Az atomok optikai orientációja az atomok körkörösen polarizált fény általi gerjesztése által okozott térbeli orientáció hatása. Alfred Kastler francia fizikus fedezte fel , aki Nobel-díjat kapott az atomok optikai kutatásáért.
Az atomnak l = ±½ impulzusú állapotokkal kell rendelkeznie alapállapotban és gerjesztett állapotban. A körkörös polarizáció miatt az átmenet nyomatékának 1-gyel változik. Így csak egy átmenet (l = -½ - l = +½) lehetséges, az atom nyomatékának a z tengely mentén történő átorientációjával együtt. A relaxáció viszont minden csatornán azonos valószínűséggel halad át. Létezik az atomok számának -½ nyomatékú kiáramlása és ±½ momentumú állapotokba való kiegyenlített relaxáció. A -½ állapotot az állandó kiáramlás kimeríti. Így az atomok nyomatéka a z tengely mentén orientálttá válik. Klasszikus példa erre a Cs atomok orientációja.