光具有波动性和粒子性，但在应用光学的范围内，光是作为波动来讲的，它具有波动的一切特性，比如波长、频率、以及传播速度等。(光波的传播速度ν=c/n)

　　在后面的讨论中，我们常用“光线”一词，这是一个几何概念，只是指出光波向空间传播的方向而已。一些光线的集合就称为光束。

　　光线的基本性质即几何光学的基本定理：

　　(1)独立传播定律

　　从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影响，各光束独立传播。彼此并没有什么相互作用，譬如斥拒或吸引等。

　　(2)直线传播定律

　　在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播(光线是直线)。直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。

　　(3)反射定律定义

　　反射定律定义：反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和反射大小相等，符号相反。当光线射到不同介质的界面上时，一部分光线依照反射定律返回第一介质内。

　　(4)折射定律定义

　　折射定律定义：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面，且

　　当光线从一种介质射入另一种介质时，有一部分光线即按折射定律改变方向进入第二介质。

　　(5)全反射定律

　　定义：光线从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。

　　刚刚发生全反射的入射角为临界角，用Im表示。

　　(6)光路可逆现象

　　光路可逆现象一条光线沿着一定的路线，从空间的A点传播到B点，如果我们在B点，按照与B点处出射光线相反的反向投射一条光线，则此反向光线必沿同一条路线通过A点，光线传播的这种现象称为光路可逆。

　　光路可逆现象，不论在均匀介质中光线直线传播时，还是在两种均匀介质界面上发生折射与反射时都同样存在。

　　光学设计理论的作用

　　挑选合理的初始结构、设计指标。

　　尽量少用光线就能对现状作出判断，包括初始要求是否合理，可能不可能达到要求。

　　判断修改的方向。

　　光学系统设计方法

　　1)根据使用要求提出光学系统设计要求;

　　2)把光学中“不可能”的要求去掉;

　　3)制定光学系统合理的技术参数;

　　4)光学系统总体设计布局，光学部件的设计;

　　5)根据设计要求优化结构，一般由计算机完成;

　　6)如结果不合理，则反复试算并调整各光学部件的位置和结构，直到达到预期的目标为止。

　　注意：光学设计不仅要考虑基本的设计概念和理论，而且要预计可制造能力与可测试能力。