Lumina se referă la o bandă mică de frecvențe vizibile pentru ochiul uman printre scala mai mare de radiații electromagnetice (EM). Majoritatea undelor EM oscilează cu o viteză pe care oamenii nu sunt capabili să o detecteze vizual. Acest lucru ar putea fi comparat cu un fluier de câine cu un ton pe care urechile umane nu le pot auzi. În același mod, unele animale pot vedea frecvențele EM pe care oamenii nu le pot. Albinele, de exemplu, vedeți în gama ultraviolete (UV) pentru a alege modele în flori vizibile doar cu viziune echipată cu UV.
Radiația EM este un câmp electric cu proprietăți magnetice care se propagă dintr-un punct în altul sau radiază spre exterior. Radiația EM este o undă cu frecvență și amplitudine. Frecvența se referă la câte valuri trec printr-un punct staționar pe secundă, în timp ce amplitudinea măsoară înălțimea unei unde. Lumina vizibilă are o lungime de undă cuprinsă între 400 și 700 nanometri. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, un nanometru este de o miliardime de metru (o miliardime de 3.281 de metri).
Lumina are proprietăți diferite în funcție de amplitudinea și lungimea de undă a acesteia. Undele mai lungi sau frecvențele mai mici duc la lumină roșie, în timp ce undele mai scurte sau frecvențele mai mari duc la albastru. Roșul este la un capăt extrem al spectrului vizibil, în timp ce lumina albastră sau violetă este la celălalt. Dincolo de spectrul albastru / violet sunt undele ultra-scurte numite ultraviolete. Această lumină vizibilă și aproape vizibilă se mai numește și lumină de înaltă energie ultra-violetă (HEV).
La capătul extrem al spectrului albastru, cea mai mare parte a radiațiilor devine invizibilă, rezultând o lumină violetă slabă, numită și lumină neagră. Această lungime de undă are proprietăți interesante prin aceea că anumiți pigmenți absorb radiația suplimentară care nu poate fi văzută, determinând ca acești pigmenți să re-radiați energia și strălucirea. Un exemplu este un afiș cu lumină neagră. Lungimile de undă puțin mai scurte produc lumină neagră folosită în criminalistica criminală pentru a fluoresce fluidele corporale, cum ar fi urina și sângele. Dincolo de radiațiile UV la scara EM sunt razele X și razele gamma. Razele cosmice, atunci când sunt incluse, cad aici; deși mulți oameni de știință cred că razele cosmice nu aparțin tehnic din spectrul EM.
Capătul opus al spectrului vizibil trece dincolo de roșu în infraroșu. Infra este latină pentru „dedesubt”, așa că infraroșul înseamnă literal „sub roșu”. Lumina infraroșie este folosită pentru camere de vizionare nocturnă și imagini termice. În această lungime de undă, obiectele calde apar mai strălucitoare decât cele reci. Infraroșul este de asemenea utilizat pentru rețelele pe distanțe scurte de periferice pentru computer cu specificația Infrared Data Association (IrDA). Pe măsură ce lungimile de undă continuă să crească mai mult, ajungem la microunde, urmate de unde radio și, în final, spectrul de difuzare.
Deși lumina este adesea descrisă ca un val, ea are o natură dublă conform fizicii cuantice. Fizica descrie lumina ca fotoni sau particule de energie fără masă care uneori se pot comporta ca o undă. Indiferent dacă este val, particule sau „șnur” vibrator, așa cum sugerează teoria superstringului, într-un vid, toată radiația EM se mișcă cu o viteză constantă de 186.282 mile pe secundă, sau 299.792.458 metri pe secundă. Prin urmare, un an lumină este distanța pe care lumina o poate parcurge într-un an. Cea mai apropiată stea, Alpha Centauri, se află la patru ani lumină.