几何光学与成像：水面波动使反射方向不断发生变化

平面镜中的像属于不能直接承接的虚像。虚像对应反向延长光线的表观交点。实像由实际光线会聚或近似会聚形成。凸面镜能在较大视野内形成缩小的虚像。凹面镜成像性质取决于物距与焦距关系。折射发生于光在不同传播介质之间通过时。斯涅尔定律联系折射率与入射折射角度。光垂直入射界面时可以改变速度而不偏折。光从高折射率介质进入低折射率介质可能全反射。

影子是光线被物体遮挡形成的较暗区域。不透明物体能够阻挡部分入射光线。透明材料也可能因吸收和折射形成影子。影子方向通常背离主要照明光源。太阳高度变化会影响地面影子的长度。接近正午时影子长短取决于纬度和日期。影子最短时刻不必恰好是钟表十二点。物体与光源距离会影响影子大小。

几何光学用光线描述光的传播路径。光线模型适合尺寸显著大于波长的情形。均匀各向同性介质中的光通常沿直线传播。反射角等于入射角是镜面反射的基本关系。入射角与反射角都相对于界面法线测量。漫反射来自粗糙表面上不同方向的局部反射。漫反射的每个局部过程仍然遵守反射定律。平面镜成像表现为物体关于镜面的对称。

快速移动物体的影子也会随之改变位置。影子变化速度不直接代表物体移动速度。表面倾斜会改变影子的形状和比例。水面波动可能使投影边缘出现晃动。摄影中的阴影可以保留结构和空间线索。过度提亮暗部可能放大图像中的噪点。绘画明暗关系利用光影表达立体感受。观察阴影有助于判断照明的大致方向。日常光影效果来自光源物体与接收面关系。