電波在均勻媒質中和光波一樣是直線傳播的。但如果媒質的密度不一樣，當電波由某一密度的媒質進入另一密度媒質時，在兩種不同密度媒質的分界面上，傳播方向要發生變化，如同我們觀看半插入水中的直筷似乎是彎的那樣，這種現象稱為電離層對無線電波的折射。

　　電離層的密度總是兩側小中間大，這就使得進入電離層的電波方向會被連續折射，最終又離開了電離層而返回地面。我們把電離層等效為一個假想的反射面，而把電離層對電波的這種影響稱為反射。人們發現，當電波以一定的入射角到達電離層時，它也會像光學中的反射那樣以相同的角度離開電離層。顯然，電離層越高或電波進入電離層時與電離層的夾角越小，電波從發射點經電離層反射到達地面的跨越距離越大。這就是利用天波可以進行遠程通信的根本原因。而且，電波返回地面時又可能被大地反射而再次進入電離層，形成電離層的第2次、第3次反射。

　　由于電離層對電波的反射作用，使本來是直線傳播的電波有可能到達地球的背面或其他任何一個地方。電波經電離層一次反射稱為“單跳”。單跳的跨越距離取決于電離層的高度和電波進入電離層的入射角度。電波進入電離層的入射角度取決于天線的結構形式和天線離地面的高度，而電離層的高度則與時間和季節有關。

　　電離層對電波的反射作用和電波的頻率以及電離層本身的密度有關。電波的頻率越低越容易被反射:長波、中波、短波可以被反射，超短波、微波在一般情況下只能穿透電離層而不返回地面。電離層的密度越大對電波的反射作用越強:F2層的電子密度最大，它對電波的反射作用最大:凌晨時分電離層密度最小，只有低頻率的電波才有可能被反射，其余都穿透出去了。

　　電離層對無線電波有吸收作用。當電波進入電離層后，電離層內的自由電子受到電波的作用產生運動，與氣體分子發生碰撞并消耗能量。這個能量是電波供給的，也即電波通過電離層時要消耗能量。這種現象稱為電離層對電波的吸收。電離層對電波吸收作用的大小主要決定于電子密度和無線電波的頻率。工作頻率越低、電離層密度越大，吸收作用也就越大。

　　所以，從晝夜來說，白天比夜間吸收大:從季節來說，夏季比冬季吸收大。由于電離層高度及密度的變化，電波在被反射過程中極化方向會發生旋轉，接收到的信號強度會有或快或慢的周期性起伏變化，人們稱之為“衰落現象”。