전통적인 파동 광학 이론은 맥스웰 방정식과 전자기장 이론을 바탕으로 거시적 규모로 빛의 전파 동작을 묘사하기에 적합하다. 마이크로 나노 척도에서, 구조적 크기가 빛의 파장에 해당하기 때문에, 빛의 전파와 산란 동작은 강한 산란과 회절 효과의 영향을 받기 때문에 기존의 파동 광학 이론은 더 이상 적용되지 않는다.

마이크로나 광학에서 빛의 전파와 산란 동작을 연구하기 위해서는 양자역학과 통계물리학 등 이론적 방법과 수치 시뮬레이션과 실험 연구가 필요하다. 이러한 방법과 수단은 마이크로나 구조의 라이트 필드 분포, 빛과 물질의 상호 작용, 빛의 양자 행동을 더 잘 설명할 수 있다.