波動の初歩的かつ基本的な性質や，空間の対称性との関係を見直しつつ，数式で波動を扱う準備として基本的な概念を紹介する。波動光学で必要となる電磁気学の要点をまとめ，電磁場のマクスウェル方程式を導く。

電磁場に対して分極や磁化が生じるという物質の応答を考慮して，物質中のマクスウェル方程式を求める。また，物質の微視的構造や荷電粒子の動きと誘電率との関係を，単純な古典力学的モデルで考察する。

光のエネルギーと運動量を電磁場の初歩的関係式から導き，その作用を単純なモデルで計算し，光の伝搬に伴う電磁場の態様を理解する。また，幾何光学で光の伝搬を記述するための光線の概念を波動光学的に基礎づける。

薄膜には表裏に平行な境界面があり，この境界面で部分反射した光が干渉する効果によって様々な興味深い挙動を示す。単層膜の基本的な性質を理解すると共に，表面プラズモンなどの現象も概観する。

光学多層膜で実現される種々の特性を見通しよく理解するため，基本的な解析手法や，アドミタンス軌跡を紹介する。また，反射膜，反射防止膜，波長フィルターなど代表的な光学多層膜の基本的な作用を紹介する。

光の偏光状態とその表現方法，偏光制御素子の作用とその表現手法など，偏光理解の基本概念を紹介し，偏光を利用した測定装置であるエリプソメーターの原理を紹介する。また，干渉計の基本原理について紹介する。

スカラー波の回折について，平面波展開による定式化とグリーンの定理を用いた定式化を，初歩から丁寧に解説する。ワイルの球面波の表現を用いて，回折現象を見通しよく把握できることも紹介する。

円形開口による回折など，代表的な回折計算を想定して，必要となるフーリエ変換の諸公式やサンプリング定理，計算機アルゴリズムなどを初歩から説明し，幅広い回折現象に対する理解を深める。

薄いホログラムと厚いホログラムの原理や基本的な特徴について紹介する。また，厚いホログラムの動作や特性を解析するモデルとして，ボルン近似と，コゲルニークの結合波理論について，初歩から解説する。

電磁場のポテンシャルや，ヘルツベクトルについて初歩から丁寧に説明し，これらを用いてレイリー散乱とトムソン散乱の散乱光強度分布，全断面積，散乱係数などの表式を導出する。

一様球による平面波の散乱を定式化するために，球面調和関数や球ベッセル関数などの特殊関数と，平面波の展開公式等を必要な範囲で初歩からひとつずつ丁寧に導き，ミー散乱の表式を導く。

ミー散乱の数値計算における実際的な手法として，漸化式を用いる基本的な方法を漸化式の導出も含めて初歩から説明する。また，プログラム例と計算例を紹介する。

光ビームの半径と広がり角を同時に小さくできないという原理的な性質を初歩から解説し，保存量となるビーム品質指標を導く。また，近軸の波動方程式の解として高次横モード光ビームを導く。

結晶の周期構造や空間的な対称性など，結晶学の基本的な概念を解説する。また，異方性媒質のマクロな光学特性を説明する古典物理的なモデルや，テンソルによる表現の基礎を概観する。

結晶中の平面波は，波面の向きと偏光モードに依存して，伝搬速度や光線の向きなどが定まる。これらを扱う際に有用な概念を解説すると共に，屈折や偏光プリズムの動作などを紹介する。

種々の偏光素子の作用を結晶光学的に詳細に解説する。また，旋光性の発生機構を，材料の局所的な特性から説明する。異方性材料の光学薄膜の数式的な扱いの基礎も紹介する。