透鏡產(chǎn)生聚焦效果的原因是，光在透鏡中的傳播比在周圍空氣中的傳播慢，因此光束進(jìn)入透鏡的位置和從透鏡出射到空氣中的位置都會(huì)發(fā)生光束的折射，突然彎曲。

單個(gè)透鏡具有兩個(gè)精確規(guī)則的相對表面。兩個(gè)表面都是彎曲的，或者一個(gè)表面是彎曲的，另一個(gè)是平面。可以根據(jù)透鏡的兩個(gè)表面將其分類為雙凸透鏡，平凸透鏡，凹凸透鏡（會(huì)聚彎月面），雙凹透鏡，平凹透鏡和凸-凹（會(huì)聚彎月面）。由于透鏡表面的曲率，入射光束的不同光線會(huì)以不同角度折射，從而可以使整束平行光線會(huì)合或出現(xiàn)從一個(gè)點(diǎn)發(fā)散。這一點(diǎn)稱為鏡頭的焦點(diǎn)或主焦點(diǎn)（通常在射線圖中描繪為F）。從物體反射或發(fā)射的光線的折射會(huì)導(dǎo)致光線形成物體的視覺圖像。該圖像可能是真實(shí)（可拍攝或在屏幕上可見）或虛擬-僅在觀察鏡頭時(shí)才可見，例如在顯微鏡中。根據(jù)鏡頭的焦距以及鏡頭與物體之間的距離，圖像可能比物體大得多或小得多。透鏡的焦距是從透鏡中心到形成遠(yuǎn)處物體的圖像的點(diǎn)的距離。長焦距鏡頭形成遠(yuǎn)處物體的較大圖像，而短焦距鏡頭形成較小的圖像。

通常，由單個(gè)透鏡形成的圖像不足以在天文學(xué)，顯微鏡和攝影等領(lǐng)域進(jìn)行精確的工作。這是因?yàn)橛蛇h(yuǎn)處物體中的單個(gè)點(diǎn)發(fā)出的圓錐不是由透鏡在一個(gè)完美的點(diǎn)上結(jié)合，而是形成一小塊光。單個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的鏡頭圖像中的這種和其他固有缺陷稱為像差。為了校正這種像差，通常需要在一個(gè)安裝架中組合幾個(gè)透鏡元件（單個(gè)透鏡），其中一些可能是凸面的而有些是凹面的，有些是由致密的高折射或高色散玻璃制成，而另一些是由低折射率玻璃制成。 -折射或低色散玻璃。另請參見 像差）。精確的安裝還可以確保所有鏡頭正確居中；也就是說，所有鏡頭表面的曲率中心都位于一條稱為鏡頭的主軸。衡量任何鏡頭系統(tǒng)質(zhì)量的常用方法是其形成足夠清晰的圖像以分離或分辨物體中兩條非?？拷狞c(diǎn)或線的能力。分辨力取決于鏡頭系統(tǒng)中各種像差的校正程度。

最簡單的復(fù)合透鏡是兩個(gè)單透鏡的薄膠合組合，例如小型折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡（最靠近物鏡的透鏡）中使用的透鏡。顯微鏡物鏡可能包含多達(dá)八或九個(gè)元素，其中一些元素可能由不同的材料制成，以使所有顏色的光聚焦到一個(gè)共同的焦點(diǎn)上，從而防止色差。相機(jī)中使用的物鏡可包含2到10個(gè)元件，而所謂的變焦或可變焦距鏡頭可在多組中包含多達(dá)18或20個(gè)元件，不同的組可通過控制桿或控制桿沿軸移動(dòng)。凸輪以在不移動(dòng)焦平面的情況下產(chǎn)生所需的焦距變化。鏡頭的直徑變化也很大，從0.16厘米（1/ 16英寸）用于顯微鏡物鏡的元件，而對于天文望遠(yuǎn)鏡物鏡則高達(dá)100厘米（40英寸）。在反射鏡和其他幾種天文望遠(yuǎn)鏡中，使用凹面鏡代替物鏡作為物鏡。