大气光学（atmospheric optics）是研究光通过大气时的相互作用和由此产生的各种低层大气光象的一门学科，是大气物理学的一个分支。大气光学的研究可从两个角度出发：把大气当作一种连续介质，由于电磁波在介质中传播时速度随介质密度改变，而发生反射和折射等现象；把大气当作由空气分子、气溶胶和水汽凝成物组成的混和物，研究由于这些粒子对电磁波的吸收、散射和偏振等所引起的光学现象。