组织光学，医学光子学的发展源于医学的迫切需要，其研究的对象直接针对生物组织，特别是活的人体组织。要了解光与生物组织相互作用，需要回答如下问题：1) 光在生物组织中如何传播？2) 单位时间内有多少光子到达不同位置的生色团并被吸收？3) 如何用可测的光学量来反映生物组织的生理特性？4) 如何测量反映生物组织生理特性的光学特性参数？5) 怎样实现生物组织生理参数与光学特性参数关联？以上问题涉及到医学光子学中最基本的理论问题，它是进一步发展光子医学诊断与治疗技术的前提，这就是组织光学。事实上，对以上问题的回答归纳起来可分为两类：即光在生物组织中的运动学（如光的传播）问题和动力学（如光的探测）问题，这就是组织光学的研究内容。光辐射生物组织后，光子的传播过程涉及组织体内的散射与吸收，以及边界的反射与投射。图1-1给出了垂直入射的一束光进入组织体后的传播示意图。