Eine Lupe ist eine konvexe Linse, die ein virtuelles Bild des Objekts erzeugt, das hinter der Linse erscheint. Das Bild erscheint größer als das Objekt, wenn der Abstand der Lupe zum Objekt kleiner als die Brennweite der Lupe ist. Andernfalls wird das Bild kleiner als das Objekt und invertiert.
Die höchste Vergrößerung einer Linse kann erreicht werden, indem das Objekt so nah wie möglich an das Auge herangeführt wird, ohne dass es unscharf wird. Diese Distanz wird als „Nahdistanz“ bezeichnet und nimmt im Allgemeinen mit dem Alter des Betrachters zu. Der Nahabstand kann bei einem kleinen Kind bis zu fünf Zentimeter und bei einem älteren Betrachter bis zu zwei Meter betragen. Als Bezugsnormal wird häufig ein Nahabstand von 25 Zentimetern (cm) angegeben.
Die Lupe wird dann sehr nah am Auge zwischen Auge und Lupe platziert. Anschließend wird der Abstand zwischen Lupe und Objekt angepasst, um die bestmögliche Fokussierung zu erzielen. Die Vergrößerung des Objektivs in dieser Konfiguration wird als M = n/f + 1 angegeben, wobei M die Vergrößerung ist, n die Nahentfernung und f die Brennweite des Objektivs ist.
Eine Lupe kann auch verwendet werden, indem sie etwa eine Brennweite vom Objekt entfernt platziert wird. Das Objekt ist in dieser Konfiguration viel bequemer zu betrachten, da das Auge weiter von der Lupe entfernt sein kann und der Fokus nicht so stark von der Augenposition abhängt. Die Vergrößerung in dieser Position ist gegeben durch M = n/f.
Der Vergrößerungsbereich einer Lupe wird als n/f < M < (n/f + 1) angegeben, wobei n die Nahdistanz und f die Brennweite in Metern ist. Die optische Leistung einer Lupe wird mit d = 1/f angegeben, wobei die Brennweite in Metern gemessen wird. Eine gewöhnliche Lupe hat eine optische Stärke von 4 Dioptrien, was einen Vergrößerungsbereich zwischen 4n und 4n + 1 ergibt. Unter der Annahme eines Nahabstandsdurchschnitts von 25 cm (¼ Meter) würde der Vergrößerungsbereich einer 4-Dioptrien-Lupe für eine durchschnittliche Person zwischen 1 und 2 liegen. Jemand mit einer Nahdistanz von zwei Metern kann jedoch eine Vergrößerung von bis zu 8 oder mehr erzielen.