Forståelse af forholdet mellem frekvens, bølgelængde og energi af lysbølger

Frekvens beskriver, hvor mange svingninger af en lysbølge passerer et givet punkt hvert sekund, typisk udtrykt i hertz (Hz). Det synlige spektrum spænder omkring 430THz (rød) til 750THz (violet), selvom elektromagnetiske bølger uden for dette område - såsom radiobølger under 1GHz og gammastråler over 3×10 ¹⁸  Hz – er usynlige for det menneskelige øje.

Fordi en bølge er en kanal af energi, er højere frekvens lig med større energi pr. foton. Gammastråler bærer derfor mest energi, mens radiobølger er mindst. Inden for synligt lys holder violette fotoner den højeste energi og røde fotoner den laveste.

Bølgelængde, afstanden mellem på hinanden følgende toppe eller lavpunkter, er omvendt proportional med frekvensen. Kortere bølgelængder (f.eks. violet) svarer til højere frekvenser og større energi; længere bølgelængder (f.eks. rød) har lavere frekvenser og mindre energi.

Alle elektromagnetiske bølger bevæger sig med samme hastighed i et vakuum - cirka 186.000 miles per sekund (300.000 km/s) - den universelle hastighedsgrænse. I medier som luft, vand eller glas bliver lyset langsommere og bøjer, et fænomen kendt som refraktion.

Disse principper understøtter teknologier lige fra fiberoptisk kommunikation til spektroskopisk analyse, der illustrerer den dybe sammenhæng mellem en bølges frekvens, bølgelængde og energi.