Cahaya adalah energi berbentuk gelombang
elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang
gelombang sekitar 380–750 nm.Pada bidang fisika, cahaya
adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang
gelombangkasat mata maupun yang tidak.Selain itu,
cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi
tersebut merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga
disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum
kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya
dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.
Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik
yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas,
frekuensi
atau panjang gelombang, polarisasi
dan fase
cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi
dan refraksi,
dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi,
difraksi,
dispersi,
polarisasi.
Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika
geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis
(en:physical
optics).
Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang
elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838
oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katode,
tahun 1859 dengan teori radiasi
massa hitam oleh Gustav
Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig
Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem
fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantum sebagai
model dari teori radiasi
massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesa
bahwa energi
yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang disebut
elemen energi, E.
Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek
fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron
untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de
Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga
tercetus teori
dualitas partikel-gelombang.
Albert Einstein kemudian pada tahun 1926
membuat postulat berdasarkan efek
fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat
dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck
mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921
dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang
dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner
Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born,
John von
Neumann, Paul Dirac, Wolfgang
Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber
dan lain-lain.
Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya
didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel
yang disebut foton.
Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinarmaser, dan sinarlaser pada tahun 1960. Era
optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik,
tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.