光的传播可以先用光线箭头描述。遇到边界时，部分光返回、部分光进入新介质；用同一条法线测角，就能把反射与折射连起来。
1. Ray model of light
Ray model 光线模型用带方向的线表示光的传播路径。在均匀介质中，光线近似直线；介质变化时路径可以转向。光线是模型，不是光真的由无限细的实体线组成。
当孔径、障碍或装置尺寸远大于波长时，几何光学通常有效；尺寸与波长接近时，衍射等波动效应不可忽略。先画边界、法线和入射光，下一步才能准确谈角度。
2. Reflection of light
Reflection 反射中，光返回原来的介质。入射光、法线和反射光共面，角度都从法线量起：
\[\theta_r=\theta_i.\]
平滑表面产生较整齐的镜面反射，粗糙表面各处法线不同，形成漫反射；每一个局部仍满足同一反射定律。不能把漫反射理解成定律失效。
法线与表面垂直，而不一定与页面竖边平行。另一部分光进入介质时，速度变化会导致折射。
3. Refraction of light
Refraction 折射来自传播速度改变。Refractive index 折射率定义为 \(n=c/v\)，\(c\) 为真空光速、\(v\) 为介质中的相速度。两均匀介质边界满足 Snell's law 斯涅尔定律：
\[n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2.\]
进入较高折射率介质时通常向法线偏折，进入较低折射率介质时远离法线；正入射时方向可以不变，但速度和波长仍改变。静止边界两侧频率不变，由 \(v=f\lambda\) 可知波长随速度改变。
平行透明板两面折射后，射出光常与入射光平行，但有侧向位移。每次过界面都重新画局部法线。若从高折射率介质射向低折射率介质，折射角会随入射角增大，直到出现一个临界条件。
4. Total internal reflection
Total internal reflection 全反射要求从高折射率介质进入低折射率介质，且入射角大于 critical angle 临界角。折射角达到 \(90^\circ\) 时，
\[\begin{gathered} \sin\theta_c=\frac{n_2}{n_1}, \\ n_1>n_2. \end{gathered}\]
入射角低于临界角有反射和折射，等于临界角时折射光沿界面，高于临界角时没有传播入第二介质的折射光。不能从空气射入玻璃却套同样的全反射条件。
光纤利用全反射引导光传播，水下物体能射出水面的方向也受临界角限制。下一课用反射与折射组织光线，解释像怎样形成。