Elektromagnetiske bølger er en af de bedst kendte og mest almindeligt forekommende former for stråling, der undergår spredning. Spredning af lys og radiobølger (især i radar) er særlig vigtig. Flere forskellige aspekter af elektromagnetisk spredning er tydelige nok til at have konventionelle navne. De vigtigste former for elastisk spredning af lys (med ubetydelig energioverførsel) er Rayleigh-spredning og Mie-spredning. Uelastisk spredning omfatter Brillouin-spredning, Raman-spredning, uelastisk røntgen-spredning og Compton-spredning.
Lysspredning er en af de to vigtigste fysiske processer, der bidrager til det synlige udseende af de fleste objekter, den anden er absorption. Overflader, der beskrives som hvide, skyldes deres udseende på grund af mangfoldig spredning af lys fra interne eller overflademæssige inhomogeniteter i genstanden, f.eks. fra grænserne mellem de gennemsigtige mikroskopiske krystaller, som en sten består af, eller fra de mikroskopiske fibre i et papirark. Mere generelt er overfladens glans (eller glans eller glans) bestemt af spredningen. Overflader med høj spredning beskrives som matte eller matte, mens fravær af overfladespredning fører til et blankt udseende, som det er tilfældet med poleret metal eller sten.
Spektralabsorption, den selektive absorption af visse farver, bestemmer farven på de fleste genstande med en vis modifikation ved elastisk spredning. Den tilsyneladende blå farve af vener i huden er et almindeligt eksempel, hvor både spektral absorption og spektral spredning spiller vigtige og komplekse roller i farvningen. Lysspredning kan også skabe farve uden absorption, ofte i blå nuancer, som det er tilfældet med himlen (Rayleigh-spredning), den menneskelige blå iris og fjerene hos nogle fugle (Prum et al. 1998). Resonant lysspredning i nanopartikler kan imidlertid frembringe mange forskellige meget mættede og levende nuancer, især når der er tale om overfladeplasmonresonans (Roqué et al. 2006).
Modeller af lysspredning kan opdeles i tre domæner baseret på en dimensionsløs størrelsesparameter, α, der er defineret som:
α = π D p / λ , {\displaystyle \alpha =\pi D_{\text{p}}}/\lambda ,}
hvor πDp er omkredsen af en partikel, og λ er bølgelængden af indfaldende stråling i mediet. Baseret på værdien af α er disse domæner:
α ≪ 1: Rayleigh-spredning (lille partikel i forhold til lysets bølgelængde); α ≈ 1: Mie-spredning (partikel omtrent lige så stor som lysets bølgelængde, gælder kun for kugler); α ≫ 1: geometrisk spredning (partikel meget større end lysets bølgelængde).
Rayleigh-spredning er en proces, hvor elektromagnetisk stråling (herunder lys) spredes af et lille kugleformet volumen med varierende brydningsindeks, f.eks. en partikel, boble, dråbe eller endog en tæthedsfluktuation. Denne effekt blev først modelleret med succes af Lord Rayleigh, som den har fået sit navn efter. For at Rayleighs model kan anvendes, skal kuglen være meget mindre i diameter end bølgelængden (λ) af den spredte bølge; typisk antages den øvre grænse at være ca. 1/10 af bølgelængden. I dette størrelsesregime er den nøjagtige form af det spredte center normalt ikke særlig betydningsfuld og kan ofte behandles som en kugle med tilsvarende volumen. Den iboende spredning, som stråling undergår ved passage gennem en ren gas, skyldes mikroskopiske tæthedsfluktuationer, når gasmolekylerne bevæger sig rundt, som normalt er små nok i skala til, at Rayleighs model kan anvendes. Denne spredningsmekanisme er den primære årsag til den blå farve på Jordens himmel på en klar dag, da de kortere blå bølgelængder af sollyset, der passerer over himlen, spredes stærkere end de længere røde bølgelængder i henhold til Rayleighs berømte 1/λ4-relation. Sammen med absorption er denne spredning en væsentlig årsag til atmosfærens dæmpning af strålingen. Graden af spredning varierer som en funktion af forholdet mellem partikeldiameteren og strålingens bølgelængde sammen med mange andre faktorer, herunder polarisering, vinkel og kohærens.
For større diametre blev problemet med elektromagnetisk spredning af kugler først løst af Gustav Mie, og spredning af kugler, der er større end Rayleigh-området, kaldes derfor normalt for Mie-spredning. I Mie-regimet bliver formen af spredningscentret meget mere betydningsfuld, og teorien gælder kun godt for kugler og, med visse modifikationer, for kugler og ellipsoider. Der findes lukkede formløsninger for spredning ved visse andre enkle former, men der kendes ingen generel lukket formløsning for vilkårlige former.
Både Mie- og Rayleigh-spredning betragtes som elastiske spredningsprocesser, hvor lysets energi (og dermed bølgelængde og frekvens) ikke ændres væsentligt. Elektromagnetisk stråling, der spredes af bevægelige spredningscentre, undergår imidlertid en Dopplerforskydning, som kan detekteres og anvendes til at måle hastigheden af det/de spredningscentre i form af teknikker såsom lidar og radar. Dette skift indebærer en lille ændring i energi.
Ved værdier af forholdet mellem partikeldiameter og bølgelængde på mere end ca. 10 er de geometriske optikers love for det meste tilstrækkelige til at beskrive lysets vekselvirkning med partiklen. Mie-teorien kan stadig anvendes for disse større kugler, men løsningen bliver ofte numerisk uhåndterbar.
Til modellering af spredning i tilfælde, hvor Rayleigh- og Mie-modellerne ikke finder anvendelse, såsom større, uregelmæssigt formede partikler, er der mange numeriske metoder, der kan anvendes. De mest almindelige er finite-elementmetoder, som løser Maxwells ligninger for at finde fordelingen af det spredte elektromagnetiske felt. Der findes avancerede softwarepakker, som giver brugeren mulighed for at angive brydningsindekset eller brydningsindeksene for det spredte element i rummet, hvorved der skabes en 2- eller undertiden 3-dimensional model af strukturen. For relativt store og komplekse strukturer kræver disse modeller normalt en betydelig eksekveringstid på en computer.
Elektroforese indebærer migration af makromolekyler under påvirkning af et elektrisk felt. Elektroforisk lysspredning indebærer, at man lader et elektrisk felt passere gennem en væske, hvilket får partikler til at bevæge sig. Jo større ladningen er på partiklerne, jo hurtigere kan de bevæge sig.
