利用几何光学原理可以制造各类成像光学仪器，其中主要有放大镜、显微镜、望远镜、照相机等。
由于任何光学仪器都是人眼功能的扩展，因而有必要了解一下人眼的构造。
（a） （b） 图12-20 眼睛的结构和简化眼
患有近视眼的人，当睫状肌完全松弛时，无穷远处的物体成像在视网膜之前，它的远点在有限远的位置。矫正的方法是戴凹透镜的眼镜，凹透镜的作用是将无限远处的物体先成一虚像，在近视眼的远点处，然后由晶状体成像在视网膜上[图12-21（b）]。患有远视眼的人，无穷远处的物体成像在视网膜之后，它的近点一般离眼较远。矫正的方法是戴凸透镜的眼镜。凸透镜的作用是近点以内一定范围的物体先成一虚像在近点处，然后由晶状体成像在视网膜上。 物体在视网膜上成像的大小，正比于它对眼睛所张的角度——视角。所以物体愈近，它在视网膜上的像也就愈大，愈容易分辨它的细节。但是在到达明视距离后，再前移，视角虽增大，但眼睛看起来可能费力，甚至看不清。
放大镜是帮助眼睛观察细微物体或细节的光学仪器。下面介绍放大镜的成像原理。
最简单的放大镜是一个焦距很短的会聚透镜，（明视距离）。物体放在明视距离处，眼睛直接观察时，视角[图12-22（b）]近似等于 式中为物体的长度。使用放大镜时，物体放在薄透镜和物方焦点之间而靠近焦点处，则在明视距离附近成一正立、放大的虚像，此放大虚像对眼所张的视角[图12-22(a)]近似等于
由于放大镜的作用是放大视角，所以引入视角放大率的概念以区别于像的横向放大率，它定义为
极值
的均匀介质中的两点，设有一光线APB从A点经界面反射后射向B点，则其
+
的介质中的A点，经P点射到折射率为
的介质中的B点，其
+
时，折射角
=90°，因而当入射角
时，光线就不再折射而全部被反射（图12-3），这种现象称为全反射，入射角
称为全反射临界角。由折射定律可得
之间。
发出的光束，经平面镜反射后，其反射光线的反向延长线相交于
点。由于实际光线并没有通过
表示。从图上可以看出，偏向角
、
、
以及棱镜顶角
之间有如下的关系
，称为最小偏向角。由计算可以得到，产生最小偏向角的条件是
或 
称为顶点，球面的球心
称为曲率中心，球面半径称为曲率半径，以
称为主光轴。从轴上的一物点
发出光线经球面反射后相交于主光轴上
点，
表示，从顶点
表示。
，
，得
很小时，这样的光线与主光轴靠得很近，称为傍轴光线。在这种情况下
时，
，即平行主光轴的光束经球面反射后，将在光轴上会聚成一点，如图12-9（a）所示，该像点称为反射球面的焦点，以
表示，从顶点
表示。对于凸球面反射的焦点在镜后，如图12-9（b）所示，这焦点为虚焦点。如果入射光与主光轴成很小的角度，光线将会聚在垂直于主光轴且通过焦点的一个平面上的
点，如图12-9（c）所示，这个平面称为焦平面，由式（12-7）可知
的物
，经球面反射后成像，像距为
（图12-10）。像高与物高之比定义为横向放大率。根据
和
相似，可得放大率的大小
是正值，表示像是正立的；
＞1表示像是放大的，
为折射率分别为
和
有
、
、
都很小，有 
表示（图12-12）。由式（12-11）可知，当
时，即得
时，即得
。
点对球面4来说就是虚物。对于虚物，其物距应取负值。
和
可视为重合在一点
，对第一折射面，应用球面折射公式有
。将以上两式相加并代入上述关系，得
；以
，于是上式可写成
，则物点所在点为物方焦点
，可得焦距
）。若透镜焦距以m为单位，其倒数的单位便是D，例如
50cm的凹透镜的光焦度
。应该注意，通常眼镜的度数，是屈光度的100倍。例如上述的透镜就是200度。
（明视距离）。物体
放在明视距离处，眼睛直接观察时，视角
[图12-22（b）]近似等于
的概念以区别于像的横向放大率，它定义为 
