光的傳播可以歸結為三個實驗定律：直線傳播定律、反射定律和折射定律。
【光的直線傳播定律】：光在均勻介質中沿直線傳播。
在非均勻介質種光線將因折射而彎曲，這種現象經常發生在大氣中，比如海市蜃樓現象，就是由於光線在密度不均勻的大氣中折射而引起的。
【費馬定律】：當一束光線在真空或空氣中傳播時，由介質1投射到與介質2的分界麵上時，在一般情況下將分解成兩束光線：反射(reflection)光線和折射(refraction)光線。
光線的反射
光線的反射取決於物體的表麵性質。
如果物體表麵(反射麵)是均勻的，類似鏡麵一樣(稱為理想的反射麵)，那麼就是全反射，將遵循下列的反射定律，也稱“鏡麵反射”。
入射光線、反射光線和折射光線與界麵法線在同一平麵裏，所形成的夾角分別稱為入射角、反射角和折射角。
【反射定律】：反射角等於入射角。i = i'
對於理想的反射麵而言，鏡麵表麵亮度取決於視點，觀察角度不同，表麵亮度也不同。
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當反射麵不均勻時，將發生漫反射。其特點是入射光線與反射光線不滿足反射定律。
一個理想的漫射麵將入射光線在各個方向做均勻反射，其亮度與視點無關，是個常量。
光線的折射
一些透明/半透明物體允許光線全部/部分地穿透它們，這種光線稱為透射光線。
當光線從一種介質(比如空氣)以某個角度(垂直情形除外)入射到另外一種具有不同光學性質的介質(比如玻璃鏡片)中時，其界麵方向會改變，就是會產生光線的折射現象。
光的折射是由於光在不同介質的傳播速度不同而引起的。
光線折射滿足下列折射定律：入射角的正弦與折射角的正弦之比與兩個角度無關，僅取決於兩種不同介質的性質和光的波長，
【折射定律】：n1 sin i = n2 sin r
任何介質相對於真空的折射率，稱為該介質的絕對折射率，簡稱折射率(Index of refraction)。對於一般光學玻璃，可以近似地認為以空氣的折射率來代替絕對折射率。公式中n1和n2分別表示兩種介質的折射率。
當n1 = -n2時，折射定律就是變成反射定律了，所以反射定律可以看成是折射定律的特例。
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折射率：光在兩種介質種的傳播速度之比，即
n2/n1 = v1/v2
一種介質的絕對折射率為
n = c/v
式中c是真空中光的速度，v為該介質中光的速度。
可以看出：在折射率較大的介質中，光的速度比較低；在折射率較小的介質中，光的速度比較高。
作為實驗規律，上述幾何光學三定律隻是在波長λ很小的條件下才近似成立的。在攝影中，用幾何光學來描述已經足夠精確了。
附錄：一些光學介質的折射率：
| 玻璃 | 空氣 | 冕牌玻璃 | 火石玻璃 | 重火石玻璃 |
| 折射率 | ≈1 | 1.46~1.53 | 1.53~1.65 | 1.65~1.92 |
光線的衍射
在光的傳播過程中，當光線遇到障礙物時，它將偏離直線傳播，這就是所謂光的衍射。由於光的波長很短，在日常生活中很難察覺出衍射現象。
衍射不僅使物體的幾何陰影失去清晰的輪廓，在邊緣還會出現一係列明暗相間的亮紋。
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