Fala elektromagnetyczna  może być traktowana jak strumień cząstek zwanych fotonami, których energia jest proporcjonalna do częstotliwości fali. Fotony padające na materiał oddziaływują z elektronami ośrodka. Jeśli ich energia odpowiada różnicy energii między stanem elektronów ośrodka a którymś stanem wzbudzonym, wówczas zostaną zaabsorbowane i stąd fala o danej częstotliwości nie przenika przez materiał. Gdy energia fotonów jest inna przechodzą przez ośrodek bez przeszkód lub rozpraszają się na elektronach wymieniając z nimi energię i pęd. Położenie poziomów energetycznych materiału zależy od oddziaływania elektromagnetycznego pomiędzy elektronami oraz jądrami atomowymi i jest cechą charakterystyczną danej substancji.