En förståelse av både geometrisk och fysisk optik tillåter oss att studera fenomen som härrör från både partikel- och vågaspekter av ljus.
Ljusegenskaper

Ljus reser genom rymden som elektromagnetiska vågor och
som partiklar. Som ett resultat av denna partikelvåg-dualitet, när fysiker arbetar med optik (studiet av ljus), måste de tänka på utbredningen av ljus på ett av två sätt, beroende på tillämpningen.

När man tänker på sådana egenskaper hos ljus som störningar, polarisering eller färg, är det vägen att beskriva ljus som tvärgående vågfronter. Men när man bygger ett teleskop eller en korrigerande lins och bestämmer hur ljus kommer att reflektera, bryta och överföra, är det bästa alternativet att tänka på ljus som en stråle av partiklar som rör sig i raka linjer som kallas strålar.
Wave Optics and the Wave Theory of Light

Studien av fysisk optik använder ljusets vågkaraktär för att förstå sådana fenomen som interferensmönster orsakade av ljusvågor som passerar genom diffraktionsgitter och spektroskopi. Fysisk optik började som ett fält på 1800-talet efter flera viktiga upptäckter, inklusive förekomsten av ljus utanför det synliga spektrumet av Sir Frederick William Herschel.

I fysisk optik representeras ljus som en tvärgående vågfront, som den sinusformade eller "S-kurvan" som också beskriver en våg som reser genom vattnet med vapen och dalar (höga och låga punkter). Med denna modell följer ljusvågor samma regler som andra tvärgående vågor - deras frekvenser och våglängder är omvänt proportionella på grund av våghastighetsekvationen, och vågfronterna stör varandra där de korsar varandra.

Till exempel två vapen (höga punkter) eller två dalar (låga punkter) som överlappar interfererar konstruktivt, vilket gör den totala vapnet högre respektive den totala rännan lägre. Där vågfronterna möts ur fas - en vapen och ett tråg tillsammans - de stör destruktivt
, antingen helt eller delvis avbryter varandra.

Att tänka på ljus som en våg är också nyckeln att förstå skillnaderna mellan ljustyper i det elektromagnetiska spektrumet, såsom skillnaden mellan radio, synliga och röntgenstrålar, eftersom dessa typer klassificeras efter deras vågegenskaper. Detta innebär också att behandla ljus som en våg är viktigt i den fysiska optiken i färg, eftersom det är en delmängd av det synliga partiet av spektrumet.
Geometrisk optik och strålspårning