光學(xué)研究光的性質(zhì)及其和物質(zhì)的各種相互作用，光是電磁波。雖然可見光的波長范圍在電磁波中只占很窄的一個波段，但是早在人們認(rèn)識到光是電磁波以前，人們就對光進(jìn)行了研究。
17世紀(jì)對光的本質(zhì)提出了兩種假說：一種假說認(rèn)為光是由許多微粒組成的；另一種假說認(rèn)為光是一種波動。19世紀(jì)在實驗上確定了光有波的獨(dú)具的干涉現(xiàn)象，以后的實驗證明光是電磁波。20世紀(jì)初又發(fā)現(xiàn)光具有粒子性，人們在深入入研究微觀世界后，才認(rèn)識到光具有波粒二象性。
光可以為物質(zhì)所發(fā)射、吸收、反射、折射和衍射。當(dāng)所研究的物體或空間的大小遠(yuǎn)大于光波的波長時，光可以當(dāng)作沿直線進(jìn)行的光線來處理；但當(dāng)研究深入到現(xiàn)象細(xì)節(jié)，其空間范圍和光波波長差不多大小的時候，就必須要考慮光的波動性。而研究光和微觀粒子的相互作用時，還要考慮光的粒子性。
光學(xué)方法是研究大至天體、小至微生物以至分子、原子結(jié)構(gòu)的非常有效的方法。利用光的干涉效應(yīng)可以進(jìn)行非常精密的測量。物質(zhì)所放出來的光攜帶著關(guān)于物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要信息，例如：原子所放出來原子光譜的就和原子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
近年來利用受激輻射機(jī)制所產(chǎn)生的激光能夠達(dá)到非常大的功率，且光束的張角非常小，其電場強(qiáng)度甚至可以超過原子內(nèi)部的電場強(qiáng)度。利用激光已經(jīng)開辟了非線性光學(xué)等重要研究方向，激光在工業(yè)技術(shù)和醫(yī)學(xué)中已經(jīng)有了很多重要的應(yīng)用。