Đối với Newton, ánh sáng gồm những hạt tí hon, mà ta có thể gọi là quang tử hợp thành. Song song với quan niệm này, trong lịch sử khoa học hình thành một ý niệm khác về ánh sáng, đó là hình dung cho rằng ánh sáng có dạng của sóng.
Hình dung đầu tiên trong khuynh hướng nhận thức này có lẽ xuất phát từ Descasrtes. Ông quan niệm trong vũ trụ tràn ngập thứ chất lỏng vô hình mà ông gọi là plenum. Trong môi trường plenum đó, các thiên thể vận động, quay tròn…, tương tự như vật thể trôi vòng vòng trong dòng nước xoáy. Đối với Descasrtes thì ánh sáng vận động trong chất lỏng plenum vô hình đó và với một vận tốc lớn vô hạn. Ngày nay, ta thấy tất cả những gì Descasrtes tưởng tượng về plenum và ánh sáng đều sai lạc, thế nhưng quan niệm về một chất plenum vô hình nhưng có thực lại rất quan trọng vì nó làm nền tảng cho tính chất sóng của ánh sáng. Như nước dao dộng mà sinh ra sóng nước, không khí dao động mà sinh ra sóng âm thanh, thì khái niệm plenum sẽ làm nền tảng cho một thứ sóng ánh sáng.
Trong thế kỷ thứ 17, người ta phát hiện nhiều hiện tượng của ánh sáng, chúng không thể được giải thích bằng thuyết cho rằng ánh sáng vận động theo “đường thẳng” được, cụ thể là hiện tượng nhiễu xạ. Đó là hiện tượng các tia ánh sáng bị lệch một phần khi xuyên qua các khe hở nhỏ, sinh ra một khu vực không sắc nét xung quanh khe hở đó. Nếu ánh sáng là những hạt đi đường thẳng thì hẳn hình ảnh các khe hở phải hết sức sắc nét. Đây là hiện tượng rất thông thuờng nhưng không mấy ai để ý, nó được một nhà quang học người Ý Grimaldi khám phá và lý giải. Trong một tác phẩm xuất bản hai năm sau khi ông mất, người ta đọc thấy quan niệm của ông về sự lan truyền của ánh sáng trong dạng sóng. Có lẽ ông là người đầu tiên nêu lên khái niệm này.
Khoảng hơn mười năm sau, nhà khoa học Hà Lan Huygens nêu lên giả thuyết về sóng ánh sáng trong một bài thuyết trình tại Paris năm 1678. Năm 1690 ông xuất bản tác phẩm Traité de la lumière, cho thấy ánh sáng là sóng vận động với vận tốc có giới hạn và phản bác thuyết hạt ánh sáng. Tương tự như âm thanh sinh ra do sự dao động của không khí thì Huygens quan niệm ánh sáng là sự dao động của một chất liệu được gọi là ê-te. Như plenum của Descasrtes, ê-te được xem là tràn ngập trong vũ trụ. Vũ trụ phải có ê-te thì ánh sáng mới lan tỏa được
cũng như sóng nước cần nước, sóng âm thanh cần không khí. Trên cơ sở lý thuyết sóng của ánh sáng, Huygens lý giải các hiện tượng nhiễu xạ, phản xạ, khúc xạ một cách dễ dàng.
Sau Huygens là nhà khoa học người Anh, Hooke, ông là người đại hiện cho thuyết sóng ánh sáng một cách triệt để và trở thành đối thủ khoa học của Newton, người sinh sau Hooke chỉ tám năm. Thế nhưng cả Huygens lẫn Hooke chưa biết đến một hiệu ứng đặc biệt của sóng sánh sáng, mà lịch sử phải đợi khoảng 100 năm sau. Đó là hiệu ứng giao thoa mà người phát hiện ta là Thomas Young.
Thomas Young là một thần đồng, mới hai tuổi đã biết đọc. Lúc còn rất nhỏ ông đã tự học toán và sớm sử dụng phép tính vi phân mà Newton phát hiện ra trước đó không lâu. Young nói và viết hàng chục thứ ngôn ngữ, kể cả các ngôn ngữ cổ của Ai Cập. Về sau ông lại học y khoa; và năm, 1801 phát hiện một tính chất quan trọng của võng mạc mắt. Đó là nguyên lý cho rằng, mọi màu sắc đều được xây dựng trên ba màu cơ bản xanh, đỏ, vàng; và võng mạc của mắt tiếp nhận được bao màu cơ bản đó. Thế nhưng, cống hiến quan trọng nhất của ông về quang học là nguyên lý giao thoa của ánh sáng.
Là người thừa nhận thuyết sóng dao động của ánh sáng, ông cũng tin nơi một chất ê-te và cho rằng sóng ê-te cũng phải như sóng nước, khi gặp nhau trong không gian, chúng cũng hòa với nhau để dộng hưởng với nhau mà tăng cường hay triệt tiêu lẫn nhau. Đó là hiện tượng giao thao của ánh sáng mà ngày nay sinh viên ngành vật lý nào cũng biết đến. Thế nhưng, thời bấy giờ, ý niệm của Young dẫn đến một hệ quả tưởng như vô nghĩa là người ta có thể tạo ra bóng tối bằng cách cho thêm ánh sáng vào ánh sáng. Vì thế thời bấy giờ không ai hiểu và tin được Young. Một năm sau, Young nêu lên ý niệm về các độ dài sóng của ánh sáng để lý giải các màu trong ánh sáng trắng cũng như màu của các nhiễu xạ ánh sáng.
Thời kỳ của Young cũng là giai đoạn nhiều công trình được ra đời của nhiểu nhà vật lý thức nghiệm và toán học chuyên tâm nghiên cứu tính chất nhiễu xạ của ánh sáng như Fresnel và Fraunhofer. Cả hai đều đại đện cho thuyết dao động sóng của ánh sáng và lý giải xuất sắc các hiện tượng khúc xạ, phân cực của ánh sáng và nêu lên những phương pháp đo độ dài sóng một cách chính xác. Với những công trình này, mô hình sóng của ánh sáng được thừa nhận ở các nhà vật lý, nó trở thành đối thủ ngang hàng của mô hình hạt ánh sáng của Newton.
Ta cần kể thêm là, trong thời của Fresnel, nhiều nhà toán học tiếng tăm của Pháp như Poisson, Biot, Laplace đều tin tưởng nơi thuyết hạt ánh sáng của Newton. Fresnel chỉ là một chàng kỹ sư kiều lộ trẻ tuổi đứng trước các vị tiền bối khoa học đó để bảo vệ cho bài toán sóng ánh sáng của mình. Năm 1819, khi thẩm định các phương trình toán học của Fresnel, giáo sư toán xuất sắc Poisson tự mình giải một phương trình của Fresnel mà hệ quả thực nghiệm của nó là phải có một chấm sáng trong bóng tối của một hiện tượng quang học nhất định, điều mà Poisson cho là “vô lý”. Qua đó ông muốn chứng minh lý thuyết của Fresnel là sai. Thế nhưng, Arago, một nguời bạn và cũng là người tin vào thuyết của Fresnel, trong một thí nghiệm, lại cho thấy chấm sáng đó là có thật. Thú vị thay, Poisson tưởng bác bỏ được thuyết của đối thủ với lời giải của một phương trình, không ngờ chính mình lại là người đưa lý thuyết đến với sự thừa nhận của cả cộng đồng.