Optische Eigenschaften beschreiben die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Spektralbereich, mit einem Werkstoff. Fundamentale Größen sind der (komplexe) Brechungsindex n* = n + iκ, die dielektrische Funktion ε*(ω), Absorptionskoeffizient, Reflexionsgrad, Transmissionsgrad und Streuparameter. Aus ihnen lassen sich makroskopisch beobachtbare Phänomene wie Transparenz, Opazität, Glanz, Farbe und Lichtstreuung ableiten.

Auf mikroskopischer Ebene resultieren optische Eigenschaften aus elektronischer Struktur, Bandlücke, Phononenspektrum sowie Defekten und Mikrostruktur. In Metallen dominieren freie Ladungsträger und kollektive Anregungen (Plasmonen) das Reflexionsverhalten. In Halbleitern und Isolatoren bestimmen Bandübergänge, Exzitonen und Störstellenbanden die spektrale Absorption und damit die wahrgenommene Farbe. In dielektrischen und polymeren Systemen spielen zusätzlich molekulare Übergänge und Orientierungseffekte eine Rolle.

Kristallinität, Korngröße, Porosität und Phasenverteilung beeinflussen Streuung und effektive Brechungsindizes. Anisotrope Kristalle zeigen Doppelbrechung und richtungsabhängige Dispersion. Grenzflächen, Dünnschichten und Schichtstapel führen durch Interferenz zu wellenlängenabhängigen Reflexions- und Transmissionsspektren, was gezielt in Antireflex-, Spiegelsystemen und optischen Filtern genutzt wird.

Experimentell werden optische Eigenschaften typischerweise durch Spektroskopie (UV/Vis/NIR, FTIR), Ellipsometrie, Laserstreuung und Photolumineszenz charakterisiert. Ihre präzise Beschreibung ist zentral für die Auslegung von Photonik‑, Sensorik‑, Energie‑ (Solarzellen, LEDs) und optischen Kommunikationssystemen.