Quando la luce incontra un ostacolo perfettamente liscio, come può essere uno specchio, ciascuno dei raggi incidenti sulla superficie viene riflesso secondo due leggi:

1. raggio incidente e raggio riflesso perpendicolare alla superficie nel punto di incidenza stanno su uno stesso piano

2. raggio incidente e raggio riflesso formano con la perpendicolare angoli uguali.

Quello che si vede dipende da come i raggi riflessi raggiungono l'occhio. Se l'occhio intercetta un fascetto di raggi riflessi che provengono (o sembrano provenire) da un unico punto si considera che lì si trovi l'immagine (reale se in quel punto si incontrano i raggi riflessi; virtuale, se in quel punto si incontrano solo i prolungamenti dei raggi riflessi).

Un oggetto esteso visibile all'occhio si può considerare formato da tanti punti sorgente, da cui viene emessa o rimandata luce in tutte le direzioni. Per ogni punto sorgente si avrà un punto-immagine e l'insieme dei punti immagine costituisce l'immagine dell'oggetto originario. Nel caso dello specchio concavo se ci trova vicini allo specchio cioè tra il fuoco e lo specchio si osserva un'immagine virtuale “dentro” lo specchio, cioè i raggi riflessi sembrano provenire da un oggetto-immagine posto al dilà dello specchio, dritto e ingrandito rispetto all'oggetto originale. L'immagine “nello” specchio è dritta e ingrandita. È il caso dello specchio da trucco o per radersi. Sul sito Matematicamente si trova un'animazione che permette di vedere come cambia l'immagine spostando la posizione dell'oggetto rispetto allo specchio.

Se ci si trova oltre il fuoco si osserva un'immagine reale tra noi e lo specchio che si può vedere direttamente. È il caso per esempio di un mestolo ben levigato in cui specchiandosi da lontano si vede la propria immagine “galleggiare” nell'aria. Ancora più impressionante l'immagine che si osserva nel caso di una coppia di specchi parabolici sovrapposti come nel caso del gioco mirage-specchio magico. Si veda il sito ad esempio la pagina dell'Exploratorium di San Francisco.

Le due immagini, virtuale ingrandita e dritta “nello” specchio e reale capovolta, tra noi e lo specchio, in generale non si vedono contemporaneamente visto che corrispondono a posizioni diverse dell'oggetto rispetto allo specchio.

Si può verificare però il caso particolare di un oggetto esteso lungo l'asse dello specchio che quindi si trovi con alcuni suoi punti tra specchio e fuoco e con altri suoi punti oltre il fuoco. Si può per esempio realizzare questa situazione avvicinando una matita al centro di un mestolo nella sua parte concava; in questo caso si vede sia l'immagine virtuale della parte di matita tra mestolo e fuoco sia l'immagine reale della parte di matita che sta oltre il fuoco.