Lumina

Lumina este stimulul care acționând asupra retinei din ochi, produce senzația vizuală. Din punct de vedere fizic, lumina este o radiație electromagnetică; pentru a fi percepută de om ea trebuie să aibă anumite caracteristici: frecvența trebuie să fie cuprinsă între limitele sensibilității vizuale ale receptorilor fotosensibili din retină, adică în domeniul de lungimi de unde de circa 300–660 nm, iar intensitatea trebuie să depășească pragul de sensibilitate al acestora. În sens larg se poate folosi termenul de "lumină" și pentru radiații electromagnetice invizibile pentru om, ca de exemplu lumina infraroșie sau cea ultravioletă. Lumina împreună cu temperatura face parte din factorii ecologici.

Atât lumina provenind direct de la o sursă de lumină, cât și cea transmisă, reflectată, împrăștiată sau difractată de diferite corpuri, are pentru ochiul uman o serie de caracteristici, printre care:

intensitate luminoasă, determinată de puterea transportată de radiație și de sensibilitatea retinei; culoare, determinată de spectrul de frecvențe ale radiației incidente pe retină; polarizare, determinată de planurile sau planul de oscilație al undelor electromagnetice; coerență, determinată de faza oscilațiilor
 Undele electromagnetice, deci și lumina vizibilă, se compun dintr-un câmp electric și unul magnetic, orientate perpendicular unul pe celălalt, amândouă variabile în timp și spațiu, și care se generează reciproc. Variația acestor câmpuri este in general periodică atât în timp cât și în spațiu; perioada de repetare temporală a oscilațiilor este inversul matematic al frecvenței câmpului electromagnetic respectiv; perioada spațială este numită lungime de undă. Aceste două caracteristici sunt legate între ele prin intermediul vitezei de propagare a undei (v. viteza luminii). Frecvența undelor electromagnetice nu depinde de mediul în care se propagă acestea. În schimb, lungimea de undă depinde de viteza de propagare a undei într-un mediu dat, astfel încât aceeași undă trecând dintr-un mediu în altul va suferi variații ale lungimii de undă, conform relației:

• frecvență: această frecvență unică determină în cazul luminii vizibile culoarea percepută de ochi. Culorile undelor elementare sînt pure, și niciodată nu se întîlnesc în natură. Lumina produsă de laseri, cea obținută prin separarea luminii albe în culorile componente, cea obținută cu ajutorul unor filtre, sunt exemple de lumină care doar se apropie de undele monocromatice ideale. Dispozitivele de reproducere a culorilor (ecranul de televizor color, tipăriturile color, etc.) nu pot reda fidel culori de o asemenea puritate.

• amplitudine: aceasta este o măsură a variației cîmpurilor electric și magnetic care alcătuiesc unda. Este de asemenea legată de strălucirea aparentă a unei surse de lumină. Trebuie precizat totuși că ochiul nu este la fel de sensibil la toate culorile ci este chiar insensibil la razele electromagnetice din afara spectrului vizibil. Culori care par să aibă aceeași intensitate vizuală pot avea intensități fizice foarte diferite.

• polarizare: vectorul cîmpului electric și cel al cîmpului magnetic sînt perpendiculare atît unul pe celălalt cît și pe direcția de propagare a undei electromagnetice.Chiar și cu această limitare mai este permis un grad de libertate, de rotație a celor doi vectori în jurul direcției de propagare. Dacă față de un anumit sistem de axe de coordonate vectorul cîmpului electric este de exemplu vertical, spunem că lumina respectivă este polarizată vertical. În mod obișnuit ochiul nu este sensibil la polarizarea luminii, dar există experimente optice simple prin care aceasta se poate pune în evidență.