นักวิทยาศาสตร์ค้นพบมานานแล้วว่าแสงเป็นได้ทั้งคลื่นหรืออนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน แต่ในบางครั้งก็เกิดการโต้แย้งระหว่างกลุ่มที่เชื่อว่าแสงเป็นคลื่นกับกลุ่มที่คิดว่าแสงเป็นอนุภาค แต่ท้ายที่สุดก็ไม่มีกลุ่มไหนโต้แย้งได้สำเร็จเนื่องจากแสงเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค
คลื่นทุกชนิดมีสมบัติเหมือนกันไม่ว่าจะเป็นคลื่นขนาดเล็กที่เกิดในสระน้ำหรือคลื่นขนาดใหญ่ในทะเล โดยพื้นฐานแล้วคลื่นคือการสั่นสะเทือนของตัวกลางต่าง ๆ เช่น น้ำ และอากาศ ตัวอย่างเช่นคลื่นเสียงที่เกิดจากการพูดมีแหล่งกำเนิดจากกล่องเสียงของผู้พูดไปยังหูของผู้ฟัง โดยคลื่นเสียงจำเป็นต้องมีอากาศเป็นตัวกลางในการเคลื่อนที่
Figure 1: ความยาวคลื่นและแอมพิลจูดอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นขึ้นอยู่กับตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน เช่น ในอากาศคลื่นเสียงเดินทางด้วยอัตราเร็ว 340 เมตรต่อวินาที แต่ในน้ำคลื่นเสียงเดินทางด้วยอัตราเร็ว 1,500 เมตรต่อวินาที
ถ้านำเศษไม้ไปลอยอยู่ในทะเล เศษไม้จะเคลื่อนที่ขึ้นลงเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่าน ระยะทางระหว่างจุดสองจุดที่ทำให้เศษไม้เคลื่อนที่ขึ้นสูงสุดหรือต่ำสุดคือความยาวคลื่น (รูปที่ 1) จำนวนครั้งที่เศษไม้เคลื่อนที่ขึ้นและลงในทุกวินาทีคือความถี่ ในทะเลคลื่นเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วไม่มากความถี่จึงมีค่าน้อย แต่สำหรับคลื่นเสียงอาจสั่นได้หลักร้อยถึงหลักพันครั้งในทุกวินาที โดยความถี่และความยาวคลื่นมีความสัมพันธ์กันดังนี้
- ความยาวคลื่น = อัตราเร็ว / ความถี่
ความถี่คือจำนวนรอบของการสั่นที่เกิดขึ้นใน 1 วินาที มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hertz) ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ส่วนความยาวคลื่นจะวัดในหน่วยเมตร (สำหรับคลื่นแสงจะใช้หน่วยนาโนเมตร)
Figure 2: องค์ประกอบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
λ = ความยาวคลื่น
E = แอมพลิจูดของคลื่นไฟฟ้า
M = แอมพลิจูดของคลื่นแม่เหล็ก
แสงและอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กัน เมื่ออนุภาคที่มีประจุ (เช่น อิเล็กตรอน และโปรตอน) เกิดความเร่ง จะทำให้เกิดการปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ซึ่งแสงก็เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งนั่นเอง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแตกต่างจากคลื่นเสียงและคลื่นผิวน้ำเล็กน้อย เนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยคลื่นสองชนิดโดยคลื่นชนิดแรกเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า และคลื่นอีกชนิดเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก คลื่นทั้งสองชนิดที่มาประกอบกันจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกันด้วยความยาวคลื่นและความถี่เท่ากัน แต่คลื่นทั้งสองจะตั้งฉากกัน (รูปที่ 2)
อีกสมบัติหนึ่งของแสงคือสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง ทำให้แสงจากดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ และวัตถุอื่น ๆ สามารถเคลื่อนที่มายังโลกได้ แสงเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร แสงจากดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลาประมาณ 8 ในการเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลก
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีช่วงความยาวคลื่นที่กว้างมากตั้งแต่หลายกิโลเมตรจนถึงหนึ่งในล้านล้านเมตร แต่ในความเป็นจริงความยาวคลื่นไม่มีขอบเขตที่แน่นอนโดยอาจจะมากกว่าหรือน้อยกว่านี้ก็ได้ โดยคลื่นทั้งหมดมีลักษณะคล้าย ๆ กัน โทรทัศน์และวิทยุสามารถรับคลื่นได้ในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 1 ถึง 100 เมตร ซึ่งเป็นช่วงความยาวคลื่นที่เป็นคลื่นวิทยุ เตาอบไมโครเวฟสามารถผลิตคลื่นที่มีความยาวประมาณ 1 เซนติเมตร เมื่อเราเปิดหลอดไฟความร้อนที่รู้สึกได้เมื่อสัมผัสกับแสงจากหลอดไฟนั่นคือคลื่นที่อยู่ในช่วงอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็นมีความยาวคลื่นประมาณ 400 ถึง 700 นาโนเมตร แสงสีเหลืองจากไฟที่ส่องถนนมีความยาวคลื่นประมาณ 600 นาโนเมตร คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นลงมาคืออัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้ผิวของเราเป็นสีแทน คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นลงมาอีกคือเอกซ์เรย์ซึ่งถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์ โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในระดับส่วนในร้อยล้านส่วนของเมตร คลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าเอกซ์เรย์คือแกมมาเรย์ซึ่งมีประโยชน์ในการรักษาโรคมะเร็ง แกมมาเรย์มีความยาวคลื่นอยู่ในระดับส่วนในล้านล้านส่วนของเมตร แกมมาเรย์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในแกนกลางของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่น ๆ
แถบของคลื่นแสงที่ตามนุษย์มองเห็น เทียบกับแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด 
