecuencia. Cada una de estas secciones del espectro tiene diferentes longitudes de onda y frecuencias, lo que determina sus propiedades y aplicaciones.  

  Ondas de radio: Utilizadas en comunicaciones, radio y televisión. Microondas: Usadas en hornos de microondas y radares. Radiación infrarroja: Emitida por objetos calientes y usada en controles remotos y visión nocturna. Luz visible: El rango de longitudes de onda que el ojo humano puede detectar, abarcando los colores del rojo al violeta. Radiación ultravioleta (UV): Causa las quemaduras solares y puede usarse para esterilización. Rayos X: Empleados en medicina para imágenes y en seguridad. Rayos gamma: Producidos por fenómenos nucleares y procesos cósmicos, altamente energéticos.   

Cuando la luz incide sobre un material, puede interactuar de diversas maneras:

Absorción: El material absorbe la energía de la luz, convirtiéndola generalmente en calor. Es lo que hace que los objetos oscuros se calienten bajo el sol. Transmisión: La luz atraviesa el material sin ser significativamente alterada, como sucede con el vidrio transparente. Reflexión: La luz rebota en la superficie del material. Puede ser especular (como en un espejo, donde los rayos se reflejan en un ángulo predecible) o difusa (como en una pared mate, donde los rayos se dispersan en múltiples direcciones). Refracción: La luz cambia de dirección al pasar de un medio a otro con diferente índice de refracción (densidad óptica), como cuando una pajita parece doblarse en un vaso de agua. Dispersión: La luz se descompone en sus colores componentes debido a que cada color viaja a una velocidad ligeramente diferente a través de un medio, como ocurre en un prisma o en las gotas de lluvia para formar un arcoíris. Difracción: La luz se dobla y se extiende al pasar a través de una abertura o alrededor de un obstáculo. Este efecto es más notable cuando la longitud de onda de la luz es comparable al tamaño de la abertura u obstáculo.  

  La polarización de la luz se refiere a la orientación de las vibraciones de las ondas electromagnéticas. La luz no polarizada vibra en todas las direcciones perpendiculares a la dirección de propagación. Cuando la luz se polariza, estas vibraciones se restringen a un solo plano. Esto se puede lograr de varias maneras:

  Por absorción selectiva: Algunos materiales (como los filtros polarizadores) absorben la luz que vibra en ciertas direcciones. Por reflexión: La luz reflejada en superficies no metálicas (como el agua o el vidrio) a ciertos ángulos puede polarizarse parcialmente. Por dispersión: La luz dispersada en la atmósfera (como el cielo azul) está parcialmente polarizada. Por birrefringencia: Ciertos cristales (como la calcita) dividen un rayo de luz en dos rayos polarizados perpendicularmente.  

  La dispersión de la luz es el fenómeno por el cual la luz se descompone en sus colores constituyentes. Esto sucede porque la velocidad de la luz en un medio depende ligeramente de su longitud de onda. Cuando la luz blanca (que es una mezcla de todos los colores) atraviesa un medio dispersivo, como un prisma o una gota de lluvia, cada color se refracta en un ángulo ligeramente diferente. Las longitudes de onda más cortas (como el violeta y el azul) se refractan más que las longitudes de onda más largas (como el rojo)  

  Como se mencionó anteriormente, la reflexión y la refracción son interacciones fundamentales de la luz que también pueden estar implicadas en la dispersión (como en la formación del arcoíris, donde la refracción y la reflexión interna total de la luz en las gotas de agua causan la dispersión).  

  La difracción también es una forma de dispersión, en el sentido de que la luz se "extiende" o "dispersa" espacialmente al rodear un obstáculo o pasar por una abertura. Sin embargo, el término "dispersión de la luz" se usa más comúnmente para referirse a la separación de la luz en sus colores espectrales debido a la dependencia de la velocidad con la longitud de onda en un medio.