แสงเชิงเรขาคณิต

กฎการสะท้อนกล่าวว่า มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ (วัดจากเส้นแนวฉาก) ใช้ได้ทั้งกระจกราบและกระจกโค้ง

กระจกเงาราบให้ภาพเสมือน ขนาดเท่าวัตถุ กลับซ้าย-ขวา และระยะภาพเท่าระยะวัตถุ ส่วนกระจกเว้า/นูน (กระจกโค้ง) ต้องใช้สมการกระจกในการหาตำแหน่งและลักษณะของภาพ

สมการกระจก: 1/f = 1/do + 1/di โดย f คือความยาวโฟกัส do คือระยะวัตถุ และ di คือระยะภาพ

กำลังขยาย m = −di/do — ค่า m เป็นลบแปลว่าภาพหัวกลับ (ภาพจริง) ค่า m เป็นบวกแปลว่าภาพหัวตั้ง (ภาพเสมือน)

เมื่อแสงเปลี่ยนตัวกลาง (เช่น จากอากาศสู่น้ำ) ทิศทางของแสงจะหักเห ตามกฎของสเนลล์: n1 sinθ1 = n2 sinθ2 โดย n คือดัชนีหักเหของตัวกลางแต่ละฝั่ง

เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางดัชนีหักเหสูงไปยังตัวกลางดัชนีหักเหต่ำ ที่มุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤต (critical angle) แสงจะสะท้อนกลับหมดโดยไม่มีการหักเหออกไปเลย เรียกว่าการสะท้อนกลับหมดภายใน (total internal reflection) ใช้อธิบายหลักการทำงานของเส้นใยแก้วนำแสง

เลนส์นูนทำหน้าที่รวมแสง (โฟกัสจริง) ส่วนเลนส์เว้าทำหน้าที่กระจายแสง (โฟกัสเสมือน) โดยใช้สมการเดียวกับกระจก 1/f = 1/do + 1/di และกำลังขยาย m = −di/do

ทัศนอุปกรณ์เบื้องต้นอย่างแว่นขยายใช้เลนส์นูนสร้างภาพเสมือนขนาดใหญ่กว่าวัตถุ โดยวางวัตถุให้อยู่ในระยะโฟกัสของเลนส์