海洋水体中主要的光学活性物质包括纯海水、颗粒物及可溶有机物等，这些物质的吸收和散射特性各不相同。在吸收效应的作用下，光的能量衰减了，同时由于光吸收的选择性使光谱分布发生了变化。在散射效应的作用下，其光场的结构发生了改变，同时非弹性散射效应的荧光现象也改变了光谱分布。海洋中的生物发光效应是水中的内部光源，对光场的分布也产生了影响。水体对光的强衰减和强散射，导致水下的能见度比陆地上低得多。光在海洋中的辐射传输规律由辐射传输方程来描述，他描述了水体固有光学性质和表光光学性质的关系，用于预测水下光场的分布。另外，基于辐射传输方程可以得到水下能见度的传输规律。

海气界面的光辐射传输包括反射和折射现象，太阳光射到海面时，一部分光被海面反射回大气，另一部分光折射进入水中。海面反射遵从菲涅尔反射定律，反射率与光入射角有关，同时也受海况影响。光从空气进入海水的入射角大于50º时，反射率随风速的增大而减小；入射角小于50º时，反射率的变化较小。对于从空气到海水传输的光，海面起聚焦的作用，使海水的辐亮度增强；对于从海水到空气传输的光，海面起发散的作用，使空气中的辐亮度减弱。

由于散射及其吸收的作用，进入海水的光能量随传输距离的增大而衰减。在海水分子及颗粒物散射作用下，光传输方向发生改变，随着传输距离的增大，光子发生散射的次数增加，光场的结构随之发生变化，到达一定深度后，最终趋向一个稳定的椭球分布。海水中主要光学活性物质的构成及其浓度存在显著的时空变化，因每种光学活性物质的吸收光谱不同，导致不同海洋水体吸收光谱的强度及形状都有很大的差异。除近岸和河口水体之外，大多数海洋水体蓝绿光的吸收最小，因此，当海水达到一定深度后，剩余的光主要是蓝绿光。

非弹性散射对海洋光辐射传输主要包括水中物质的荧光效应和水分子的拉曼效应。海中的主要活性物质可溶有机物和浮游植物都有很强的荧光效应，荧光技术已成为海洋探测的一种重要手段，得到了广泛应用。

生物发光也会影响水下光场分布，特别对于某些发光生物浓度高的水域。海洋发光生物种类很多，从单细胞的细菌到大型脊椎动物都有，大约有700个种。空间分布广，从海表到海底及从北极到赤道都有分布。研究生物发光现象对海洋军事、生态环境监测等方面有重要的应用价值。

由于海洋水体对光的强烈吸收和散射，将导致水下的能见度严重降低。光学图像在水下传输时，图像质量会严重退化，这包括图像亮度低和图像模糊。研究水下能见度的变化对于下水工程、海洋军事等方面都有重要价值。