องค์ประกอบพื้นฐานในทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตคือลำแสง ซึ่งเป็นโครงสร้างสมมุติฐานที่ระบุทิศทางการแพร่กระจายของแสงที่จุดใดๆ ในอวกาศ ที่มาของแนวคิดนี้ย้อนไปถึงการคาดเดาเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงในยุคแรกๆ เมื่อถึงศตวรรษที่ 17 แนวคิดเกี่ยวกับรังสีการมองเห็นของพีทาโกรัสได้ถูกละทิ้งไปนานแล้ว แสงรังสี แต่การสังเกตว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรงนำไปสู่การพัฒนาแนวคิดของรังสีโดยธรรมชาติ เป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการถึงการแสดงลำแสงแคบๆ ด้วยกลุ่มลูกศรคู่ขนาน—กลุ่มลำแสง เมื่อลำแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง สะท้อนพื้นผิว กระจายตัว หรือมาถึงจุดโฟกัส กลุ่มของรังสีจะติดตามความคืบหน้าของลำแสงในลักษณะทางเรขาคณิตที่เรียบง่าย