光學原理是利用光源投射光線，經過凸透鏡將光線聚焦于一個平面面板上，將細沙等物質撒在平面面板上，通過手的調動控制細沙的形態來構成圖像，投影到一個大屏幕上，形成幻燈片一樣的視覺效果。簡單來說，沙畫是一種光學反射和折射的過程。
光是直線行進的，但在不同媒介光會折射：可以用小鏡子反射太陽光上課。
放大鏡實際上是凸透鏡，當把物體放在凸透鏡的焦距以內時，物體發出或反射的光，通過凸透鏡的折射，成正立放大的虛像。
放大鏡是用來觀察物體細節的簡單目視光學器件，是焦距比眼的明視距離小得多的會聚透鏡。物體在人眼視網膜上所成像的大小正比于物對眼所張的角（視角）。
