同稱：「波動光學」、「物理光學」。 以惠更斯原理為基礎，將光視為電磁波，研究光的波動特性（部分物理特性）的光學分支，稱為幾何光學或物理光學。 研究對象為光的干涉、繞射等幾何光學無法處理的現象。 例如：光線無法通過兩片互相垂直的偏振片、肥皂泡薄膜上的彩紋、雷射光對單狹縫的繞射條紋、光碟片上的彩色現象和藍色的天空等。
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