Wanneer lichtgolven het water raken, kunnen er verschillende verschijnselen optreden, afhankelijk van de eigenschappen van het water, de golflengte van het licht en de hoek waaronder het licht het oppervlak raakt. Hier zijn een paar belangrijke dingen die gebeuren:

1. Reflectie :Een deel van de lichtgolven wordt teruggekaatst in de lucht, waardoor de spiegelachtige reflectie ontstaat die we zien op kalme wateroppervlakken. De reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek, wat betekent dat de gereflecteerde lichtgolf onder dezelfde hoek terugkaatst op het water als waarmee hij het oppervlak raakte.

2. Refractie :Een ander deel van de lichtgolven ondergaat breking, wat betekent dat ze worden gebogen als ze het water binnenkomen. Dit komt doordat de lichtsnelheid in water langzamer is dan in lucht. De hoeveelheid breking hangt af van de golflengte van het licht en de invalshoek. Kortere golflengten, zoals blauw licht, worden meer gebroken dan langere golflengten, zoals rood licht. Dit is de reden waarom onderwaterobjecten enigszins roodachtig lijken in vergelijking met hun werkelijke kleuren.

3. Absorptie :Een deel van de lichtgolven wordt geabsorbeerd door watermoleculen. De absorptie van licht is afhankelijk van de golflengte en de eigenschappen van het water. Zuiver water absorbeert heel weinig zichtbaar licht, maar ultraviolet (UV) licht sterk. Als gevolg hiervan wordt de UV-straling van de zon aanzienlijk verminderd wanneer deze in het water doordringt, wat belangrijk is voor de bescherming van het waterleven.

4. Verstrooiing :Lichtgolven kunnen ook worden verstrooid door deeltjes die in het water zweven, zoals sediment, plankton of verontreinigende stoffen. Deze verstrooiing zorgt ervoor dat het water troebel of troebel lijkt. Het verstrooiingseffect is sterker bij kortere golflengten, waardoor het water er vaak blauwachtig of groenachtig uitziet.

5. Totale interne reflectie :Wanneer licht dat zich in water voortbeweegt het grensvlak tussen water en lucht onder een voldoende ondiepe hoek raakt, kan het totale interne reflectie ondergaan. Dit betekent dat het licht volledig wordt teruggekaatst in het water en niets ervan wordt doorgelaten naar de lucht. Dit fenomeen is essentieel voor glasvezel, waarbij licht door lange, dunne glas- of plasticvezels wordt geleid door meerdere totale interne reflecties.

Het samenspel van deze verschijnselen bepaalt hoe licht interageert met water, waardoor het uiterlijk van waterlichamen en de onderwateromgeving wordt beïnvloed.