ทัศนศาสตร์ (
อังกฤษ: optics) เป็นสาขาหนึ่งของวิชา
ฟิสิกส์อันว่าด้วยพฤติกรรมและคุณสมบัติของ
แสง ซึ่งรวมทั้งอันตรกิริยากับ
สสารและการสร้างเครื่องมือที่ใช้หรือตรวจจับแสง ปกติทัศนศาสตร์อธิบายพฤติกรรมของแสงที่ตามองเห็น
อัลตราไวโอเลตและ
อินฟราเรด แสงเป็น
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างอื่น เช่น
รังสีเอกซ์ ไมโครเวฟและ
คลื่นวิทยุก็แสดงคุณสมบัติคล้ายกันปรากฏการณ์ทัศนศาสตร์ส่วนมากสามารถอธิบายได้ด้วยการพรรณนาแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิกของแสง ทว่า การพรรณนาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบสมบูรณ์ของแสงนั้นมักนำมาใช้ได้ยากในทางปฏิบัติ ทัศนศาสตร์เชิงปฏิบัติปกติใช้แบบจำลองอย่างง่าย ทัศนศาสตร์แบบเรขาคณิต ซึ่งเป็นทัศนศาสตร์เชิงปฏิบัติที่พบบ่อยที่สุด ถือว่าแสงเป็นการรวม
รังสีที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและเลี้ยวเบนเมื่อผ่านหรือสะท้อนจากพื้นผิว ทัศนศาสตร์กายภาพเป็นแบบจำลองแสงที่ครอบคลุมมากกว่า ซึ่งรวมฤทธิ์ของ
คลื่นอย่าง
การเลี้ยวเบน (diffraction) และ
การแทรกสอด (interference) ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ในทัศนศาสตร์แบบเรขาคณิต ในอดีตมีการพัฒนาแบบจำลองแสงที่ยึดรังสีเป็นหลักขึ้นก่อน ตามด้วยแบบจำลองแสงแบบคลื่น ความก้าวหน้าในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าในคริสต์ศตวรรษที่ 19 นำมาซึ่งการค้นพบว่าคลื่นแสงแท้จริงแล้วเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าบางปรากฏการณ์อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแสงมี
คุณสมบัติเหมือนทั้งคลื่นและอนุภาค คำอธิบายฤทธิ์เหล่านี้ต้องอาศัย
กลศาสตร์ควอนตัม เมื่อพิจารณาคุณสมบัติคล้ายอนุภาคของแสง มีการจัดแบบจำลองแสงเป็นกลุ่มอนุภาคที่เรียก "โฟตอน" ทัศนศาสตร์ควอนตัมว่าด้วยการนำกลศาสตร์ควอนตัมมาใช้กับระบบทัศนศาสตร์ทัศนศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกับและมีการศึกษาในหลายสาขาที่เกี่ยวข้อง รวมทั้ง
ดาราศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์หลายสาขา
การถ่ายภาพและ
แพทยศาสตร์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
จักษุวิทยาและ
การวัดสายตา) การนำทัศนศาสตร์ไปใช้ในทางปฏิบัติพบในเทคโนโลยีและวัตถุในชีวิตประจำวันหลายอย่าง รวมทั้ง
กระจก เลนส์ กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ เลเซอร์และ
ใยแก้วนำแสง