La compréhension de la nature ondulatoire et corpusculaire de la lumière, de ses interactions avec la matière est à l’origine de l'émergence de la physique moderne dès le début du 20ème siècle. Depuis ces travaux fondateurs, l'optique est devenue un des domaines les plus dynamiques en recherche et dans l’industrie, et une compétence transversale nécessaire aux autres domaines de recherche. Par exemple, il est aujourd’hui possible d’initier et de résoudre la dynamique de processus quantiques dans les atomes, molécules, clusters, nanoparticules uniques résolues aux échelles de temps des dynamiques rotationnelles, vibrationnelles et électroniques (cf. Nobel Chimie Zewail 1999, Nobel Physique Mourou-Strickland 2018, Nobel L'Huillier-Agostini-Krausz 2023). En parallèle avec les développements technologiques actuels, l’optique apporte des solutions de caractérisation d’échantillon, d’imagerie, de résolution spatiale sub-longueur d’onde (cf. Nobel chimie 2014), de télécommunication et d’optronique, et autres. Les applications qui en découlent sont de plus en plus indispensables à la vie quotidienne.
Ces évolutions reposent sur la maîtrise de la lumière, des ondes, des interférences et de leurs conséquences. Ces théories sont décrites par l'optique ondulatoire et l’optique de Fourier spatiale et temporelle qui seront abordées dans le cadre de cet enseignement dont les potentialités seront explorées sur des exemples significatifs.