，上述3大定律都可以看成是費馬原理的推論,自動上下料激光焊機。
費馬原理表述成[5]：兩點之間的真實光線是所走光程相對于路徑的變分為平穩(wěn)的那一條，數學描述如式(1)和圖1
。
(1)
其中計算光程的路徑積分是經過路徑L從A到B的積分表示取變分。所謂平穩(wěn)值是指對路徑計算光程的變分取極小值、極大值、常數值
，或者是拐點,自動上下料激光焊機
。
圖1 路徑L與L′是從A點到B點的可能路徑，其中真實光線路徑ALB是光程相比相鄰路徑AL′B取平穩(wěn)值的那一條
這樣，光線的直線傳播只是費馬原理在均勻媒質(折射率是均勻的)中的推論
，對更普遍的情形，光學媒質折射率是不均勻的
，因此根據費馬原理，光線可以是彎曲的
。以太陽落山為例
，由于大氣層接近地表的空氣密度大，折射率高
，遠離地表
，折射率逐漸減小，太陽落山時
，光線是彎曲傳輸的
，地面上的人看到太陽下山時
，其實“太陽早就下山了”
。海市蜃樓也是光線彎曲很好的例子。,自動上下料激光焊機。
光程變分取平穩(wěn)值 ，其中取極小值
、極大值、拐點的情景
，其真實光線是附近虛擬光線中取變分后的唯一一條，而取光程常數值的情景
，得到的真實光線是一組光纖簇
，光線簇中的每一根光線光程都相等，即所謂的等光程性
。成像光學是光程取常數的典型例子
。比如人眼成像(圖2)，物點A發(fā)出的傍軸光線經眼球聚焦在視網膜上
，形成像點
，從物點A到像點B的所有傍軸光線的光程都應該相等
。由光線所經歷時間與所走光程之間的關系t=光程/c(c是真空中的光速)
，光程相等等價于時間相等，亦即從物點A到像點B的所有傍軸光線所需時間都相等
。設想一下
，如果這個時間不等，人眼看到的圖像將是不穩(wěn)定的
。,自動上下料激光焊機
。
圖2 人眼成像
應用費馬原理，還可以得到彎曲光線尋跡的定量描述(即光線傳輸所遵循的方程)——光線方程(公式(2))。這里假定z軸為傍軸光線的主傳播方向，而傳輸光線的媒質假定只在x方向變化[5]
(2)
其中為不變量
(3)
從光線方程(2)可以看出，只要給出媒質的折射率分布，就可以通過光線方程得到光線軌跡。
