Lumina se referă la o bandă mică de frecvențe vizibile pentru ochiul uman pe scara mai mare de radiații electromagnetice (EM). Majoritatea undelor EM oscilează cu o rată pe care oamenii nu o pot detecta vizual. Acest lucru ar putea fi comparat cu un fluier de câine cu un pas pe care urechile umane nu o pot auzi. În același mod, unele animale pot vedea frecvențe EM pe care oamenii nu le pot vedea. Albinele, de exemplu, văd în gama ultravioletă (UV) pentru a desemna modele din flori vizibile numai cu vederea echipată cu UV.
Radiația EM este un câmp electric cu proprietăți magnetice care se propagă dintr-un punct în altul sau care radiază în exterior. Radiația EM este o undă cu frecvență și amplitudine. Frecvența se referă la câte valuri trec de un punct staționar pe secundă, în timp ce amplitudinea măsoară înălțimea unei unde. Lumina vizibilă are o lungime de undă de 400 până la 700 de nanometri. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, un nanometru este o miliardime dintr-un metru (o miliardime din 3.281 picioare).
Lumina are proprietăți diferite în funcție de amplitudinea și lungimea de undă. Undele mai lungi sau frecvențele mai joase au ca rezultat lumină roșie, în timp ce undele mai scurte sau frecvențele mai mari au ca rezultat albastru. Roșu se află la un capăt extrem al spectrului vizibil, în timp ce lumina albastră sau violetă se află la celălalt capăt. Chiar dincolo de spectrul albastru/violet se află unde ultrascurte numite ultraviolete. Această lumină vizibilă și aproape vizibilă se mai numește și lumină ultravioletă de înaltă energie (HEV).
La capătul extrem al spectrului albastru, cea mai mare parte a radiației devine invizibilă, rezultând o lumină violetă slabă, numită și lumină neagră. Această lungime de undă are proprietăți interesante prin faptul că anumiți pigmenți absorb radiația suplimentară care nu poate fi văzută, determinând acești pigmenți să reradieze energia și să strălucească. Un exemplu este un poster cu lumină neagră. Lungimi 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 pe 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 din punct de vedere tehnic spectrului EM.
Capătul opus al spectrului vizibil trece dincolo de roșu la infraroșu. Infra este latină pentru „dedesubt”, așa că infraroșu înseamnă literal „sub roșu”. Lumina infraroșie este utilizată pentru camerele de vedere nocturnă și pentru imagini termice. În această lungime de undă, obiectele calde par mai strălucitoare decât obiectele reci. Infraroșul este, de asemenea, utilizat pentru rețelele pe distanță scurtă de periferice de computer cu specificația Infrared Data Association (IrDA). Pe măsură ce lungimile de undă continuă să crească, ajungem la microunde, urmate de unde radio și, în sfârșit, la spectrul de difuzare.
Deși lumina este adesea descrisă ca o undă, ea are o natură duală conform fizicii cuantice. Fizica descrie lumina ca fotoni sau particule de energie fără masă care se pot comporta uneori ca o undă. Indiferent dacă este undă, particule sau „șir” vibratoare, așa cum sugerează teoria superstringurilor, în vid toată radiația EM se mișcă cu o viteză constantă de 186,282 mile pe secundă sau 299,792,458 metri pe secundă. Un an lumină este, prin urmare, distanța pe care lumina o poate parcurge într-un an. Cea mai apropiată stea, Alpha Centauri, se află la patru ani lumină distanță.