在光學中，通過類比處理波傳播的其他物理學分支，色散是一種波的相速度取決于其頻率的現象； 有時術語色散特別用于光學的特殊性。

具有這種共同特性的介質可以稱為色散介質（復數色散介質）。

盡管該術語在光學領域用于描述光和其他電磁波，但相同意義上的色散可以適用于任何類型的波動，例如聲波和地震波以及重力波（海洋）中的聲學色散 波浪）。 在光學領域，色散是電信信號沿傳輸線（例如同軸電纜中的微波）或光纖中光脈沖的一種特性。 在物理上，分散轉化為通過吸收損失的動能。

在光學中，色散的一個重要且常見的結果是不同顏色光的折射角的變化，如色散棱鏡產生的光譜和透鏡的色差所示。 在很大程度上消除了色差的復合消色差透鏡的設計中，使用了由其阿貝數 V 給出的玻璃色散的量化，其中較低的阿貝數對應于可見光譜中較大的色散。 在電信等一些應用中，波的xxx相位通常并不重要，重要的只是波包或脈沖的傳播； 在那種情況下，人們只對群速度隨頻率的變化感興趣，即所謂的群速度色散。

所有常見傳輸介質的衰減（歸一化為傳輸長度）也隨頻率變化，導致衰減失真； 這不是色散，盡管有時在緊密間隔的阻抗邊界（例如電纜中的壓接段）處的反射會產生信號失真，并進一步加劇信號帶寬中觀察到的不一致傳輸時間。

最熟悉的色散示例可能是彩虹，其中色散導致白光在空間上分離成不同波長（不同顏色）的分量。 然而，色散在許多其他情況下也會產生影響：例如，群速度色散會導致脈沖在光纖中傳播，從而降低長距離信號的質量； 此外，群速度色散和非線性效應之間的抵消會導致孤子波。

大多數情況下，色散是指散裝材料色散，即折射率隨光頻率的變化。 然而，在波導中也存在波導色散現象，在這種情況下，由于結構的幾何形狀，波在結構中的相速度僅取決于其頻率。 更一般地，對于通過任何非均勻結構（例如，光子晶體）傳播的波，無論波是否被限制在某個區域，都會發生波導色散。 在波導中，兩種類型的色散通常都會存在，盡管它們不是嚴格的相加。 例如，在光纖中，材料和波導色散可以有效地相互抵消以產生零色散波長，這對于快速光纖通信很重要。

材料色散在光學應用中可能是理想的或不良的影響。 玻璃棱鏡對光的色散用于構造光譜儀和光譜輻射計。 然而，在鏡頭中，色散會導致色差，這是一種可能降低顯微鏡、望遠鏡和攝影物鏡圖像質量的不良影響。

給定均勻介質中波的相速度 v 由下式給出

v = c n {displaystyle v={frac {c}{n}}}

其中 c 是光在真空中的速度，n 是介質的折射率。

通常，折射率是光的頻率 f 的某種函數，因此 n = n(f)，或者相對于波的波長 n = n(λ)。 材料折射率對波長的依賴性通常通過其阿貝數或其在經驗公式（例如 Cauchy 或 Sellmeier 方程）中的系數來量化。

由于 Kramers-Kronig 關系，折射率實部的波長依賴性與材料吸收有關，由折射率的虛部（也稱為消光系數）描述。 特別地，對于非磁性材料（μ = μ0），Kramers-Kronig 關系中出現的磁化率 χ 是電磁化率 χe = n2 - 1。

光學中最常見的色散結果是通過棱鏡將白光分離成色譜。