Ponieważ każdą falę periodyczną można traktować jako wynik nakładania się szeregu fal harmonicznych najpierw zajmiemy się tymi falami. Fale harmoniczne są wytwarzane przez źródła poruszające się ruchem harmonicznym. Ruch harmoniczny mamy wtedy, gdy siła jest wprost proporcjonalna do wychylenia, i skierowana przeciwnie:
korzystając z drugiej zasady dynamiki możemy napisać ten wzór w postaci:
jeżeli następnie podstawimy
to równanie to przyjmie postać:
Jednym z rozwiązań tego równania jest funkcja:
gdzie X0 nazywamy amplitudą, wyrażenie w nawiasie nazywamy fazą, a φ – fazą początkową.
Ponieważ 
gdzie T nazywamy okresem drgań (czyli T jest to czas jaki potrzebuje cząstka na wykonanie jednego pełnego drgania), to rozwiązanie to możemy zapisać jako:
Jeśli jeszcze dokonamy jednego przekształcenia to
zaś t0 jest to czas jaki upłynął od chwili początkowej do chwili, gdy zaburzenie dotarło do pewnego wybranego przez nas punktu w przestrzeni. Czas t0 możemy powiązać z prędkością rozchodzenia się fali v, mierząc wzdłuż promienia odległość r cząstki (punktu) od źródła fali i wówczas:
v – prędkość fazowa
Czyli mamy zależność wychylenia cząstki znajdującej się w odległości r od źródła w funkcji czasu, gdy dodatkowo wprowadzimy amplitudę będącą funkcją położenia, wówczas równanie postaci:
będzie równaniem fali, opisującym wszystkie rodzaje fal harmonicznych.
Parametrami charakteryzującymi falę są długość fali:
oraz częstotliwość n czyli ilość drgań w jednostce czasu.
