Svetlo ako elektromagnetickú vlnu je možné popísať kombináciou časovo premenlivých vektorov E (elektrické pole) a H (magnetické pole) šíriacich sa v priestore podľa Maxwellových rovníc, ktoré prezentoval James Clerk Maxwell v druhej polovici 19. storočia.
Svetlo je možné charakterizovať pomocou niekoľkých spektrálnych veličín a to:
c je univerzálna fyzikálna konštanta, jej hodnota je 299 792 458 m/s.
Obyčajne sa používa aproximovaná hodnota c = 3·108 m/s.
V každom inom optickom prostredí odlišnom od vákua fázová rýchlosť svetla v (rýchlosť, ktorou sa vrchol alebo fáza vĺn pohybuje) závisí od indexu lomu n prenosového média [2]:
, kde n je možné definovať nasledujúcou rovnicou:
, kde εr je relatívna elektrická permitivita a μr je relatívna magnetická permeabilita látky [3]. Index lomu je funkciou vlnovej dĺžky.
Vzťah medzi elektrickými, magnetickými veličinami a rýchlosťou šírenia svetla v prenosovom médiu je možné popísať nasledujúcou rovnicou:
Vlnovo – časticová dualita: Každá elementárna častica alebo kvantová entita vykazuje vlastnosti nielen častice ale aj vlny. Elektromagnetické žiarenie sa šíri v súlade s vlnovými rovnicami, ale môže byť vyžiarené alebo absorbované len ako diskrétne častice - fotóny a takto sa správa súčasne ako vlna aj častica.
Energia fotónu E je úmerná jeho frekvencii a môžeme ju vypočítať pomocou Planckovho–Einsteinovho vzťahu, známeho tiež ako Planckova rovnica [4]:
kde h je Planckova konštanta, h = 6,62·10–34 Js alebo 4,1356·10–15 eVs.
Konštanta: hc = 1,24 eVμm.
Hodnota relatívnej permitivity kremíka (oxidu kremičitého SiO2) je εr = 3,9 a relatívnej magnetickej permeability SiO2 je μr = 0,53. Na základe týchto veličín môžeme vypočítať index lomu kremičitého skla.
Index lomu oxidu kremičitého SiO2 je: