光波是一種橫波，也有各種頻率。其波形按強度的大小沿著傳播方向成正弦波分布。
若光以速度V沿著OX方向傳播，兩峰之間的距離稱作波長，用λ表示，波長隨顏色有差異，即使同樣顏色通過不同媒介后也會發(fā)生變化。光亮度取決于振動量的大小,用Y表示，其關(guān)系式如下：
Y=A sin 2π（t/T-x/λ）
λ=VT=V/F
ω=2π/T=2πF
式中：t——時間；x——相位；Ａ——振幅決定光的強度；λ——波長；F——頻率；ω——角頻率決定光的顏色；V——速度；T——周期
光波通過透鏡或在樣品上反射常導(dǎo)致波陣面的推遲——它決定了光的相位。
光除了波動性外還具有明顯的粒子性。光的波動和粒子兩方面相互并存的性質(zhì)稱為光的波粒二相性。
具有單一頻率的光稱為單色光。光源中一個分子在某一瞬時所發(fā)出的光具有特定的頻率，原本是單色性的。但是，光源中有大量分子或原子，所發(fā)出的光具有各種不同頻率，這種由各種頻率復(fù)合起來的光稱為復(fù)色光（如太陽光、白熾燈光等）。但復(fù)色光通過三棱鏡時，由于各種頻率的光在玻璃中的傳播速度各不相同，折射率也不同，致使復(fù)色光中各種不同頻率的光將按不同的折射角分開，成為一個色散的光譜，像彩虹一樣按照波長（頻率）排列分布。
根據(jù)光具有波動性和粒子性的特點，可以分別用物理光學(xué)和幾何光學(xué)兩部分理論來描述光的特性和傳播方式。在顯微鏡中幾何光學(xué)應(yīng)用較多，從簡單的棱鏡、透鏡等零部件到多功能的大型金相顯微鏡，整體都是根據(jù)幾何光學(xué)定律設(shè)計的。
光線在各向同性的均勻介質(zhì)中是直線傳播的。
在各向同性的均勻介質(zhì)中，兩條光線相交，在相交后可繼續(xù)傳播，而互不影響。
光線射在不同介質(zhì)面上，其方向發(fā)生改變，遵守折射定律和反射定律。
反射光線與入射光線和法線都在同一個平面上，且它們分別在法線的兩邊。
出射的反射角θ′等于入射角θ，即θ=θ′
折射光線與入射光線和法線都在同一個平面上，且它們分別在法線的兩邊，見圖5-4。
光在不同介質(zhì)中的傳播速度各不相同,在光密介質(zhì)中速度慢，在光疏介質(zhì)中速度快，在真空中速度最快。
在折射時，入射角θ1的正弦和折射角θ2的正弦之比等于光在兩種介質(zhì)中傳播速度之比（參見圖5-4）。
sinθ1/sinθ2= V1/V2（5-4）
式中：V1、V 2為光在兩種介質(zhì)中的傳播速度。
由式（5-4）可得出：
V2sinθ1= V1sinθ2（5-5）
從而可得出這樣的結(jié)論：光線從光疏介質(zhì)（V快）進入光密介質(zhì)（V慢）時，折射角小于入射角；反之，光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。
光線在同一介質(zhì)中的傳播速度是個定值。因此，對于給定的兩種介質(zhì)來說，入射角θ1的正弦和折射角θ2的正弦之比總是一個常數(shù)。用n21表示：
n21 = sinθ1/sinθ2（5-6）
常數(shù)n21稱做光線從第一種介質(zhì)射入第二種介質(zhì)時的折射率。
結(jié)合（5-4）式即得：
n21= sinθ1/sinθ2= V1/V 2（5-7）
如果光線是從真空入射到某種介質(zhì)里，它在真空里的傳播速度用C表示，在介質(zhì)里的傳播速度用V表示，根據(jù)（5-7）式
n = sinθ1/sinθ2= C/V2（5-8）
光線從真空入射到某種介質(zhì)里的折射率n，叫做該介質(zhì)的絕對折射率，簡稱為該介質(zhì)的折射率。
光在空氣里的傳播速度比在真空里的傳播速度C略小一點（相差甚少），所以可看成是相等的，即空氣折射率近似等于1,因此常把光線從空氣射入某種介質(zhì)的折射率當(dāng)作這一介質(zhì)的折射率。
n1= C/V1 ；n2= C/V2
代入式n21 = sinθ1/sinθ2= n2/ n1
當(dāng)光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時,根據(jù)公式（5-9）：sinθ1/sinθ2= n2/ n1 即：n1＞n2；當(dāng)折射角θ2 = 90°時，sinθ2= 1；如果繼續(xù)增大入射角θ1，光線就不產(chǎn)生折射現(xiàn)象，而全部反射回光密介質(zhì)中，這就是全反射現(xiàn)象。剛開始發(fā)生全反射現(xiàn)象的入射角就稱之為“臨界角"，用θc表示
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