Carácter ondulatorio de la luz.
La luz se propaga por un movimiento ondulatorio o de ondas.
Esta idea, emitida por Huyghens en el siglo XVII, fue recogida por Young a principios del siglo XIX y más tarde, desarrollada sucesivamente por Fresnel y Maxwell. Éste, precisando la noción de onda transversal, la consideró como una deformación electromagnética. Se pueden explicar de esta manera los fenómenos de difracción, interferencia y polarización.
Según la teoría electromagnética, la onda luminosa está representada en cada punto de su esfera de emisión, por un plano perpendicular a la dirección de propagación. En este plano están inscritos dos vectores oscilantes perpendiculares entre sí, uno eléctrico y el otro magnético. En otros términos, una radiación sería una variación periódica, en el espacio, de un campo eléctrico y un campo magnético combinados.
Emisión de radiaciones por la materia.
Consideremos un átomo en estado de reposo (o estacionario): cada electrón recorre la órbita más pequeña que le es posible adoptar, a condición de que la longitud de su trayectoria sea un número entero de veces la longitud de onda asociada. En este estado estable, de energía mínima, el átomo no emite ninguna radiación.
Si, por una causa cualquiera, un electrón salta de la órbita mínima a una órbita de rango superior, con absorción de una cantidad finita de energía, el átomo se encuentra entonces, en un estado activado, análogo al de un resorte tenso, dispuesto a soltarse. La energía potencial del átomo ha aumentado.
Puede suceder que el resorte se destense, queremos decir que el electrón activado vuelva a caer, bien sobre su órbita primitiva, o sobre una órbita intermedia, con disminución de su activación. el exceso de energía que el electrón había adquirido, se encuentra naturalmente liberado en forma de radiaciones.
Como la menor partícula de energía teórica es h, y la energía del fotón es hv, la frecuencia es igual al cociente de la energía perdida E por h:
pues se debe tener hv = E.
Acción de las radiaciones sobre la materia.
El espacio ocupado por los átomos está en su mayor parte vacío de sustancia material. Los corpúsculos que lo recorren no son más que puntos, prodigiosamente minúsculos, perdidos en la inmensidad. No es, pues, asombroso que un rayo luminoso, formado por proyectiles igualmente infinitesimales, atraviese los átomos de parte en parte, dando la impresión de que son transparente. Sin embargo, puede suceder que un fotón perturbe por acción electromagnética a un electrón. Éste no es arrancado de su órbita más que cuando la energía del fotón suficientemente elevada. El electrón salta hacia una órbita más alejada, mientras que el fotón desaparece después de haber cedido su energía.
La luz que ha atravesado un cuerpo, sale empobrecida de un cierto número de fotones de frecuencia determinada. Se dice entonces que ha habido absorción, sobre una cierta banda del espectro. Esta absorción es constante y característica para cada nivel de electrones en el cuerpo considerado (espectro de rayos X).