A Óptica Geométrica é a área da Física que estuda a trajetória da luz, retratando-a como um raio luminoso, representado por uma reta orientada, ou seja, com direção definida.

Os princípios da Óptica Geométrica são três: a propagação retilínea da luz, que determina que a luz se propaga sempre em linha reta; a independência dos raios de luz, que afirma quando raios de luz se cruzam e não alteram as suas trajetórias; e a reversibilidade dos raios de luz, em que o sentido de propagação do raio de luz não interfere em sua trajetória.

A refração da luz é o fenômeno que consiste na variação da velocidade da luz ao passar de um meio de propagação transparente para outro também transparente.

A reflexão da luz é o fenômeno que consiste no fato de a luz retornar ao meio de origem depois de incidir sobre um objeto ou uma superfície. Ela pode ocorrer de duas formas. Caso incida sobre uma superfície lisa e polida, será uma reflexão regular. Caso incida sobre uma superfície irregular, a reflexão será difusa.

O fenômeno da reflexão da luz obedece a duas leis: a Primeira Lei da Reflexão afirma que o raio incidente, o raio refletido e a reta normal estão contidos em um mesmo plano (plano de incidência), ou seja, são coplanares; a Segunda Lei da Reflexão determina que o ângulo que o raio incidente forma com a reta normal tem a mesma medida que o ângulo que o raio refletido forma com a reta normal.

Os espelhos planos são superfícies lisas e polidas, sobre as quais ocorre a reflexão regular.

As imagens formadas pelos espelhos planos têm característica virtual, direita e igual. Além disso, são sempre enantiomorfas, ou seja, invertidas em relação ao objeto real e se formam à mesma distância do espelho que o objeto.

Associação de espelhos planos é o nome dado à situação em que dois ou mais espelhos planos são posicionados de maneira a interagir entre si, gerando múltiplas imagens. Neste caso, a imagem de um espelho passa a se comportar como objeto para o outro espelho, e vice-versa.

Os espelhos esféricos são formados por superfícies esféricas espelhadas; podem ser obtidos ao cortamos um pedaço de uma esfera, chamado de calota esférica.

Existem dois tipos de espelhos esféricos: o convexo tem como superfície refletora a parte externa da esfera; já o côncavo possui a parte interna da esfera como superfície refletora.

As imagens formadas por espelhos convexos têm sempre característica virtual, direita e menor. Por isso, esses espelhos são usados com o objetivo de aumentar o campo de visão do(a) observador(a).

As imagens formadas por espelhos côncavos podem variar de característica, dependendo da posição do objeto em relação ao espelho. Porém, eles são utilizados, principalmente, para ampliação de uma imagem. Neste caso, a sua característica será virtual, direita e maior. O objeto deve estar entre os pontos do foco e do vértice do espelho para que isso ocorra.

Os espelhos côncavos podem formar também imagens reais, as quais necessitam de um anteparo para serem visualizadas. Serão também invertidas em relação ao objeto real. O tamanho pode variar com a posição: antes do centro de curvatura, a imagem será menor; sobre o centro de curvatura, será igual; e entre o foco e o centro de curvatura, será maior.