Thermo-optische Messtechnik nutzt temperaturabhängige Änderungen optischer Eigenschaften wie Brechungsindex, Emissionsgrad oder spektrale Strahlung zur Bestimmung von Temperatur- und Phasenzuständen. In den Materialwissenschaften werden z.B. Pyrometrie, Thermoreflektometrie, Ellipsometrie und In-situ-Hochtemperatur-Mikroskopie eingesetzt, um Schmelz-, Umwandlungs- und Oxidationsprozesse, Wärmeleitfähigkeit, Gefügeentwicklung sowie Defektbildung während thermischer Zyklen berührungslos zu charakterisieren.