薄膜原理主要涉及光學薄膜的工作機制，包括其製備、物理特性和套用。
薄膜是一種薄而柔軟的材料，通常厚度在1微米到幾百微米之間，其工作原理與套用領域緊密相關。以光學薄膜為例，這些薄膜由多層不同介質構成，厚度通常不到光波長的四分之一，當光線穿過這種薄膜時，由於相鄰介質的光學性質差異，會發生反射、透射、乾涉和衍射等現象。其中，乾涉現象是光學薄膜工作的關鍵，當入射光線到達薄膜表面，部分光線被反射，另一部分穿過薄膜並被再次反射，這兩束光線相遇時，若相位差為整數個波長則疊加增強亮度，若相位差為半個波長則發生相消乾涉，使光線幾乎完全消失，這樣的薄膜可用於製作乾涉濾光片、透鏡、反光鏡等。
光學薄膜的製備方法包括物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)等，這些技術可以在真空條件下，通過物理或化學方法在基體表面沉積具有特定功能的薄膜。光學薄膜的特點包括表面光滑、膜層之間界面幾何分割、折射率在界面上可以突變但在膜層內連續，可以是透明或吸收介質，也可以是法向均勻或不均勻的。
實際套用的薄膜比理想薄膜複雜，因為製備時薄膜的光學和物理性質可能偏離大塊材料，表面和界面可能是粗糙的，從而導致光束的漫散射。膜層之間的相互滲透可能形成擴散界面，膜層的生長、結構和應力等原因可能形成薄膜的各向異性。