Gaisma attiecas uz nelielu frekvenču joslu, kas redzama cilvēka acij lielākā elektromagnētiskā (EM) starojuma skalā. Lielākā daļa EM viļņu svārstās ar ātrumu, ko cilvēki nespēj vizuāli noteikt. To varētu salīdzināt ar suņa svilpi, kuras tonis cilvēka ausis nedzird. Tādā pašā veidā daži dzīvnieki var redzēt EM frekvences, ko cilvēki nevar redzēt. Piemēram, bites redz ultravioleto (UV) diapazonu, lai izceltu ziedu rakstus, kas redzami tikai ar UV aprīkotu redzi.
EM starojums ir elektrisks lauks ar magnētiskām īpašībām, kas izplatās no viena punkta uz otru vai izstaro uz āru. EM starojums ir vilnis ar frekvenci un amplitūdu. Frekvence attiecas uz to, cik viļņu šķērso stacionāru punktu sekundē, savukārt amplitūda mēra viļņa augstumu. Redzamās gaismas viļņa garums ir no 400 līdz 700 nanometriem. Lai to aplūkotu perspektīvā, nanometrs ir viena miljardā daļa no metra (viena miljardā daļa no 3.281 pēdas).
Gaismai ir dažādas īpašības atkarībā no tās amplitūdas un viļņa garuma. Garāki viļņi vai zemākas frekvences rada sarkanu gaismu, savukārt īsāki viļņi vai augstākas frekvences rada zilu. Sarkanais ir redzamā spektra vienā galējā galā, bet zilā vai violetā gaisma atrodas otrā. Tieši aiz zilā/violetā spektra ir īpaši īsi viļņi, ko sauc par ultravioletajiem. Šo tieši redzamo un gandrīz redzamo gaismu sauc arī par augstas enerģijas ultravioleto (HEV) gaismu.
Zilā spektra galējā galā lielākā daļa starojuma kļūst neredzama, kā rezultātā rodas blāvi violeta gaisma, ko sauc arī par melno gaismu. Šim viļņa garumam ir interesantas īpašības, jo daži pigmenti absorbē papildu starojumu, kas nav redzams, liekot šiem pigmentiem atkārtoti izstarot enerģiju un spīdēt. Viens piemērs ir plakāts ar melnu gaismu. Nedaudz īsāki viļņu garumi rada melnu gaismu, ko izmanto kriminālistikā, lai fluorescētu ķermeņa šķidrumus, piemēram, urīnu un asinis. Papildus UV starojumam EM skalā ir rentgena un gamma stari. Kosmiskie stari, ja tie ir iekļauti, krīt šeit; lai gan daudzi zinātnieki uzskata, ka kosmiskie stari tehniski neietilpst EM spektrā.
Redzamā spektra pretējais gals pārsniedz sarkano līdz infrasarkano staru. Infra latīņu valodā nozīmē “apakšā”, tāpēc infrasarkanais burtiski nozīmē “zem sarkans”. Infrasarkano gaismu izmanto nakts redzamības kamerām un siltuma attēlveidošanai. Šajā viļņa garumā silti objekti šķiet gaišāki nekā auksti. Infrasarkanais savienojums tiek izmantots arī datoru perifērijas ierīču maza darbības attāluma tīklā ar infrasarkano datu asociācijas (IrDA) specifikāciju. Tā kā viļņu garums turpina pieaugt, mēs sasniedzam mikroviļņus, kam seko radioviļņi un visbeidzot apraides spektrs.
Lai gan gaismu bieži raksturo kā vilni, saskaņā ar kvantu fiziku tai ir divējāda daba. Fizika apraksta gaismu kā fotonus vai bezmasas enerģijas daļiņas, kas dažkārt var uzvesties kā vilnis. Neatkarīgi no tā, vai tas ir vilnis, daļiņas vai vibrējoša “stīga”, kā liecina superstīgu teorija, vakuumā viss EM starojums pārvietojas ar nemainīgu ātrumu 186,282 299,792,458 jūdzes sekundē jeb XNUMX XNUMX XNUMX metri sekundē. Tāpēc gaismas gads ir attālums, ko gaisma var nobraukt gada laikā. Tuvākā zvaigzne Alfa Kentauri atrodas četru gaismas gadu attālumā.