应用光学包括几何光学、典型光学系统和像差理论三大部分。几何光学部分以高斯光学理论为核心内容，包括光线光学的基本概念与成像理论、球面和平面光学系统及其成像原理、理想光学系统原理、光能和光束限制等基础内容；典型光学系统部分包括眼睛、显微镜与照明系统、望远镜与转像系统、摄影光学系统和投影光学系统等成像原理、光束限制、放大倍率及其外形尺寸计算；像差理论详细叙述了光学系统的轴上点像差、轴外点像差和色差的形成原因、概念、现象、基本计算、典型结构的像差特征和校正像差的基本方法。

与专业课相比，作为专业基础课的应用光学内容更广，与基础学科和周边相关学科具有更广泛的联系，更容易体现知识综合与学科交叉的特征。而综合创新与交叉创新已经成为当代工程学科创新的主要途径，所以充分而深入地挖掘教学内容的内涵，向学生介绍这些内容的来龙去脉，与基础知识、专业方向、周边学科具有怎样的联系，一直是本课程教师备课的重要内容。