Ένας αρμονικός ταλαντωτής είναι ένα σύστημα στη φυσική που δρα σύμφωνα με το νόμο του Χουκ. Αυτός ο κανόνας περιγράφει την ελαστική συμπεριφορά και διευκρινίζει ότι η ποσότητα της δύναμης που εφαρμόζεται σε ένα ελατήριο ή άλλο ελαστικό αντικείμενο είναι ανάλογη της μετατόπισής του. Ένα αρμονικό σύστημα ταλαντωτή επιστρέφει στην αρχική του θέση όταν αφαιρεθεί η δύναμη από το ελαστικό αντικείμενο.
Στα μαθήματα φυσικής, ένα απλό παράδειγμα ενός μπλοκ που συνδέεται σε έναν τοίχο με ένα ελατήριο χρησιμοποιείται συχνά για να επεξηγήσει την έννοια της αρμονικής ταλάντωσης. Η επιφάνεια στην οποία ολισθαίνει το μπλοκ θεωρείται ότι δεν έχει τριβή. Όταν το σύστημα τίθεται σε κίνηση, ακολουθεί την εξίσωση ω0 = 2πf0, η οποία είναι επίσης ίση με την τετραγωνική ρίζα της σταθεράς του ελατηρίου (k), διαιρούμενη με τη μάζα του μπλοκ (m).
ω0 είναι η γωνιακή ταχύτητα, που έχει μονάδες ακτίνων ανά δευτερόλεπτο, και f0 είναι η φυσική συχνότητα, που έχει μονάδες Hertz. Η περίοδος του μπλοκ – ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσει ένας πλήρης κύκλος κίνησης – ισούται με ένα διαιρούμενο με f0. Η σταθερά του ελατηρίου δείχνει πόσο άκαμπτο είναι το ελατήριο και είναι μοναδική για κάθε ελατήριο. Έχει μονάδες δύναμης ανά μήκος, για παράδειγμα, Newton ανά μέτρο.
Αυτό το απλό παράδειγμα ονομάζεται μη αποσβεσμένος αρμονικός ταλαντωτής και, θεωρεί ότι εφόσον το μπλοκ κινείται κατά μήκος μιας επιφάνειας χωρίς τριβές, θα συνεχίσει να κινείται με την ίδια συχνότητα για πάντα. Στην πραγματικότητα, όμως, μια τέτοια κατάσταση δεν θα συνέβαινε. Τα πραγματικά συστήματα με τριβή ονομάζονται συστήματα απόσβεσης, στα οποία η κίνηση του μπλοκ θα επιβραδυνθεί, η μετατόπιση του ελατηρίου θα γίνει μικρότερη και το σύστημα θα σταματήσει τελικά να κινείται.
Ένα σύστημα αρμονικού ταλαντωτή μπορεί να είναι υπερβολικά αποσβεσμένο, υποαπόσβεση ή κρίσιμη απόσβεση. Οι διαφορικές εξισώσεις περιγράφουν την κίνηση των αποσβεσμένων συστημάτων, επομένως η επίλυσή τους μπορεί να είναι αρκετά περίπλοκη. Κάθε τύπος συστήματος απόσβεσης έχει τον δικό του τύπο κίνησης, ωστόσο, ο οποίος είναι εύκολα αναγνωρίσιμος.
Σε ένα σύστημα με υπεραπόσβεση, το μπλοκ δεν ταλαντώνεται. Επιστρέφει στην αρχική του θέση αργά αφού ασκηθεί η δύναμη και το ελατήριο σταματήσει να κινείται. Το μπλοκ μπορεί να ταλαντώνεται για αρκετή ώρα σε ένα σύστημα με χαμηλή απόσβεση, με το ελατήριο να επιμηκύνεται λιγότερο με κάθε διαδοχική ταλάντωση έως ότου το σύστημα επανέλθει σε ηρεμία. Ένα σύστημα με κρίσιμη απόσβεση συμπεριφέρεται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως ένα σύστημα με υπεραπόσβεση, αλλά είναι ιδανικά σχεδιασμένο για να επιστρέφει στην αρχική του θέση όσο το δυνατόν γρηγορότερα.
Ένας κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής περιγράφει πώς αλληλεπιδρούν δύο μόρια μεταξύ τους. Δονούνται μπρος-πίσω με παρόμοιο τρόπο όπως μια μάζα σε ένα ελατήριο. Αντί για μια σταθερά ελατηρίου, η εξίσωση για έναν κβαντικό αρμονικό ταλαντωτή χρησιμοποιεί μια σταθερά δύναμης δεσμού, η οποία περιγράφει την ισχύ του δεσμού μεταξύ των δύο μορίων. Η σχέση μεταξύ της γωνιακής ταχύτητας και της συχνότητας είναι η ίδια.