Лучи в оптике и световых системах применяются для моделирования распространения света. 1 Реальное световое поле разделяют на дискретные лучи и вычислительно распространяют их по системе с помощью методов трассировки лучей. 1 Это позволяет математически анализировать или моделировать с помощью компьютера даже очень сложные оптические системы. 1

Также световые лучи используются для манипуляций с ними с помощью оптических элементов. 5 Например, с помощью линз для перефокусировки, оптических фильтров для изменения спектральных характеристик, оптических модуляторов для модуляции таких свойств, как оптическая мощность и поляризация, и светоделителей для разделения лучей на два или более. 5

Ещё одно применение лучей в оптике — волоконная оптика. 3 Световые лучи, запущенные внутрь оптоволоконного кабеля (световода) почти параллельно его оси, падают на поверхность под большими углами и целиком, без потери энергии, отражаются назад внутрь кабеля. 3 Многократно отражаясь, лучи идут всё дальше, перенося энергию на значительное расстояние. 3