Leggi fondamentali della rifrazione

1. Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie sono sullo stesso piano.
2. Il percorso di un raggio rifratto all'interfaccia di due mezzi è esattamente reversibile.
Specchio piatto: Superficie piana riflettente e lucida.

Specchio sferico: Superficie lucida che può essere considerata come una porzione di sfera riflettente. Gli specchi sferici possono essere:
1. Concavo o convergente (se l'interno della superficie sferica è riflettente).
2. Convesso o divergente (se l'esterno della superficie è riflettente).
Equazione dello specchio: (Applicabile sia al concavo che al convesso).
1 / p + 1 / q = 1 / f dove f = R / 2
dove: p = distanza dall'oggetto
q = distanza dell'immagine
f = lunghezza focale
R = raggio di curvatura

Gli specchi piatti formano immagini dritte della stessa dimensione dell'oggetto e alla stessa distanza dietro la superficie riflettente rispetto alla quale l'oggetto è posto davanti al superficie.
Le immagini sono virtuali (non possono essere catturate su uno schermo). Le immagini formate da specchi sferici possono essere più grandi, più piccole o delle stesse dimensioni degli oggetti.

Ingrandimento / (lato dello specchio) = dimensione dell'immagine / dimensione dell'oggetto = q / p
dove: q = distanza dall'immagine
p = distanza l'oggetto

p (+) se l'oggetto è davanti allo specchio
q (+) se l'immagine è reale (è davanti allo specchio)
q (-) se l'immagine è virtuale (dietro lo specchio)

R e f sono (+) per specchi concavi e (-) per convessi.

Obiettivo: Oggetto trasparente generalmente realizzato in vetro che altera la forma di un fronte d'onda che lo attraversa. La luce rifratta forma immagini analoghe agli specchi. Le lenti possono essere:
per) Convergente: Ritrae e converge la luce parallela in un punto focale oltre l'obiettivo. Sono più spessi al centro che ai bordi.
b) Divergente: Rifrange e diverge la luce parallela da un punto situato davanti all'obiettivo. I suoi bordi sono più spessi della sua parte centrale.
La lunghezza focale f, di un obiettivo è la distanza dal centro ottico dell'obiettivo all'uno o all'altro dei suoi fuochi.
Dall'equazione delle lenti (identica all'equazione degli specchi), si determinano le caratteristiche, le dimensioni e la posizione delle immagini).
Dispersione: Separazione della luce nelle lunghezze d'onda che la compongono.
I prismi retti utilizzano il principio della riflessione interna totale per deviare il percorso della luce.
Polarizzazione: Processo mediante il quale le oscillazioni trasversali di un moto ondoso sono confinate in uno schema definito. La polarizzazione è una caratteristica delle onde di taglio. Un'onda longitudinale non può essere polarizzata.
Diffrazione: Capacità delle onde di deviare o cambiare direzione intorno agli ostacoli sul loro cammino.
Dualità della luce: Il punto di vista contemporaneo ci dice che la luce nella sua propagazione si comporta come un'onda, mentre è di natura corpuscolare quando interagisce con la materia. Cioè, un fotone si comporta come un'onda quando si propaga e come una particella quando interagisce con la materia.