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几何光学，乃利用几何学研究光学的学术方法。
在均一介质中，光是沿直线传播的。根据光的此种特性，可以把光应用于瞄准、测距等许多领域。因为光是直射的，所以会有影子产生。根据这一原理，古代中国人发明了日晷用来计时。
在不同介质的界面，光会发生反射或折射。
反射分为两种，漫反射和镜面反射。光线照射到布，墙等表面上粗糙的物体上，反射到各个方向上，这种反射是漫反射。光线照射到平面镜等光滑水平表面上，则按某一方向上反射，称为镜面反射。在反射中，入射角和反射角相对。入射角的定义为入射光线和界面法线的夹角；反射角为反射光线和界面法线的夹角。
镜面分为两种，平面镜和球面镜。平面镜，顾名思义其反射面为水平面，从同一方向入射的平行光将沿着同一方向平行反射回去。球面镜，其表面为球面，又分为两种。一种为凹面镜，另一种为凸面镜。凹面镜可以汇聚光线，而物件与凹面镜的距离及与凹面镜焦距之间的关系，可以形成不同大小的影像；而凸面镜则发散光线，只会产生缩小的反影。在生活中，太阳能热水器运用的就是凹面镜；而化妆用的放大镜，是在凹面镜上再加上凸透镜，将面部放大，使化妆更容易。此外，把不规则的球面镜组合在一起，就可以得到哈哈镜。
在生活，反射被广泛应用。电影幕布应用的就是漫反射的原理；而日常生活中的镜子，运用的则是镜面反射。在现代光学中，镜面反射仍然被广泛应用于激光共振腔、光开关等诸多领域。
折射（英语：refraction），一种常见的物理现象，意指当物体或波动由一种媒介斜射入另一种媒介造成速度改变而引起角度上的偏移。由于“折射”这个名词经常在物理教科书中“光学”部分出现，致使普遍的人造成误解，以为“折射”等同于“光的折射”，误以为是一个“光学”的名词，那完全是基本概念上的错误。所以虽然光线(一种横波)会因为“折射率”的不同令光的运行方向改变，但“折射”现象并不能用以证明光线是一种波动。最普遍的例子就是用用手枪瞄准，当子弹穿过水，子弹的角度就会因为折射而偏移。
而所谓的“屈折”，也就是“光的折射”，专指光从一种介质进入另一种具有不同折射率之介质，或者在同一种介质中折射率不同的部分运行时，由于波速的差异，使光的运行方向改变的现象。例如当一条木棒插在水里面时，单用肉眼看会以为木棒进入水中时折曲了，这是光进入水里面时，产生折射，才带来这种效果。
相关概念：
入射角
反射角
折射角
全内反射
布儒斯特角