La direction du rayon réfléchi est déterminée par la loi de la réflexion. La loi de la réflexion stipule que l’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence. En d’autres termes, le rayon réfléchi est réfléchi sous le même angle que le rayon incident, mais du côté opposé à la normale (une ligne perpendiculaire à la surface au point d’incidence).

La direction du rayon réfléchi peut également être déterminée à l’aide de vecteurs. Le rayon incident peut être représenté comme un vecteur pointant de la source lumineuse vers le point d'incidence sur le miroir. La normale au miroir peut être représentée comme un vecteur pointant perpendiculairement au miroir au point d'incidence. Le rayon réfléchi peut être représenté comme un vecteur pointant du point d'incidence jusqu'au point où il coupe un plan parallèle au miroir et à une distance du miroir égale à la distance de la source lumineuse au miroir.

La loi de la réflexion peut être exprimée mathématiquement comme suit :

$$\theta_r =\theta_i$$

Où:

$$\theta_r$$ est l'angle de réflexion

$$\theta_i$$ est l'angle d'incidence