Геометрическая оптика (как и всякая модель реальности) имеет свои границы применимости. Законы геометрической оптики не зависят от размеров наблюдаемых объектов и/или оптических приборов, от расстояний, пройденных светом. Однако, например, при уменьшении освещаемых объектов начинают проявляться неожиданные эффекты, необъяснимые в рамках геометрической оптики и незаметные, пока размеры объектов были большими. Особенно ярко эти «новые» эффекты проявляются при освещении периодических структур, у которых размеры (периодически повторяющихся) элементов достаточно малы.
В 1673 году шотландский математик и астроном Джеймс Грегори описал свой опыт с птичьим пером (перо представляет из себя периодическую структуру из сцепленных волокон): «Впустите солнечный свет через маленькое отверстие в затемнённый дом, а в отверстие поместите перо (чем тоньше и белее, тем лучше для этой цели), и оно направит на белую стену или бумагу напротив нее ряд маленьких кругов и овалов (если я не ошибаюсь), из которых один белый (а именно в середине, которая противоположна солнцу), а все остальные по-разному окрашены...»
Попытки объяснить подобные опыты привели к возникновению новой модели: волновой оптики. Слово «возникновение» нужно пояснить. Работы, приведшие к появлению волновой оптики продолжалисьс 17 по 19 века включительно. Новая модель стала плодом работы многих учёных. Начиная (условно) с Христиана Гюйгенса (1629-1695) и Исаака Ньютона (1642-1727) до (условно) Огюстена Жана Френе́ля (1788-1827), Томаса Юнга (1773-1829) и Франсуа Араго (1786-1853).
И всё же, это было чудесное озарение, возникшее до того, как было выяснено (доказано), что видимый свет — это относительно небольшой участок спектра электро-магнитных волн. Апофеозом стало объединение волновой теории света с теорией электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла (1831-1879).
Ключевой параметр - длина волны λ определяется как расстояне между её двумя соседними максимумами (или минимумами, или между двумя ближайшими точками с одной фазой).
Теперь граница применения геометрической оптики становится более чётко сформулированной: геометрическая опика хорошо работает, когда размеры наблюаемых объектов, элементов оптических систем во много раз превышают длину световой волны.
