Om aan te geven hoe
licht door een medium beweegt wordt in de geometrische
optica gebruikgemaakt van het begrip
lichtstraal, dat alleen zinvol is als de golflengte van het licht erg klein is ten opzichte van de ruimte en de obstakels waarin en waarlangs
elektromagnetische straling zich voortplant. Een lichtbundel kan opgebouwd worden gezien door lichtstralen die uit dezelfde lichtbron afkomstig zijn. Een lichtstraal geeft de weg weer die het licht volgt door een voortplantingsmedium en wordt met een lijn aangegeven. Alleen in een homogeen medium is het een rechte lijn. Bij een plotselinge overgang tussen twee media met verschillende
brekingsindex treedt reflectie en eventueel breking op. In geval van andere inhomogeniteiten, zoals bijvoorbeeld in lucht met grote temperatuurvariaties, worden lichtstralen geleidelijk afgebogen, wat leidt tot beeldvervorming en eventueel
luchtspiegelingen.