光学现象是来自光和物质之间互动结果可以观察到的事件。一般常见的光学现象通常是由来自太阳或月球的光与大气、云、水、灰尘和其他粒子相互作用，在大气层中表现出的光学特性。其它现象可以是人为的光学效果或我们的眼睛产生的内眼学现象（幻影已经被排除）。

有许多现象肇因于光是粒子或波的本性。有些非常微妙，只有通过科学仪器的精密测量才能观察到。一个著名的观测是日食期间观察到星光的偏折，这证明了相对论理论预测的空间弯曲。

日光穿过大气层时，因空气分子发生瑞利散射，所以晴天的天空是蓝色的，夕阳是红色的。

当来自太阳的带电粒子（太阳风）与极地的高层大气中的原子和分子碰撞会产生极光，类似的还有气辉现象。

太阳光经过大气中的小水滴折射和反射后会形成各种光学现象：一个常见的例子是彩虹，其它的如晚霞、月虹、海市蜃楼、复杂蜃景、绿闪光、华、光环（宝光）、彩云在特定条件下也会被观察到。

太阳光经过大气高空中的冰晶折射和反射后也会形成各种光学现象：如幻日、晕、环天顶弧、日柱、火彩虹等。

经由三棱镜产生的颜色通常是课堂展示的事例。

有一些很可能是某种形式的光学现象，但仍未得到确定的解释。有一些Template:Weasel-inline可能只是旅游胜地在搞神秘，而不值得去研究。