Довжина світлової хвилі в середовищі
, λ0 – довжина хвилі у вакуумі,
n – показник заломлення.
Кути, що визначають напрямки світлових променів, відраховують від нормалі до межі поділу середовищ у точці падіння до променя.
Промені: падаючий на межу двох середовищ (АО), відбитий (ОВ), заломлений (ОК) і перпендикуляр (ОС) до межі поділу лежать в одній площині (рис.6).
Закон відбивання світла: кут відбивання β дорівнює куту падіння α (див. рис. 7): β= α
Згідно із законом відбивання утворюються зображення предметів у плоскому дзеркалі. На рис.9 наведено побудову зображення точки S. Зображення S' точки S розташоване на перетині продовжень відбитих променів O1M, O2N.
Якщо зображення точки (чи предмета) утворюється на перетині продовжень променів, а не самих променів, то воно називається уявним. Таким чином, зображення S' точки S у дзеркалі є уявним
Закон заломлення: відношення синусів кутів падіння та заломлення дорівнює оберненому відношенню показників заломлення середовищ:
або 
.
звідси, як наслідок, при n1<n2 α>γ (рис.8). Навпаки, при n2<n1 α <γ (рис.8).
При переході променя із середовища з більшим показником заломлення n1 у середовище з меншим показником заломлення n2 (n1>n2) спостерігається явище повного
внутрішнього відбивання: при куті падіння α,
що більший за так званий граничний кут αгр,
промінь повністю відбивається, тобто межа
двох прозорих середовищ «поводить себе», як дзеркальна (рис.9а).
При падінні під кутом α= αгр заломлений промінь ОК ковзає по поверхні поділу середовищ (рис. 11б). Отже γ=90° і, відповідно до закону заломлення:
.
Якщо кут падіння променя α< αгр, то відбувається звичайне відбивання й заломлення променя, як на рис.8.
Формула тонкої лінзи: 
,
де d – відстань від лінзи до предмета, f – відстань від лінзи до зображення, F – фокусна відстань лінзи.
Величина, обернена фокусній відстані, називається оптичною силою лінзи: 
, вимірюється в діоптріях : 1 дптр = 1 м-1.
Зауваження. Для розсіювальної лінзи F<0 ; для уявних зображень f<0.
Збільшенням лінзи Г називається відношення лінійних розмірів Н зображення предмета до лінійних розмірів h самого предмета: 
.
В тонких лінзах 
.
Основні промені, що використовуються для побудови зображень у тонких лінзах (рис. 10):
- промінь1, що проходить через фокус лінзи, або падає в напрямку фокуса розсіювальної лінзи, виходить паралельно до головної оптичної осі
лінзи АА';
- промінь 2, паралельний оптичній осі АА' лінзи, після заломлення в лінзі проходить через фокус сам (збірна лінза), чи його продовження (розсіяна лінза);
- промінь 3, що проходить через центр лінзи О, не змінює свого напрямку.
З формули лінзи й правил побудови зображень випливає, що, залежно від відстані предмета до лінзи, його зображення в збірній лінзі буде:
а) обернене, дійсне, зменшене (Г<1), якщо d>2F;
б) обернене, дійсне, в натуральну величину (Г=1), якщо d=2F;
в) обернене, дійсне, збільшене (Г>1), якщо F<d<2F;
г) на нескінченності, якщо d=F;
д) пряме, уявне і збільшене (Г>1), якщо d<F.
Зображення у розсіювальній лінзі при будь-якому розташуванні предмета є уявним, зменшеним (Г<1) і прямим.