Теория цветности основывается на результатах изучения процессов поглощения и отражения световых лучей различными предметами. Световой луч представляет собой поток фотонов — отдельных порций (квантов) электромагнитной энергии. Отсюда и происходит название так называемой квантовой теории света, предложенной М. Планком. В соответствии с этой теорией фотоны обладают энергией, величина которой (кДж) выражается уравнением Планка: E = hv (v — частота электромагнитных колебаний, с^-1; h — постоянная Планка, равная 6,62-10^-37 кДж).

Каждый отдельный фотон как отдельное монохроматическое излучение характеризуется определенной длиной электромагнитной волны и ее амплитудой. Длина волны связана с частотой электромагнитных колебаний зависимостью С=К (Я — длина волны, нм; С — скорость света, 3-10⁸ м/с или около 300000 км/с).

Человеческий глаз (сетчатка глаза) различает лишь часть световых лучей в диапазоне длин волн 400 — 760 нм, что и является границами видимого спектра. Невидимые ультрафиолетовые лучи имеют длины волн меньше 400 нм, инфракрасные лучи — больше 760 нм. Одновременное действие всех лучей с длинами волн 400 — 760 нм вызывает у человека ощущение белого, неокрашенного цвета. Раздельное действие монохроматических излучений производит ощущение окрашенного  света,  причем характер окраски (цвет) зависит от длины волны. При наличии излучений с одинаковыми длинами волн, но с различными амплитудами колебаний свет качественно одинаков, однако интенсивность его различна. Следовательно, амплитуда колебаний определяет количественную характеристику интенсивности света.

При взаимодействии белого света с различными телами могут происходить следующие явления.

Все лучи видимой части спектра полностью проходят сквозь прозрачное тело или полностью отражаются непрозрачной поверхностью; в этом случае непрозрачное тело кажется нам белым, а прозрачное — бесцветным. Если белый свет полностью поглощается телом, то тело кажется черным.

Все лучи видимой части спектра частично поглощаются телом, а частично им отражаются — тело имеет серый цвет. Наконец, если тело избирательно поглощает некоторые лучи видимой части спектра, а остальные лучи отражаются или проходят сквозь тело, то в таком случае тело представляется окрашенным (цветным).

Опыт показывает, что разложенный на спектроскопе белый солнечный луч можно опять собрать при помощи линзы, при этом на экране возникает белое изображение щели спектроскопа. Белый луч можно также получить смешением двух цветных лучей спектра. Такие два луча, дающие при смешении белый цвет, называются дополнительными. В цветовом круге дополнительные цвета расположены диаметрально противоположно.