光学是研究光的行为和性质以及光与物质相互作用的物理学科，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到 X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。随着激光技术的发展，光学已经发展成为现代物理学和现代科学与技术前沿的重要组成部分。首都师范大学光学学科以太赫兹波谱与成像技术为特色，开展太赫兹光电子学、微纳光子器件，红外热波成像及其应用，光电信息材料与技术等方向的研究，是北京市重点建设学科。

主要研究方向包括：1、太赫兹光电子学；2、微纳光子器件；3、红外热波成像及其应用；4、光电信息材料与技术。

理论物理研究物理学其它各二级学科中最基本的或最具共性的理论问题。首都师范大学理论物理学科以腔量子电动力学、冷原子物理以及强关联物理研究为主，同时开展电磁场理论及量子信息等问题研究。

主要研究方向包括：1、凝聚态理论；2、电磁场理论；3、量子信息。

凝聚态物理主要研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。经过多年来的发展，首都师范大学凝聚态物理学科形成了低维结构物理、磁性物理及计算凝聚态三大研究方向，在纳米尺度光、电、磁有效调控手段、低维量子输运、稀土氧化物的磁热效应及生物应用、合金表面氧化等方面开展了系列特色工作。

主要研究方向包括：1、低维结构物理；2、计算凝聚态；3、磁性物理。

原子与分子物理是研究原子分子结构，运动规律，相互作用以及电磁环境对其影响的学科。由于其基础性强、渗透面宽、应用范围广，所以它不仅为现代科学各分支学科提供基础理论、实验方法和基本数据，而且在能源、材料、环境、医学和生命科学以及国防研究中发挥重要作用。首都师范大学原子与分子物理学科主要以分子光谱学为研究特色。

主要研究方向包括：1、等离子体增强拉曼光谱学；2、拉曼旋光光谱学；3、激光与原子分子相互作用。

科学技术史包括物理学史、科技史与科技传播两个方向。物理学史是研究物理学发展的历史及其基本规律，既研究物理学认识自身发展的进程、物理学内在的逻辑发展脉络，也研究各个历史时期的经济形态、生产状况、政治制度、思想文化等历史条件与物理学发展的关系；科技史与科技传播研究科技史与科学文化传播的相互关系、影响，交叉与融合。科技传播在国家知识创新体系占有十分重要的地位，这个研究方向是我校和中国科普研究所共同建设的研究方向。

光电信息工程包含无损检测、光电技术与光电材料、太赫兹技术三个主要研究方向。无损检测技术是在不破坏被测物体的前提下，实现被测物内部缺陷及宏观结构信息识别的检测技术，是航天航空等材料的重要检测手段。本方向的研究内容包括全息无损检测、太赫兹无损检测、红外热波无损检测等；光电技术是光电子原理在实际工程中的应用，包括光电信息传输、存储以及运算，这一方向在信息技术的发展中起到重要的作用。本方向的研究内容包括光学模式识别、光学图像获取、光存储材料与技术、光纤通信材料与技术、电磁超材料等；太赫兹技术是光学工程领域新兴的技术，通过调控太赫兹辐射的技术和器件，对物质在太赫兹波段的光电信息进行提取，在公共安全、生物医学、信息通信等领域具有重要应用前景。

主要研究方向包括：1、太赫兹波谱技术；2、太赫兹成像技术；3、太赫兹器件及应用。