L'onde émise par de nombreux objets lumineux est souvent sphérique. Dans ce cas le vecteur d'onde de propagation possède la symétrie sphérique et est radial. Les surfaces perpendiculaires aux vecteurs d'onde sont alors des sphères et sont appelées surfaces d'onde.

Figure 03 : Représentation d'une d'onde sphérique ; les surfaces d'onde sont des sphères et le vecteur d'onde est radial.

Nous voyons que cette onde se distingue d'une onde plane par le fait que l'une, l'onde plane ne se propage que dans une seule direction, et que l'autre a contrario se propage dans toutes les directions de l'espace. L'onde plane quand elle est d'extension finie dans l'espace est délimitée par un faisceau lumineux parallèle qui est strictement (en l'absence de poussière diffusant la lumière) invisible pour un observateur qui n'est pas dans sa direction de propagation. Un exemple assez proche d'une telle onde lumineuse est celle émise par une source laser.

L'onde sphérique qui se propage dans toutes les directions est visible par un observateur en tous les points de l'espace. Un exemple typique d'onde sphérique est l'onde émise par une étoile. Le champ scalaire associé à une onde sphérique de pulsation qui se propage d'un point source à un point dans le vide est donné par

Il faut bien comprendre que, lorsque l'onde sphérique se propage, le rayon de la surface d'onde augmente inéluctablement au cours du temps jusqu'à devenir infini. Une surface d'onde de rayon infini est assimilable à un plan d'onde ce qui fait que l'onde sphérique est assimilable à une onde plane dès que l'on s'éloigne suffisamment de la source. Ainsi le soleil qui est à 150millions de km de la terre nous envoie des ondes sphériques qui lorsqu'elles arrivent sur terre sont assimilables à des ondes planes. Pour s'en convaincre il suffit de calculer la divergence des rayons issus des points extrêmes du soleil.