De richting van de gereflecteerde straal wordt bepaald door de wet van reflectie. De wet van reflectie stelt dat de reflectiehoek gelijk is aan de invalshoek. Met andere woorden:de gereflecteerde straal wordt onder dezelfde hoek gereflecteerd als de invallende straal, maar aan de tegenovergestelde kant van de normaal (een lijn loodrecht op het oppervlak op het punt van inval).

De richting van de gereflecteerde straal kan ook worden bepaald met behulp van vectoren. De invallende straal kan worden weergegeven als een vector die van de lichtbron naar het invalspunt op de spiegel wijst. De normaal op de spiegel kan worden weergegeven als een vector die op het invalspunt loodrecht op de spiegel wijst. De gereflecteerde straal kan worden weergegeven als een vector die wijst van het invalspunt naar het punt waar hij een vlak snijdt evenwijdig aan de spiegel en op een afstand van de spiegel gelijk aan de afstand van de lichtbron tot de spiegel.

De wet van reflectie kan wiskundig als volgt worden uitgedrukt:

$$\theta_r =\theta_i$$

Waar:

$$\theta_r$$ is de reflectiehoek

$$\theta_i$$ is de invalshoek