通常把光學(xué)分成幾何光學(xué)、物理光學(xué)、量子光學(xué)。
幾何光學(xué) Geometrical optics
從幾個(gè)由實(shí)驗(yàn)得來的基本原理出發(fā)來研究光的傳播問題的學(xué)科?；诠饩€的概念和光線的折射、反射定律來描述光在介質(zhì)中傳播規(guī)律的學(xué)科。
物理光學(xué) Physical optics
從光是一種波動(dòng)出發(fā)，研究光的屬性和光在介質(zhì)中傳播規(guī)律的學(xué)科，也稱為波動(dòng)光學(xué)。
可用來研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向異性介質(zhì)中傳播所呈現(xiàn)出的現(xiàn)象。由于光速和電磁波傳播速度相同，從而推測(cè)光也是電磁波，這一推測(cè)被以后所有實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。而利用幾何光學(xué)所得的結(jié)果，通?？偸遣▌?dòng)光學(xué)在某些條件下的近似或極限。
與幾何光學(xué)不同，波動(dòng)光學(xué)不僅考察孔徑大于波長(zhǎng)情況下的光的傳播過程，而且研究任何孔徑情況下的光的傳播過程。波動(dòng)光學(xué)總能得出正確的解，但是有時(shí)用波動(dòng)光學(xué)方法較為復(fù)雜，所以通常根據(jù)問題的性質(zhì)來決定采用幾何光學(xué)還是波動(dòng)光學(xué)，或者兩者兼而用之。
波動(dòng)光學(xué)可解釋光在散射介質(zhì)和各向異性介質(zhì)中傳播時(shí)所伴隨產(chǎn)生的過程和在介質(zhì)界面附近的表現(xiàn)；也能解釋色散現(xiàn)象和各種介質(zhì)中壓力、溫度、聲場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的影響。
雖然波動(dòng)光學(xué)能對(duì)光的傳播做出滿意的解釋，但一般不能說明光的發(fā)射和吸收過程，表現(xiàn)出經(jīng)典物理的困難。
量子光學(xué) Quantum optics
以輻射的量子理論為基礎(chǔ)研究光的產(chǎn)生、傳輸、監(jiān)測(cè)及光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科。
19世紀(jì)末20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)了黑體輻射規(guī)律和光電效應(yīng)等另一類光學(xué)現(xiàn)象，在解釋這些涉及光的產(chǎn)生及光與物質(zhì)相互作用現(xiàn)象時(shí)，舊的波動(dòng)理論遇到無法克服的困難，普朗克假設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。
1905年，愛因斯坦提出光子假設(shè)，成功地解釋光電效應(yīng)。愛因斯坦認(rèn)為光子不僅僅具有能量，而且與普通實(shí)物粒子一樣具有質(zhì)量與動(dòng)量（見光的二象性）。1923年，A.H.康普頓利用光子和自由電子的彈性碰撞過程解釋了X射線的散射實(shí)驗(yàn)（見康普頓散射）。與此同時(shí)，各種光譜儀的普遍使用促進(jìn)光譜學(xué)的發(fā)展，通過原子光譜來探索原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及其發(fā)光機(jī)制導(dǎo)致量子力學(xué)的建立。
光子與光線
光子（Photon）是一種基本粒子，是電磁輻射的量子。在量子場(chǎng)論里是負(fù)責(zé)傳遞電磁力的力載子。這種作用力的效應(yīng)在微觀層次或宏觀層次都可以很容易的觀察到。
由于光子的靜止質(zhì)量為0，它可以移動(dòng)至很遠(yuǎn)的距離，這也意味著它在真空中的傳播速度是光速。
如同其他微觀粒子，光子具有波粒二象性（Wave-particle duality），能夠展現(xiàn)出波動(dòng)性與粒子性。例如，它能在雙縫實(shí)驗(yàn)（Double-slit experiment）里展現(xiàn)出波動(dòng)性，也能在光電效應(yīng)（Photoelectric Effect）實(shí)驗(yàn)里展現(xiàn)出粒子性。
光子的運(yùn)動(dòng)集合構(gòu)成了光線，也就是人們常說的光（Light），光的入射、折射、反射都是大量光子運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)。光（Light）是由光子（Photon）的基本粒子組成的粒子流。
