惠更斯、牛頓
按照惠更斯原理，波的直線傳播與球面傳播。
較為完全的光理論最早是由克里斯蒂安·惠更斯發展成型，他提出了一種光波動說。使用這理論，他能夠解釋光波如何因相互干涉而形成波前，在波前的每一點可以認為是產生球面次波的點波源，而以后任何時刻的波前則可看作是這些次波的包絡。從他的原理，可以給出波的直線傳播與球面傳播的定性解釋，并且推導出反射定律與折射定律，但是他并不能解釋，為什么當光波遇到邊緣、孔徑或狹縫時，會偏離直線傳播，即衍射效應。惠更斯假定次波只會朝前方傳播，而不會朝后方傳播。他并沒有解釋為什么會發生這種物理行為。稍后，艾薩克·牛頓提出了光微粒說。他認為光是由非常奧妙的微粒組成，遵守運動定律。這可以合理解釋光的直線傳播和反射性質。但是，對于光的折射與衍射性質，牛頓的解釋并不很令人滿意，他遭遇到了較大的困難。
由于牛頓無與倫比的學術地位，他的粒子理論在一個多世紀內無人敢于挑戰，而惠更斯的理論則漸漸為人淡忘。直到十九世紀初衍射現象被發現，光的波動理論才重新得到承認。而光的波動性與粒子性的爭論從未平息。
楊、菲涅爾、麥克斯韋、赫茲
在雙縫實驗里，從光源傳播出來的相干光束，照射在一塊刻有兩條狹縫 和 的不透明擋板 。在擋板的后面，擺設了攝影膠卷或某種偵測屏 ，用來紀錄到達 的任何位置 的光束。最右邊黑白相間的條紋，顯示出光束在偵測屏 的干涉圖樣。
十九世紀早期，托馬斯·楊和奧古斯丁·菲涅耳分別做出重大貢獻。托馬斯·楊完成的雙縫實驗顯示出，衍射光波遵守疊加原理，這是牛頓的光微粒說無法預測的一種波動行為。這實驗確切地證實了光的波動性質。奧古斯丁·菲涅耳提出惠更斯-菲涅耳原理，在惠更斯原理的基礎上假定次波與次波之間會彼此發生干涉，又假定次波的波幅與方向有關。惠更斯－菲涅耳原理能夠解釋光波的朝前方傳播與衍射現象。光波動說并沒有立刻取代光微粒說。但是，到了十九世紀中期，光波動說開始主導科學思潮，因為它能夠說明偏振現象的機制，這是光微粒說所不能夠的。
同世紀后期，詹姆斯·麥克斯韋將電磁學的理論加以整合，提出麥克斯韋方程組。這方程組能夠分析電磁學的種種現象。從這方程組，他推導出電磁波方程。應用電磁波方程計算獲得的電磁波波速等于做實驗測量到的光波速度。麥克斯韋于是猜測光波就是電磁波。電磁學和光學因此聯結成統一理論。1888年，海因里希·赫茲做實驗發射并接收到麥克斯韋預言的電磁波，證實麥克斯韋的猜測正確無誤。從這時，光波動說開始被廣泛認可。