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代表一列传播的光波的流行方法包括应用几何光学来确定由透镜或多透镜系统形成的图像的大小和位置。本程序探讨了两条代表性光线如何建立成像场景的参数。
本程序介绍了属于倾斜波的三个分量光线的轨迹，这些光线穿过一个无像差的透镜。对象（h'）和图像（h）的高度（和尺寸）由“对象高度”滑块控制，该滑块可用于调整对象和图像的相对高度。由于本程序构建中使用的算法的局限性，调整对象高度将使图像放大倍数产生微小的波动。可以通过将“焦距”滑块向左（较短的焦距）或向右（较长的焦距）平移来更改焦点位置。同时移动此滑块可更改两个前面板（F'）和后（F）焦点，它们分别位于物镜空间和图像空间中镜头系统的光轴上。图像放大率也是焦点位置的函数。
物体和图像相对于镜头和焦点的位置由“物体位置”滑块控制，该滑块同时调用放大倍数的更改。穿过“镜头中心”的主平面可以使用“主平面”滑块沿光轴平移一小段范围。调整镜头参数后，将计算出重要的关系，包括镜片制造商的公式（请参见下文）和横向放大倍率，并将其显示在程序窗口中。
两条代表性光线（一条近轴光线和一条穿过透镜中心的光线（主光线））用于建立成像情况的参数。许多有关高斯光学的教科书都将这些光线称为特征光线，主光线是穿过入射光瞳和出瞳光瞳，透镜以及光学系统中存在孔径光阑的中心的光线。通常，不考虑主光线，而通过镜头前后焦点的特征光线则用于定义物体，图像大小和位置。在本程序中，第二个特征射线被示为穿过前焦点（F'）的镜头。
物体位于镜头左侧的距离a处，即被称为物体空间的区域。由从物体顶部发出并在物体侧焦点（F'）处与光轴相交的线指定的一条光线被透镜的两个表面折射，并平行于光轴出射。在位于距离在透镜内的表面折射和入射光线相交的扩展一个从所述对象。该表面称为主表面或物体侧主表面，并用P'表示。在程序中。从物体沿平行于光轴的方向传播的最上面的光线被透镜折射，并穿过像侧焦点（F）。折射光线和入射光线的延伸在镜头内距图像b的像侧主表面（在程序窗口中记为P）处相交。在透镜轴附近，表面P'和P近似为平面，并且被称为透镜的主平面。这些平面与透镜光轴的交点称为主要点。
用来定义镜片参数的另一组点是节点，这些节点出现在穿过镜片的倾斜光线的延伸与光轴相交的地方。节点点未在本程序中说明，但非常接近镜头的主要点。因此，三对点，即镜头焦点（F和F'），主平面（P'和P），并且所有主节点都位于镜头光轴上。如果焦点的位置以及主要点或节点的位置已知，则可以进行射线迹线的几何构造以阐明物体和图像参数，而无需考虑透镜每个表面的光线折射。透镜系统都可以仅利用焦点和主平面进行模拟，方法是绘制光线轨迹，就像它们遇到一个主平面，平行于光轴行进并从第二个主平面出射而没有折射一样。
请注意，距离a大于本程序中的镜头前焦距F'。在这种情况下，然后在图像空间中在距镜头右侧的距离b处形成了反转图像。b的长度大于镜头后焦距F，其与距离a和b的关系式如下：
1a+1b=1f
图像高度由数量h表示，代表由于位于镜头前部且高度为h'的物体或样本的放大而导致的尺寸增加。该简单透镜（近似于高斯薄透镜）的横向放大倍率M由以下公式表示：
M=hh′+ba
由于物体和图像位于共轭平面上，因此图像中的点将被镜头聚焦在物体上的相应点上。当考虑到相反情况时，由于图像尺寸的减小， 焦距将由F'表示，并且放大率（M）反转为1 / M。
沿镜头物侧的光轴的两个像点与像侧的两个共轭点之间的距离比称为纵向或轴向放大倍率。对于距像平面较小的距离，纵向放大率的大小是横向放大率的平方。光学显微镜中的所有成像组件均受上述基本几何关系控制。这包括收集器镜头，聚光镜，物镜，目镜（在投影模式下），相机系统和人眼。
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