La réflexion de la lumière est un phénomène par lequel les rayons lumineux frappant une surface sont renvoyés dans le milieu initial. Ce phénomène suit la loi de la réflexion : l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. Les surfaces lisses, comme les miroirs, provoquent une réflexion régulière, tandis que les surfaces rugueuses induisent une réflexion diffuse où les rayons sont dispersés dans différentes directions. La réflexion est utilisée dans de nombreuses applications quotidiennes, des miroirs aux fibres optiques qui transmettent la lumière sur de longues distances.

La réfraction survient lorsque la lumière passe d'un milieu transparent à un autre (par exemple de l'air à l'eau) et subit un changement de vitesse qui cause une déviation du rayon lumineux par rapport à sa direction initiale. La loi de Snell-Descartes exprime cette situation par la relation n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2), où θ représente les angles d'incidence et de réfraction, et n1 et n2 sont les indices de réfraction respectifs des deux milieux. La réfraction est responsable de phénomènes tels que le mirage, ainsi que d'applications pratiques comme les lentilles correctrices optiques et les objectifs photographiques.

La loi de Snell-Descartes est cruciale pour décrire comment une onde lumineuse se déplace entre différents milieux. Une application majeure de cette loi se trouve dans la conception de lentilles et de systèmes optiques. En ajustant la courbure et les indices de réfraction des matériaux, il est possible de focaliser ou de diverger la lumière à des fins diverses, allant des lunettes aux télescopes. Un autre aspect important est le phénomène de réfraction totale interne, se produisant lorsque l'angle d'incidence dépasse un certain seuil, entraînant cette fois-ci une réflexion totale des rayons lumineux dans le milieu initial, un principe exploitant dans les fibres optiques pour les télécommunications modernes.