Atomic, molekylær og optisk fysik er studiet af stof-stof og lys-stof vekselvirkninger på omfanget af enkelte atomer eller strukturer, der indeholder et par atomer. De tre områder er samlet på grund af deres indbyrdes, ligheden mellem anvendte metoder, og ensartethed i den energi skalaer, der er relevante. Fysikere sommetider forkorte banen, da AMO fysik. Alle tre områder omfatter både klassiske og kvante behandlinger. Atomfysik
atomfysik studerer elektron skallen af atomer.
Denne gren af fysikken er forskellig fra kernefysik, på trods af deres forening i den offentlige bevidsthed. Atomfysik er ikke bekymret med de undersøgte i kernefysik intra-nukleare processer, selv om egenskaberne af kernen kan være vigtig i atomfysik (fx hyperfine struktur). Aktuel forskning fokuserer på aktiviteter i kvante kontrol, køling og indfangning af atomer og ioner, lav temperatur kollision dynamik, den kollektive adfærd af atomer i svagt vekselvirkende gasser (Bose-Einstein kondensater og udvande Fermi degenererede systemer), præcision målinger af fundamentale konstanter, og virkningerne af elektron korrelation på struktur og dynamics.
Atomic fysik er, at gren af fysikken, der omhandler studiet af atomet, især ekstra-nukleare partikler som elektroner og deres adfærd i atom-lignende interaktioner med protoner, neutroner i kernen.
Molekylær fysik
Molekylær fysik er studiet af de fysiske egenskaber af molekyler og de kemiske bindinger mellem atomer. Dens vigtigste eksperimentelle teknikker er de forskellige typer af spektroskopi. Feltet er nært beslægtet med atomfysik og overlapper meget med teoretisk kemi, fysisk kemi og kemisk fysik.
Udover de elektroniske excitation, der er kendt fra atomer, molekyler er i stand til at rotere og til at vibrere. Disse rotationer og vibrationer kvantiseres, der er diskrete energiniveauer. Eksisterer mindste energiforskelle mellem forskellige rotationshastigheder stater derfor rene rotations spektre er i det fjerne infrarøde område (ca. 30 - 150 um bølgelængde) af det elektromagnetiske spektrum. Vibrationelle spektre er i det nærinfrarøde (ca. 1 - 5 um) og spektre følge af elektroniske overgange er for det meste i det synlige og ultraviolette dele.
Fra måling rotations- og vibrationelle spektre egenskaber af molekyler som afstanden mellem kernerne kan beregnes.
Et vigtigt aspekt af molekylær fysik er, at den væsentlige atomare orbital teori inden for atomfysikken udvider til den molekylære