光學史
 
對我們來說，光非常重要。光是什麼呢？光的特性是什麼？為什麼我們可以看到東西？諸如此類的疑問，從很久以前就是人類探究的議題。舉例來說，古希臘哲學家認為，是因為人的眼睛射出光線照到物體，我們才得以看見物體（現在人們已經瞭解，眼睛接收來自物體的光，經由大腦處理，我們才得以看見物體。但是，大腦影像處理的具體機制，目前還在研究中）。
 
一開始，光學先從幾何學的角度探討光線的特性。然後，隨著人們對光的瞭解越來越深入，「光是粒子」的學說（光的粒子說）與「光是波」的學說（光的波動說）長年爭論不休。後來科學家發現了光的干涉，這是光波才有辦法解釋的現象，所以最後是由波動說贏得勝利。而且科學家證明了光是電磁波，帶有電力和磁力。這會在第5 章進行說明，第1 章是利用光線來說明光的特性。
 
光散射的機制
 
請想像什麼都沒有的真空狀態。光可以在真空中行進，因此，太陽系外面的遙遠星星所發出的光，可以抵達地球，讓我們看見。在沒有任何物質的真空中行進時，光是直線前進的（嚴格來講，受到星星等重力源影響，空間會發生扭曲，而光是沿著空間的扭曲前進的，並非筆直地前進。但是，除非是黑洞等超強的重力源，否則光的扭曲很微小，星光幾乎可以說是直線前進的）。
 
那麼，光什麼時候會轉變方向呢？答案是碰到物體的時候。物質是由原子構成，而原子則是由帶正電的原子核，以及帶負電的電子所組成。另一方面，光是一種電磁波。電磁波具備電力和磁力。由於電力的性質，電磁波碰撞到原子時，原子的電子會得到電磁波的能量，產生振動*1。接著，根據「振動的電荷會放射電磁波」的電磁學定律，電子又會產生電磁波，往原子的四周放射出去（圖1）。由這一連串的現象可知，當電磁波射入原子，原子會向四周放射電磁波。這就是電磁波與光散射的基本機制。
 
如同前文的說明，光照到物體會產生反射、散射，以微觀的角度來看，原子內的電子是光散射的原因。另外，金屬會散發金屬光澤，就是因為金屬內自由移動的電子（自由電子）所產生的散射。
 
光的吸收與透明、不透明
 
照到物體的光，一部分會反射，剩下的則進入物體內部。反射光與被吸收的光，這兩者的比例會因物質的種類、光照到物體表面的角度（入射角）而異。