（一）几何光学是什么
几何光学是光学学科中，以光线为基础研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支。在几何光学中，把组成物体的物点看作是几何点，把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合，光线的方向代表光能的传播方向。在此假设下，根据光线的传播规律，研究物体被透镜或其他光学元件成像的过程，以及设计整个光学仪器的光学系统都显得十分方便和实用。但实际上，上述光线的概念与光的波动性质相违背，无论从能量的观点，还是从光的衍射现象来看，这种几何光线都是不可能存在的。所以，几何光学只是波动光学的近似，是当光波的波长λ0时的极限情况。作此近似后，几何光学就可以不涉及光的物理本性，而能以其简便的方法解决光学仪器中的光学技术问题。
（二）光线的传播
光线的传播遵循以下基本定律：
1．光线的直线传播定律：光在均匀媒质中沿直线方向传播。食、影和针孔成像等现象都证明这一事实，大地测量等很多光学测量工作也都以此为根据。
2．光的独立传播定律：两束光在传播途中相遇时互不干扰，仍按各自的途径继续传播；而当两束光会聚于同一点时，在该点上的光能量是简单相加的。
3．反射定律：确定光(广义地说，包括各种波)在反射过程中反射光线方向的定律。光在两种媒质的平滑界面上反射时，如图1所示，反射光线OR位于由入射光线IO与界面入射点的法线ON所决定的平面内，反射光线和入射光线位于法线两侧，反射角与入射角大小相等，符号相反，即ir=-i。根据不同的界面情况，可能是全反射，也可能是部分反射，甚至是很小部分反射。
4．折射定律：在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。光图在两种媒质的平滑界面上发生折射时，如图2所示，折射光线OT位于由入射光线IO与入射点O所决定的平面内；折射角i′的正弦与入射角i的正弦之比是一个与入射角大小无关、仅由两媒质折射率n和n′所决定的常数，即n′sini′=nsini。由此可见，若光线由光密媒质向光疏媒质(例如从玻璃向空气)传播，因n>n′，则i′>i。当入射角满足sinic=n′/n，使sini′=1时，折射角i′=90°，此时折射光线沿界面折射，如再增大入射角，折射定律就不再适用，此时光线按反射定律全部反射回原媒质，此现象称为全反射。正好使折射角为90°时的入射角ic称为临界角。在光导纤维中，光线就是靠一次次的全反射来传播的。
基于上述光线传播的基本定律，可以计算光线在光学系统中的传播路径。这种计算过程称为光线追迹，是设计光学系统时必须进行的工作。
