透镜利用曲面折射改变光线传播方向：镜像位置看起来位于镜面后方相应距离

透镜利用曲面折射改变光线传播方向。凸透镜在一定条件下能够聚集入射光。凹透镜使相应入射光表现为发散状态。放大镜使用效果取决于物体与镜片距离。眼镜镜片通过相应光学结构调整成像。镜片度数描述其光学作用的相应程度。棱镜可以让不同波长的光产生不同偏折。白光分散后能够呈现连续的颜色变化。

凸透镜在空气中通常具有会聚平行光的作用。凹透镜在空气中通常使平行光束发散。透镜焦距受表面曲率和材料折射率影响。薄透镜公式依赖近轴光线等近似条件。放大率描述像尺寸与物体尺寸之间的关系。放大镜利用凸透镜形成放大的正立虚像。照相机通常利用透镜在感光面形成实像。相机光圈大小影响进光量和景深范围。景深表示物体前后看起来相对清晰的距离范围。

色差源于不同波长光在透镜中的折射差异。消色差透镜可通过不同材料组合减小色差。反射望远镜能避免透镜折射产生的色差。菲涅耳透镜利用分段结构减小材料厚度。光阑限制通过光学系统的光束范围。远心成像能够减弱物距变化造成的倍率变化。光路可逆原理适用于许多常见线性光学系统。太阳投影成像遵循小孔或透镜的成像规律。光学仪器的清晰程度受到多种物理因素限制。