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生變化。光亮度取決于振動量的大小,用Y表示，其關系式如下：
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，所發出的光具有各種不同頻率，這種由各種頻率復合起來的光稱為復色光（如太陽光、白熾燈光等）。但復色光通過三棱鏡時，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。
根據光具有波動性和粒子性的特點，可以分別用物理光學和幾何光學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應用較多，從簡單的棱鏡、透鏡等零部件到多功能的大型金相顯微鏡，整體都是根據幾何光學定律設計的。
光線在各向同性的均勻介質中是直線傳播的。
在各向同性的均勻介質中，兩條光線相交，在相交后可繼續傳播，而互不影響。
光線射在不同介質面上，其方向發生改變，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。
光在不同介質中的傳播速度各不相同,在光密介質中速度慢，在光疏介質中速度快，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論：光線從光疏介質（V快）進入光密介質（V慢）時，折射角小于入射角；反之，光線從光密介質進入光疏介質時，折射角大于入射角。
光線在同一介質中的傳播速度是個定值。因此，對于給定的兩種介質來說，入射角θ1的正弦和折射角θ2的正弦之比總是一個常數。用n21表示：
n21 = sinθ1/sinθ2（5-6）
常數n21稱做光線從第一種介質射入第二種介質時的折射率。
結合（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里，它在真空里的傳播速度用C表示，在介質里的傳播速度用V表示，根據（5-7）式
n = sinθ1/sinθ2= C/V2（5-8）
光線從真空入射到某種介質里的折射率n，叫做該介質的絕對折射率，簡稱為該介質的折射率。
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的折射率當作這一介質的折射率。
n1= C/V1 ；n2= C/V2
代入式n21 = sinθ1/sinθ2= n2/ n1
當光線從光密介質進入光疏介質時,根據公式（5-9）：sinθ1/sinθ2= n2/ n1 即：n1＞n2；當折射角θ2 = 90°時，sinθ2= 1；如果繼續增大入射角θ1，光線就不產生折射現象，而全部反射回光密介質中，這就是全反射現象。剛開始發生全反射現象的入射角就稱之為“臨界角"，用θc表示
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