A direção do raio refletido é determinada pela lei da reflexão. A lei da reflexão afirma que o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência. Em outras palavras, o raio refletido é refletido no mesmo ângulo que o raio incidente, mas no lado oposto da normal (uma linha perpendicular à superfície no ponto de incidência).

A direção do raio refletido também pode ser determinada por meio de vetores. O raio incidente pode ser representado como um vetor apontando da fonte de luz até o ponto de incidência no espelho. A normal ao espelho pode ser representada como um vetor apontando perpendicularmente ao espelho no ponto de incidência. O raio refletido pode ser representado como um vetor apontando do ponto de incidência até o ponto onde intercepta um plano paralelo ao espelho e a uma distância do espelho igual à distância da fonte de luz ao espelho.

A lei da reflexão pode ser expressa matematicamente da seguinte forma:

$$\theta_r =\theta_i$$

Onde:

$$\theta_r$$ é o ângulo de reflexão
$$\theta_i$$ é o ângulo de incidência