Harmoninis osciliatorius yra fizikos sistema, kuri veikia pagal Huko dėsnį. Ši taisyklė apibūdina elastingumą ir nurodo, kad jėgos, veikiančios spyruoklę ar kitą elastingą objektą, dydis yra proporcingas jo poslinkiui. Harmoninių osciliatorių sistema grįžta į pradinę padėtį, kai jėga pašalinama iš elastingo objekto.
Fizikos kursuose harmoninio virpesio sampratai iliustruoti dažnai naudojamas paprastas bloko, pritvirtinto prie sienos spyruokle, pavyzdys. Laikoma, kad paviršius, kuriuo blokas slysta, yra be trinties. Kai sistema pradeda judėti, ji vadovaujasi lygtimi ω0 = 2πf0, kuri taip pat yra lygi spyruoklės konstantos (k) kvadratinei šaknei, padalytai iš bloko masės (m).
ω0 yra kampinis greitis, kurio vienetai yra radianai per sekundę, o f0 yra natūralusis dažnis, turintis hercų vienetus. Bloko periodas – laikas, per kurį praeina vienas pilnas judesio ciklas – lygus vienam, padalytam iš f0. Spyruoklės konstanta rodo spyruoklės kietumą ir yra unikali kiekvienai spyruoklei. Jis turi jėgos vienetus vienam ilgiui, pavyzdžiui, niutonus vienam metrui.
Šis paprastas pavyzdys vadinamas neslopintu harmoniniu osciliatoriumi ir teorija, kad kadangi blokas juda išilgai trinties paviršiaus, jis ir toliau judės tuo pačiu dažniu amžinai. Tačiau iš tikrųjų tokios situacijos nebūtų. Realios sistemos, turinčios trintį, vadinamos slopinamomis sistemomis, kuriose bloko judėjimas sulėtės, spyruoklės poslinkis sumažės, o sistema ilgainiui nustos judėti.
Harmoninių osciliatorių sistema gali būti per daug slopinama, nepakankamai slopinama arba kritiškai slopinama. Diferencialinės lygtys apibūdina slopintų sistemų judėjimą, todėl jų sprendimas gali būti gana sudėtingas. Tačiau kiekvienas slopinamos sistemos tipas turi savo judėjimo tipą, kuris yra lengvai atpažįstamas.
Per daug slopinamoje sistemoje blokas nesvyruoja. Įjungus jėgą ir spyruoklei nustojus judėti, jis lėtai grįžta į pradinę padėtį. Nepakankamai slopintoje sistemoje blokas gali svyruoti gana ilgą laiką, o spyruoklė pailgėja mažiau su kiekvienu iš eilės svyravimu, kol sistema grįš į ramybės būseną. Kritiškai slopinama sistema elgiasi taip pat, kaip ir per daug slopinama sistema, tačiau ji yra optimaliai sukurta taip, kad kuo greičiau grįžtų į pradinę padėtį.
Kvantinis harmoninis osciliatorius apibūdina, kaip dvi molekulės sąveikauja viena su kita. Jie vibruoja pirmyn ir atgal panašiai kaip masė ant spyruoklės. Vietoj spyruoklės konstantos kvantinio harmoninio osciliatoriaus lygtis naudoja ryšio jėgos konstantą, kuri apibūdina ryšio tarp dviejų molekulių stiprumą. Santykis tarp kampinio greičio ir dažnio yra toks pat.