Множество волновых процессов включает волны звуковые и сейсмические, волны на поверхности воды, волны механических колебаний и весь спектр электромагнитных волн, включая радиоволны, тепловое излучение, волны света и жесткие излучения. Выделяют два основных типа волн: упругие и электромагнитные. Упругие, в том числе акустические, волны – это волны, связанные с колебаниями частиц при механической деформации упругой среды (газообразной, жидкой или твердой). Волны, у которых частицы среды совершают колебания вдоль направления распространения, называется продольной волной. Если же частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, волна называется поперечной. Электромагнитные поля – это распространяющиеся в пространстве и переменные во времени электромагнитные волны. Электромагнитные волны всегда имеют поперечные к направлению распространения составляющие векторов напряженностей электрического и магнитного полей. Продольные составляющие этих векторов могут существовать лишь при определенных условиях (например, у границ раздела разных сред). Изучением процессов излучения, распространения и поглощения электромагнитных волн также занимается электродинамика. До диапазона инфракрасных волн все среды принято рассматривать как сплошные без учета их внутренней микроструктуры, волновыми процессами в таких средах занимается классическая электродинамика. На более высоких частотах учитывают микроструктуру среды и дискретность электромагнитного излучения, то есть учитывают квантовые эффекты. В этом случае электромагнитное излучение описывают методами квантовой электродинамики. При наличии высоких энергий волнового потока, имеет место перенос энергии при отсутствии переноса вещества, а, в случае низких энергий волнового потока, может иметь место перенос информации при практическом отсутствии переноса энергии. Электромагнитные волны имеют четыре основные характеристики, включая частоту, амплитуду, фазу и спин (направление вращения собственного момента импульса). Частота и амплитуда это, преимущественно, энергетические характеристики. Фаза и спин имеют смысл спектрально-динамических характеристик, которые отражают не энергетику, а внутреннюю организацию волнового процесса. Основные электромагнитные явления это возбуждение волн конкретными источниками, отражение и преломление волн на границе раздела сред, рассеяние на неоднородностях, рефракция (искривление траектории распространения волн), поглощение энергии и интерференция. Интерференцией волн называется сложение в пространстве двух или нескольких волн, при котором в разных точках пространства получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция наблюдается у волн любой природы, в том числе, – электромагнитных. В процессе интерференции усиление волн происходит в результате явления резонанса, а ослабление – в результате явления взаимной компенсации волн, находящихся в противофазе. В среде с потерями распространяющиеся волны теряют часть своей энергии, и их амплитуды убывают по экспоненциальному закону вдоль направления распространения. Можно предположить, что в области «экспоненциального хвоста», то есть в области низких энергий реализуются основные информационные потоки и взаимодействия в живой природе. В 1889г. А. И. Садовский теоретически показал, что свет, поляризованный по кругу или эллиптически, должен иметь момент импульса, то есть спин. Действительно, электромагнитные кванты обладают спином, но поскольку они всегда движутся со скоростью света, их спин нельзя рассматривать как вращение вокруг какой-то неподвижной точки; ось спина всегда совпадает с направлением движения фотона. Спин фотона связан с поляризацией, то есть поляризация это проявление спина и спин имеют не только фотоны видимой части спектра, но и любые электромагнитные волны. Наглядное представление о спиновых состояниях дает сфера Пуанкаре. При круговой поляризации электрическое и магнитное поля не осциллируют, а согласованно вращаются, по-прежнему образуя между собой прямой угол.