光学で通常扱うのは、電磁波のうち光と呼ばれる波長域（可視光、あるいはより広く赤外線から紫外線まで）である。光は電磁波の一種であるため、光学は電磁気学の一部門でもあり、電波やX線・マイクロ波などと類似の現象がみられる。光の量子的性質による光学現象もあり、量子力学に関連するそのような分野は量子光学と呼ばれる。
光学の分野

光学の分野は、独自の学会を持っており、また独自の学術集会を開催している。

純粋科学としての光学は光科学または光物理（英語: photophysics[2]）と呼ばれる。応用指向の光学は応用光学または光工学と呼ばれ、特に照明に関する応用は照明工学と呼ばれる。それぞれの分野は、その応用・技術・指向性などが異なりがちである。光工学における、近年進展が著しい分野には、フォトニクスあるいは光エレクトロニクス（オプトエレクトロニクス）と分類される分野もある。 これらの分野と「光学」との間の境界はしばしば不明瞭であり、地域や産業分野によって異なった使われ方をする。

光の実世界への応用は幅広いため、光学は他の科学技術の分野と相互に関連しあう傾向がある。このため、電子技術・物理学・心理学・薬学などいろいろな分野の一部として光学に出会うことがある。
幾何光学詳細は「幾何光学」を参照

幾何光学は、光の伝播を光線に基づいて記述する。光線は異なる媒質の接合面で折れ曲がり、また媒質の屈折率の位置による変化によって曲がる。

幾何光学

直進 - 反射 - 屈折

ガウス光学

色収差

ザイデル収差

収差論


応用分野

レンズ

鏡

プリズム


波動光学詳細は「波動光学」を参照

波動光学は、光を波動として扱い、諸現象を説明する。幾何光学の光線は物理光学の波面に垂直である。とくに、光は波動の中でも電磁波であるということを重視し、マクスウェル方程式に基づいて光の性質を論ずる光学を電磁光学という。電磁光学は波動光学の一部とみなされることもあるし、波動光学よりも一歩進んだ光学とみなされることもある。

波動光学

回折

干渉 (物理学)

分散

偏光

コヒーレンス

散乱

フーリエ光学

回折光学


応用分野

光学レンズ設計


現代光学

現代光学とは、20世紀に広まった光の科学と技術の領域を指す。これらの光科学の領域は、光の電磁気学的および量子力学的性質に関連する。

量子光学

光子

ジョーンズ計算法

レーザー

結晶光学

非線形光学

統計光学


ホログラフィー

フォトニック結晶

非結像光学

薄膜光学

光学パターン認識

他の光学分野

色

照明工学

パターン認識

光学現象「大気光学現象」も参照

虹や蜃気楼やグリーンフラッシュは光学現象の例。
光学機器詳細は「光学機器」を参照

望遠鏡、光学顕微鏡、カメラなどは光学機器の例。
光学素子

光学機器を構成する素子を、光学素子と言う。基本的なものとしては以下がある。

レンズ

プリズム

鏡

回折格子

偏光素子（偏光子と位相子）

光学迷彩詳細は「光学迷彩」を参照

サイエンス・フィクションなどに登場する光学迷彩も研究はされているが、実現には程遠い。