كان العلماء، خلال القرن التاسع عشر، يظنون أن الضوء موجة، تنتقل كما تنتقل الموجة المائية. وراجت هذه النظرية الموجية للضوء، لأنها مكّنت العلماء من تفسير ظاهرة نمط التداخل، وهي خطوط ساطعة وأخرى مظلمة، تحصل عليها العلماء من التجارب الضوئية.
وإذا كان الضوء موجة، فما هي هذه الموجة؟ أمّا موجات الماء فسهلة التفسير؛ لأنها تسير خلال سطح الماء، بينما الماء نفسه يتحرك إلى الأعلى والأسفل. وبالنسبة إلى علماء القرن التاسع عشر، كان الضوء يبدو مختلفاً عن موجات الماء، بسبب انتقاله في الفضاء، من الشمس والنجوم الأخرى، إلى الأرض؛ فافترضوا أن موجات الضوء، يجب أن تنتقل خلال مادة، كانتقال الموجات المائية خلال الماء. وأطلق العلماء على هذه المادة اسم الأثير، على الرغم من أنهم لم يتوصلوا إلى ما يثبت وجودها. واستطاعوا، في نهاية القرن التاسع عشر، التوصل إلى أن موجات الضوء، تتألف من مناطق، تُعرف بالمجالات الكهربائية والحقول المغناطيسية.
يبدأ النموذج البسيط لموجة الضوء، بشعاع (خط مستقيم)، يوضح اتجاه انتقال الضوء. وتمثّل الأسهم القصيرة، الموجودة على طول الشعاع، والمتعامدة (زاوية قائمة) عليه، المجال الكهربائي. ويشير بعضها إلى الأعلى من الشعاع، وبعضها الآخر إلى الأسفل منه. وهي تختلف في الطول، لذلك، فإن النمط الكلي لرؤوس الأسهم، يُشْبه الموجة. والأسهم التي تمثّل الحقل المغناطيسي، تشبه، كذلك، الموجة؛ ولكنها تكوِّن زاوية قائمة، مع الأسهم، التي تمثل الحقل الكهربائي. وهذا النمط، يتحرك خلال الشعاع، وهو الضوء.
أثبتت التجارب، في بداية القرن العشرين، أن العلماء تخلوا عن فكرة الأثير. وأدركوا أن موجة الضوء، بوصفها نمطاً منتظماً من الحقول، الكهربائية والمغناطيسية، يمكن أن تنتقل عبْر الفضاء.
تشبه موجات الضوء الأنواع الأخرى من الموجات، في بعض صورها، مثل الطول الموجي والتردد والسعة. فالطول الموجي هو المسافة لخط مستقيم، من قمة الموجة إلى القمة التي تليها. وتردد الموجة هو عدد المرات، التي تمرّ خلالها القمة من نقطة ثابتة، في الثانية. وسعة الموجة هي أكبر مسافة للقمة أو القاع (النقطة السفلى من الشعاع).