大家都知道，光学系统成的像有实像和虚像两种。虽然教科书上对两者有着明确的定义（例如以能否呈现在光屏上作为判断的标准），但可能很多人还是不理解它们之间的区别。再加上虚像这个名字听起来似乎有些玄妙，让不少人以为虚像其实不存在，而人类则由于某些超乎常理的能力才能够对其感知，其实这都是误解罢了。
要理解实像和虚像的区别，首先得搞清楚到底什么才是“像”。在光学上所谓的像，其实是和“真实物体”相对的一个概念。例如，一支蜡烛是真实的物体，透过凸透镜后呈在白屏上的那个长得和蜡烛相似的图案就是蜡烛的像。也就是说，像只是一种光影的效果，并不是真实存在的可以触摸的某种物体。
既然像只是光线产生的效果，那我们就可以从光线的角度来理解实像和虚像了。还是以蜡烛的凸透镜成像过程为例，从蜡烛上任取一个点A，追踪这个点发出的光线，会发现这些光线是朝向四面八方的（下图，图中以圆形分布的光线为例进行说明）。
这一系列光线中，有一部分光线被凸透镜收集并发生折射，若是透镜与蜡烛的相对位置合适，那么经过凸透镜后的光线将产生会聚，也就意味着在会聚位置形成了一个“实像点”B，蜡烛对应的无数个这样的实像点组合起来，就是蜡烛所呈的实像。可以看出，实像点也是光能量的会聚点，因此能够照亮光屏或将底片曝光。
但如果蜡烛距离凸透镜更近一些（下图，图中省略了未进入凸透镜的光线），经过凸透镜折射的光线在传播方向上虽然也发生了偏折，但偏折的角度却不足以使得这些光线产生会聚作用。从效果上来看，这些光相当于从B点发射出来的。但是由于实际光线并未向B处传播，能量也并未在B处会聚，因此B只是一个不存在的假想的光点，所以称为“虚像点”。虚像点组成的像就是虚像了。
既然虚像位置实际上并没有光能会聚，那么为什么人眼或相机能够看到虚像呢？这是因为人眼或相机本身并不单单是一张感光的底片，同时还带有光学系统（如人眼的晶状体结构）。这些光学系统能够将发散的光束重新会聚到一起，在视网膜或感光底片上形成实像C（下图），这样一来人眼或相机就看到虚像了。