抛开光的波动性质，仅以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中的传播问题的光学称为几何光学。几何光学的三大定律为：①光的直线传播定律；②光的反射定律；③光的折射定律。它们是各种光学仪器设计的理论基础，也是研究晶体光学重要的理论基础。
一、光的直线传播定律
光在同一介质中是直线传播的，称为光的直线传播定律。例如：阳光照进屋里，夜间手电筒的亮光，其传播路线都是直的。这些现象说明，光在空气里是直线传播的（像空气这样能够传播光的物质称光的介质），实验表明，光在水、玻璃介质中也是直线传播的。
光在真空中（或空气中）光速为3.0×108 m/s，光在水中的速度约为真空中的3/4，而光在玻璃中的速度比在水中小，这表明光在不同介质中的传播速度是不同的。
光在其中传播速度比较快的介质称为光疏介质，传播速度比较慢的介质称为光密介质。光疏、光密是相对的，例如，水相对空气来说为光密介质，而水相对玻璃或晶体则为光疏介质。一般空气为低密度、低折射率、高光速的，而矿物则为高密度、高折射率、低光速的。
二、光的反射及反射定律
1.反射（Reflection）的概念
光从一种介质射入另一种介质时，在光滑界面上，如果部分光仍回到原介质中，这种现象称为光的反射。其光路是可逆的。
2.反射定律
光的反射遵循反射定律（图1-8A），即①反射光线位于入射光线和界面的法线所决定的平面内；②反射线和入射线分别在法线的两侧；③反射角θ等于入射角i。
三、光的折射及折射定律
1.折射（Refraction）的概念
光线从一种介质进入到另一种介质，在界面处传播的方向会发生改变，即入射光线和折射光线不在一条直线上，这种现象称为光的折射。例如：筷子放在盛水的杯子中，看起来筷子不是直的，而是折断的。
光学上将两种介质分界面的垂线称法线，入射光线与法线的夹角称入射角，以i表示；折射光线与法线的夹角称折射角，以r表示。当光发生折射时，入射角i与折射角r不相等（图1-8B、C、D）。
图1-8 光的反射、全反射及折射现象
2.折射定律
光的折射遵循折射定律，即①折射线在入射线与法线所决定的平面内；②折射线和入射线分别在法线的两侧；③两介质一定时，入射角i的正弦与折射角r的正弦之比为一常数N，N称为折射介质2对入射介质1的相对折射率，即。
四、折射率
1.折射率（Refractive index）的概念
光在两种不同介质中速度的比值叫做相对折射率。
光波在真空中的传播速度（c）和光波在折射介质中的传播速度（Vr）的比值称绝对折射率，简称折射率。一般用N表示。
折射率也可以用入射角和折射角的正弦之比来确定，设光线从空气射向介质（矿物晶体）的入射角为i，在介质内的折射角为r，则介质的折射率。
光在真空中的传播速度最大，c=3×108 m/s，即每秒30万千米，真空折射率为1。由于光在空气中的传播速度与光在真空中传播速度几乎相等，故通常可将空气的折射率视为1（严格地说，空气的折射率应为1.00029）。而光在其他各种液体和固体介质中的传播速度总小于真空中的传播速度，故晶体的折射率总大于1。
1.光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中,光是沿直线传播的.
2.光的独立传播定律；不同光源发出的光线从不同方向通过某点时,彼此不影响,各光线的传播不受其它光线影响.
3.光的反射定律：当一束光投射到某一介质光滑表面时,保存一部分光反射回原来的介质,这一光线称为反射光线,反射光线、入射光线和法线位由于同一平面内,入射线同法线组成的角称为入射角,反射光线同法线组成的角称为反射角,反射角等于入射角.
4.光的折射定律：当一束光投射到某一介质光滑表面时除了有一部分光发生反射外,还有一部分光通过介质分界面入射进第二传输介质中,这一部分光线称为折射光线,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧,且与法线在同一平面.折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内.折射光线同法线组成的角称为折射角,入射角的正弦值同折射角正弦值的比值为一恒定值.
