A fény az emberi szem által érzékelhető elektromágneses sugárzás, amely egyaránt rendelkezik hullám-, és részecske-tulajdonságokkal. Egysége a foton, egy olyan részecske, amelynek tömege nulla, sebessége pedig a fénysebesség. Három fő tulajdonságát ismerjük, melyek közül az intenzitását érzékeljük fényerőként. A frekvencia az ember számára a színekben válik érzékelhetővé. Harmadik tulajdonság a polarizáció, azaz az elektromágneses rezgés iránya, amelyet az emberi szem nem érzékel, de sok állat, főleg rovarok igen. A látható fény frekvenciája a 350 és 750 nanométer közötti tartományba esik.
Egy pillanatra képzeld el, milyen lenne szélesíteni a „látómezőnket”! Látnád a spektrum infravörös szakaszát, vagy a röntgent, vagy akár mindet egyszerre. Egészen máshogy festene a világ. Persze agyad így feldolgozhatatlan mennyiségű információhoz jutna és rövid úton megőrülnél, de addig is sokkal több részletet látnál környezetedből. Sok élőlénynek nélkülözhetetlen az emberétől eltérő frekvencia-tartomány, vagy a polarizáltság érzékelése, ez a szemük biológiai felépítésében is megmutatkozik. A lényeg, hogy a látható fény tartománya minden élőlény számára mást és mást jelent.
Bár nagyon érdekes téma a biológia is, de most foglalkozzunk az általunk látható fény tulajdonságaival, azon belül is inkább a hullámtulajdonságokkal, mert a légköroptikai jelenségek vizsgálatakor e tulajdonságok lesznek fontosak. Vegyük sorra, nincs túl sok!
Kibocsátás: Az általunk vizsgált jelenségeknél a fény forrása legtöbbször a Nap. Néhány esetben azonban a fényforrás maga a jelenség, ezek a villámok, a sarki fény, a légkörfény, valamint a magaslégköri TLE-jelenségek.
Elnyelődés: Ha a fény valamilyen közegen halad keresztül, esetleg valahonnan visszaverődik, egy része, vagy egésze elnyelődhet. Jó példa a növények esete. A növények levelei elnyelik a vörös tartományba eső fényt, így a visszaverődő fényt zöldnek látod.
Visszaverődés: Bármi, amit magad körül látsz – leszámítva a fényforrásokat – azért látható, mert a fény visszaverődik róla. A tökéletesen fekete testek a fény 100%-át elnyelik, így azokat nem láthatod.
Szóródás: A fény bármely közeg, esetünkben a levegő részecskéin szóródik. A szóródás mértéke függ az adott részecske méretétől. Adott méretű részecske esetén pedig annál nagyobb a szórás, minél kisebb a fény hullámhossza. A légköroptikai jelenségek közül több, gyakori jelenség is a fény szóródási tulajdonságain alapul.
Törés: A legtöbb és legérdekesebb légköroptikai jelenség kialakulásáért felelős tulajdonság a fénytörés. A levegőben a fény különböző méretű vízcseppeken és változatos formájú jégkristályokon törik meg. Ha a fény egy új közeg határára ér a határfelületen áthaladva haladási iránya megváltozik. Ennek az irányváltozásnak az az oka, hogy a két közegben különbözõ a fény terjedési sebessége. Az irányváltoztatás mértékét a közeg ún. törésmutatója határozza meg. A törésmutató pedig a különböző frekvenciájú (vagyis más színű) fények esetében más és más, így legtöbbször a fénytörő közeg színeire bontja a fényt. Fénytörés két különböző hőmérsékletű légréteg határán is kialakulhat, ez eredményezi a délibáb-jelenségeket.
Elhajlás: Szűk résen áthaladó fény a rés után több világosabb és sötétebb sugárban halad tovább. Az elhajlás jelenségét a töréshez hasonlóan a fény frekvenciája befolyásolja, ezért itt is megjelenik a komponensekre bomlás.
Interferencia: Hullámok találkozásakor azok egymást erősíthetik, vagy gyengíthetik. A fény esetében az interferencia mértéke még a frekvenciától is függ, így nem csupán erősebb, illetve gyengébb fénysugarak jönnek létre, hanem különböző színűek is.
Az említett fizikai tulajdonságok többnyire nem egyesével, hanem keverten fordulnak elő, a légköroptikai jelenségek csoportosításához azonban a jelenség kialakulásában legnagyobb szerepet játszó tulajdonságot vesszük alapul.