Fenomena optik adalah sesuatu yang dapat dicerap akibat cahaya berinteraksi dengan jirim. Logamaya ialah contoh fenomena optikal.
Semua fenomena optik ada kaitan dengan zarah kecil cahaya dan tenaga yang dipanggil kuantum.[1] Fenomena optik lazim biasanya disebabkan oleh cahaya dari matahari atau bulan berinteraksi dengan atmosfera, awan, air, habuk dan zarahan lain. Satu contoh ialah pelangi, apabila cahaya matahari terpantul dan dibiaskan oleh titisan air. Sesetengah fenomena, seperti kilat hijau, sangat jarang berlaku sehingga ia kadang-kadang dianggap sebagai mitos.[2] Lain-lain, seperti fatamorgana, adalah perkara biasa di lokasi yang sesuai.
Fenomena lain hanyalah aspek optik yang menarik, atau kesan optik. Sebagai contoh, warna-warna yang dihasilkan oleh prisma sering ditunjukkan dalam bilik darjah.