Harmonični oscilator je sistem v fiziki, ki deluje po Hookeovem zakonu. To pravilo opisuje elastično obnašanje in navaja, da je količina sile, ki deluje na vzmet ali drug elastičen predmet, sorazmerna z njenim premikom. Sistem harmonskega oscilatorja se vrne v prvotni položaj, ko se sila odstrani iz elastičnega predmeta.
Pri tečajih fizike se za ponazoritev koncepta harmonskega nihanja pogosto uporablja preprost primer bloka, ki je pritrjen na steno z vzmetjo. Predpostavlja se, da je površina, po kateri blok drsi, brez trenja. Ko se sistem spravi v gibanje, sledi enačbi ω0 = 2πf0, ki je prav tako enaka kvadratnemu korenu konstante vzmeti (k), deljeno z maso bloka (m).
ω0 je kotna hitrost, ki ima enote radianov na sekundo, in f0 je naravna frekvenca, ki ima enote Hertz. Obdobje bloka – čas, ki je potreben za en celoten cikel gibanja – je enak eni, deljeni s f0. Konstanta vzmeti kaže, kako trda je vzmet, in je edinstvena za vsako vzmet. Ima enote sile na dolžino, na primer Newtone na meter.
Ta preprost primer se imenuje nedušeni harmonični oscilator in teoretizira, da se bo blok, ker se premika vzdolž površine brez trenja, še naprej gibal z isto frekvenco za vedno. V resnici pa do takšne situacije ne bi prišlo. Pravi sistemi s trenjem se imenujejo dušeni sistemi, pri katerih se bo gibanje bloka upočasnilo, premik vzmeti bo postal krajši in sistem se bo sčasoma nehal premikati.
Sistem harmonskega oscilatorja je lahko preveč dušen, premalo ali kritično dušen. Diferencialne enačbe opisujejo gibanje dušenih sistemov, zato je njihova rešitev lahko precej zapletena. Vsak tip dušenega sistema ima svojo vrsto gibanja, ki pa je zlahka prepoznavna.
V pretirano dušenem sistemu blok ne niha. Po delovanju sile se počasi vrne v prvotni položaj in se vzmet preneha premikati. Blok lahko niha kar nekaj časa v premalo dušenem sistemu, pri čemer se vzmet z vsakim zaporednim nihanjem manj podaljša, dokler se sistem ne vrne v mirovanje. Kritično dušen sistem se obnaša približno enako kot sistem s prekomerno dušenjem, vendar je optimalno zasnovan tako, da se čim hitreje vrne v prvotni položaj.
Kvantni harmonični oscilator opisuje, kako dve molekuli medsebojno delujeta. Vibrirajo naprej in nazaj na podoben način kot masa na vzmeti. Namesto vzmetne konstante enačba za kvantni harmonski oscilator uporablja konstanto sile vezi, ki opisuje moč vezi med obema molekulama. Razmerje med kotno hitrostjo in frekvenco je enako.