本定理：光传播的路径是光以最短时间通过的路径，由此可以推导出许多几何光学的定律。考虑一个由透镜、反射镜及棱镜组合而成的光学系统，用几何光学可以说明其中的反射、折射等现象，需要注意的是，几何光学简化了光学理论，因此它无法解释很多重要的光学效应，例如：绕射、偏振等。通过近轴近似（也称为小角近似），可以对几何光学做进一步简化，并对应于数学描述上的线性化。在近轴近似条件下，光学元件和系统可以通过简单的矩阵来表示。高斯光学以及近轴都是以近轴近似的基础进行发展，可以确定光学系统的一阶特性，例如找出成像位置、物体位置