Материальные среды, существующие в виде твердых тел, жидкостей и газов, состоят из заряженных частиц - электронов и ионов, связанных между собой кулоновскими силами. При проникновении электромагнитной волны в материальную среду на заряженные частицы материальной среды действуют дополнительные силы, величина которых зависит от энергии электромагнитной волны, попавшей в материальную среду. С другой стороны, при ускоренном движении заряженных частиц происходит излучение электромагнитных волн. Таким образом, в материальной среде должно происходить взаимодействие электромагнитных волн с заряженными частицами, приводящее к изменению как характеристик свободных электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме, так и закона движения электронов и ионов материальной среды.