В однорідному середовищі світло розповсюджується по прямим лініям.

Прямолінійність світлових променів означає, що форма тіні предмета при його освітленні точковим джерелом відповідає геометричній центральній проекції контура предмета (з центром в джерелі). Цей закон має глибокий зміст, оскільки саме поняття прямої лінії сформулювалось головним чином на основі оптичних спостережень.

Подібний висновок зустрічається в стародавніх творах з оптики, які, як вважається, належать Евкліду (300 р. до нашої ери).

Закон має безліч підтверджень при спостережені за розповсюдженням сонячних променів.

Разом з тим, якщо перешкода на шляху світла має дуже малі розміри ~0,02÷0,03 м, то спостерігається відхилення променів від прямолінійного напрямку (дифракція).

При освітленні предмета видовженим джерелом світлла края тіні виявляються розмитими. В перехідну область між повною тінню та світлом (в область напівтіні) попадают промені не від всіх точок джерела.

Астрономічною ілюстрацією прямолінійного розповсюдження світла та, зокрема, утворення тіні та напівтіні, може бути затемнення одних планет іншими, наприклад затемнення Місяця, коли Місяць попадає в тінь Землі. Внаслідок взаємного руху Місяця та Землі тінь Землі переміщується по поверхні Місяця, і місячне затемнення проходить через кілька фаз:

Фази місячного затемнення.

Уявлення про прямолінійні світлові промени використовується в інструментальній оптиці для конструювання та розрахунку оптичних приладів.

Пучок променів, що розходиться, зазвичай виходить з точкового джерела (гомоцентричний пучок). Але такий пучок за допомогою оптичної системи (лінзи, об’єктива, вгнутого дзеркала) можна перетворити в пучок, що сходиться і зібрати в одну точку.

Точка перетину променів, що сходяться, буде дійсним зображенням відповідної точки джерела (предмета).

Зображення видовженого предмета, що формується оптичною системою, представляє собою центральну проекцію предмета. Центр проекції знаходиться в центрі вхідного зрачка оптичної системи. Для фотооб’єктиву центр проекції зазвичай співпадає з центром діафрагми об’єктива.

Практична реалізація геометричного проектування за допомогою світлових променів, тобто формування оптичних зображень. широко використовується в техніці, зокрема при виготовлення інтегральних мікросхем.

Зображені на фотоплівці (фотошаблоні) елементи мікросхеми проектуються (за допомогою системи лінз) на кристал напівпровідника, де утворюється подібне зменшене (до мікронних розмірів) зображення елементів мікросхеми. Даний процес називається фотолітографією. Без нього неможливий процес виготовлення мікросхем.

Подальша обробка напівпровідника: дифузія легуючих домішок, травлення поверхні, тощо, дозволяють перетворити отримане зображення в інтегральну схему.

2. Закон незалежності світлових пучків.