光线方程（light equation），理学-物理学-光学-〔光的传播〕-〔光线与光束〕，几何光学中把光看作是在真空或介质中传播的光线，其轨迹遵循的数学方程。式中为空间点矢径，为空间折射率分布，表示空间曲线微分元。光线方程可以由费马原理推出。当只涉及均匀介质时由光线方程可得到几何光学中熟知的光的直线传播定律、光的反射定律和折射定律。在变折射率介质中传播的光，路径通常是曲线，具体形式取决于介质的空间折射率分布和光线的初始入射条件，可根据具体的情况由光线方程进行分析。一个带普遍性的结果是，光线总是偏向折射率高的方向。很多光学系统的设计基本是依据光线方程来进行的。