以推断第一原理成立。入射波、反射波、折射波的波向量，与界面的法线共同包含于入射平面。从波向量"x"分量的相等式，可以得到而在同一介质里，formula_25。所以，第二原理成立，入射角formula_26等于反射角formula_27。应用折射率formula_28的定义式：可以推断第三原理成立：其中，formula_31、formula_32分别是折射介质的折射率与折射角。从入射波、反射波、折射波之间的相位关系，就可以推导出几何光学的三条基本原理。
光程可逆性