Me alustame valguse ja aine vastastikmõju uurimist põhikoolis õpitud geomeetrilise optika seadustest ning läheme siis järk-järgult üle keerulisematele nähtustele.

Geomeetriline optika on optika osa, kus valguslaine asemel kasutatakse valguskiire mõistet. Valguskiireks nimetatakse joont ruumis, mis näitab valgusenergia levimise suunda. Geomeetrilist optikat nimetatakse ka kiirteoptikaks.

Loobumist valguse laineomadustest saab kasutada juhtudel, kui avad või tõkked valguse teel on palju suuremad valguse lainepikkusest. Sel juhul ei ole vaja arvestada difraktsiooni, mis sunnib valgust tõkete taha levima.

Geomeetrilise optika põhiseadused on:

• Valguse sirgjoonelise levimise seadus: ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt.
• Kiirte sõltumatuse seadus: kiired ei mõjuta lõikumisel üksteise liikumist.
• Valguse peegeldumise seadus: langemisnurk ja peegeldumisnurk on võrdsed.
• Valguse murdumise seadus: langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on jääv suurus.
• Kiirte pööratavuse printsiip: kiir läbib süsteemi päri- ja vastassuunas ühte teed mööda.

Ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt. Kui aga valguse teele jääb ette mingi keha või läheb valgus üle teise keskkonda, siis valguse levimissuund muutub. Esimesel juhul räägitakse valguse peegeldumisest, teisel juhul valguse murdumisest. Läbipaistvate kehade korral esinevad mõlemad nähtused korraga.

Kui pind on sile, siis jääb paralleelne kiirtekimp nii peegeldudes kui murdudes paralleelseks.

Kui pind ei ole sile, siis paralleelne kiirtekimp ei jää paralleelseks ei peegeldumisel ega murdumisel. Sel juhul kiirtekimp läheb "segamini", mille kohta öeldakse, et valgus hajub.

Aga milline pind on sile? Füüsikud on kindlaks teinud, et pinda võib siledaks lugeda, kui pinna konaruste mõõtmed on väiksemad kui valguse lainepikkus. See tähendab, et pinnal ei või olla muhkusid ja lohke, mille sügavus on suurem kui umbes 100 nm ehk kümnetuhandik millimeetrit.

Aga alati ei pea sile peegel olema nii väikeste konarustega. Vaadake või TV paraboolantenne. Need pole sugugi väga siledad. Aga tegelikult on konarused palju väiksemad antennile langevate elektromagnetlainete lainepikkusest, mis on detsimeetri suurusjärgus

J.4.2 Paralleelse kiirtekimbu peegeldumine ja murdumine karedalt pinnalt.	Bernhard Schmidt (1897-1935).

Optiliste pindade valmistamine on alati olnud keeruline ja kallis töö, aga Eestil on selles vallas oma suurmees ette näidata. Bernhard Schmidt (30. märts 1879 – 1. detsember, 1935) on Eestist pärit optik, kes suutis valmistada suuri läätsi ja peegleid täpsemalt, kui ükskõik missugune tolleaegne suur tehas. Kusjuures ta tegi seda vaid ühe käega - teise käe kaotas ta lapsepõlves lõhkeainetega katsetades. B. Schmidt konstrueeris ka astronoomia ja teleskoopide arengus täiesti uue kvaliteedi loonud teleskoobid, mida nüüd nimetatakse Schmidt'i teleskoopideks.