Fizik biliminin ışıkla ilgili olan konularını ve olaylarını inceleyen bölümüne optik denir. Işıkla ilgili olayların incelenmesinde kullanılan araçlar da optik araçlar olarak adlandırılır. Bu araçlar, ışığın niteliğine ve özelliklerine göre değişir. Örneğin, görme olayları, gözlük ve dürbün yapımı fizik biliminin bu dalına aittir. Işık, foton denilen taneciklerden meydana gelir ve saydam ortamlarda yayılır. Fiziksel olaylara göre tanecikli ya da dalga yapılı özellikleri bulunur. Işık yayan bütün cisimlere ışık kaynağı adı verilir. Bunlar yapılarına göre sıcak ve soğuk ışık kaynakları olarak iki bölüme ayrılır. Ayrıca, ışığı geçirme kapasitelerine göre üç kısma ayrılır. Işığı tamamen geçirebilen maddelere saydam maddeler adı verilir. Hava, su ve cam saydam maddelerdir. Üzerine düşen ışığın bir bölümünü, yani kısmen geçiren maddelere yarı saydam maddeler, ışığın hiç geçemediği maddelere ise saydam olmayan maddeler adı verilir.

Optik, ışık olaylarını incelerken üç ana bölüme ayrılır:

Geometrik optik, ışığın aynı alan içinde doğrudan yayılması konusunu ele alır. Işığın yayılma esnasında aydınlanma, kırılma ve yansıma olaylarını inceleyen kısmıdır. Newton, yaptığı araştırmalarda ışığın sadece bir kaynaktan yayılan tanecikler gibi olduğunu düşünerek, çeşitli çalışmalar sonucunda geometrik optiği ortaya çıkarmıştır. Ancak, geometrik optik sadece aydınlanma, yansıma ve kırılma gibi durumları açıklar. Mesela, mercekler, aynalar ve çeşitli ışık prizmaları geometrik optiğin incelediği başlıca konulardır.

Kuantum optik, ilk olarak Max Planck'ın araştırmaları sonucu ortaya çıkmıştır. Işık dalgalarının oluşturduğu enerjilerin kuantumlu oluşumunu tespit etmiştir. Bunun sonucuna göre ışık, atomlardan yayılan enerji paketleri şeklinde oluşur. Bu enerji paketlerinin her bir tanesine foton adı verilir.

Fiziksel optik, ışığın yapısının dalga şeklinde olduğunu kabul eder. Işıkta oluşan kutuplanma, kırınım ve girişim olaylarını inceler. Huygens, Newton ile aynı dönemde yaşamış bir bilim insanıdır. Newton'un yanıldığını ve ışığın dalga şeklinde düşünülmesi gerektiğini savunmuştur. Çünkü dalga modeli ile ışıkta oluşan girişim, polarizasyon ve kırınım olayları daha kolay açıklanabilmektedir. Geometrik optik ile bu tür olaylar genelde açıklanamamaktadır.