Некоторые научные открытия Сергея Вавилова в области физической оптики:

• Зависимость энергетического выхода люминесценции раствора красителей от длины волны возбуждающего излучения (закон Вавилова) — открыта в 1927 году. 34
• Первый нелинейный оптический эффект — отступления от закона Бугера для уранового стекла — открыт в 1933 году. 3
• Излучение Вавилова — Черенкова — в 1934 году ученик Вавилова Павел Черенков обнаружил особое свечение чистых жидкостей под действием гамма-лучей. 4
• Определение нелинейной оптики — раздел оптики, охватывающий исследования распространения мощных световых пучков в твёрдых телах, жидкостях и газах и их взаимодействия с веществом. 2
• Основы микрооптики — в книге «Микроструктура света» Вавилов дал решение наиболее общих и принципиальных вопросов оптики, а также заложил основы нового направления в оптике. 2
• Разработка технологии производства ламп с люминесцирующими составами — в 1938–1941 годах, лампы дневного или холодного света, намного превосходящие по своим экономическим и светотехническим показателям обычные лампы накаливания. 2