На межі двох середовищ промінь змінює напрям, бо швидкість світла там різна: v = c/n, де n — показник заломлення (повітря ≈ 1, вода 1,33, скло 1,5, алмаз 2,42).
Кути рахуються від нормалі. Із розрідженого в густіше середовище (n₁ < n₂) промінь наближається до нормалі; у зворотному напрямку — віддаляється.
Коли світло йде в оптично рідше середовище (n₁ > n₂), існує критичний кут
При θ₁ > θкр заломлений промінь зникає — весь світловий потік відбивається. Так працюють оптоволокно, призмові бінокль і блиск діаманта.
Частка відбитого світла за формулами Френеля (неполяризоване світло) показана як «Відбито, %»: навіть без ПВВ частина світла відбивається, а при дуже косому падінні (до 90°) межа стає майже дзеркалом.
f > 0 — збірна лінза, f < 0 — розсіювальна; u — відстань до предмета, v — до зображення (v > 0 — дійсне, v < 0 — уявне). Три «зручні» промені:
Перетин променів (або їх продовжень) дає зображення. M < 0 — зображення перевернуте.