Optische Eigenschaften von Werkstoffen beschreiben die Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Spektralbereich mit Materie. Zentrale Größen sind der komplexe Brechungsindex n* = n + iκ, die spektrale Transmission, Reflexion und Absorption sowie die Streuung. Diese Größen bestimmen u.a. Transparenz, Farbe, Glanz und Funktionalität eines Werkstoffs in optischen Bauteilen.

Auf mikroskopischer Ebene resultieren optische Eigenschaften aus elektronischen Übergängen, Phonon-Polariton-Anregungen und kollektiven Effekten wie Plasmonen. In Metallen dominiert die freie-Elektronen-Response, was zu hoher Reflexion und charakteristischen Plasmonresonanzen führt. In Dielektrika und Polymeren sind bandstruktur- und molekülorbitalabhängige Übergänge maßgeblich, während in Halbleitern die Bandlücke die spektrale Absorption und Emission bestimmt.

Struktur und Defekte auf Nano- bis Makroskala (Porosität, Rauheit, Textur, Korngrenzen) beeinflussen Streuung und Polarisationszustände. Dünnschichten und Schichtsysteme erlauben durch Interferenz und Dispersion ein präzises Tuning der optischen Antwort, etwa in Antireflex-Schichten, Spiegeln oder Filtern. Optische Charakterisierung erfolgt u.a. mittels Spektroskopie (UV-Vis-NIR, Ellipsometrie), Mikro-Reflektometrie und konfokaler Mikroskopie.

Für die Werkstoffentwicklung sind optische Kenndaten wesentlich in Photonik, Sensorik, Energieumwandlung (Solarzellen, selektive Absorber), Displaytechnologien und optischen Fasern. Das gezielte Design optischer Eigenschaften erfordert eine enge Kopplung von elektronischer Struktur, Mikrostrukturkontrolle und prozessbedingter Defektchemie.