对于反射镜，光轴是垂直于镜面中心的直线。凹面镜的光轴通过球心与顶点，平行于光轴的光线经反射后会汇聚于光轴上的焦点；凸面镜则使光线发散，反向延长线交于光轴上的虚焦点。在这些元件构成的光学系统中，所有元件的光轴需保持重合，否则会出现像差，导致成像模糊。
晶体光学中的光轴：双折射现象的“特殊方向” 在晶体光学中，光轴的定义与光的传播特性紧密相关。光轴是晶体中不发生双折射的特殊方向。当光线沿此方向入射时，寻常光o光与非常光e光的传播速度和方向全一致，不会分裂为两束光。例如方石晶体有一个光轴称为单轴晶体，而云母等晶体则有两个光轴双轴晶体。晶体的光轴并非实际存在的轴线，而是一个方向。通过晶体光轴的平面称为主截面，是分析双折射现象的重要参考面。光轴的方向决定了晶体对不同偏振态光线的作用，这一特性被广泛应用于偏光显微镜、液晶显示等领域。
光轴的核心作用：光学系统的“校准基准” 论是相机镜头、激光干涉仪还是显微镜，光轴的准直度直接决定系统精度。在相机镜头中，各镜片的光轴需严格对齐，否则会产生偏心像差，导致成像边缘变形；在激光系统中，光轴偏移会使激光束聚焦位置偏离目标，影响加工精度。光轴的存在，本质上是光学系统对称性的体现。它将复杂的光线传播规律简化为对轴线的分析，让光学设计从“混沌”走向“有序”。理光轴，便是理光学系统的“骨架”——所有光线的行为，最终都围绕这根形的轴线展开。