Beschreibt die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit elektronischen, vibrationalen und strukturellen Freiheitsgraden von Materie. Dazu zählen Absorption, Emission, Streuung, Nichtlinearität und Quantenübergänge. In der Werkstoffwissenschaft ermöglichen diese Prozesse spektroskopische Charakterisierung, optische Funktionalisierung, Photokatalyse, plasmonische Effekte und die Steuerung von Phasenübergängen mittels ultrakurzer Laseranregung oder intensiver Feldstimulation.