Kaca pembesar adalah lensa cembung yang menghasilkan bayangan maya dari benda yang muncul di belakang lensa. Bayangan akan tampak lebih besar dari benda jika jarak lensa pembesar ke benda lebih kecil dari jarak fokus kaca pembesar. Jika tidak, bayangan akan lebih kecil dari benda dan terbalik.
Perbesaran tertinggi dari lensa dapat dicapai dengan membawa objek sedekat mungkin ke mata tanpa menjadi buram. Jarak ini dikenal sebagai "jarak dekat" dan umumnya meningkat seiring bertambahnya usia penonton. Jarak dekat mungkin sesingkat lima sentimeter pada anak kecil dan hingga dua meter pada penonton lansia. Jarak dekat 25 sentimeter (cm) sering diberikan sebagai standar referensi.
Kaca pembesar kemudian diletakkan sangat dekat dengan mata, di antara mata dan kaca pembesar. Jarak antara kaca pembesar dan objek kemudian disesuaikan untuk mencapai fokus terbaik. Perbesaran lensa dalam konfigurasi ini diberikan sebagai M = n/f + 1 di mana M adalah perbesaran, n adalah jarak dekat dan f adalah panjang fokus lensa.
Kaca pembesar juga dapat digunakan dengan menempatkannya sekitar satu jarak fokus dari objek. Objek jauh lebih nyaman untuk dilihat dalam konfigurasi ini karena mata dapat berada lebih jauh dari kaca pembesar dan fokusnya tidak bergantung pada posisi mata. Perbesaran pada posisi ini diberikan oleh M = n/f.
Rentang perbesaran kaca pembesar diberikan sebagai n/f < M < (n/f + 1) di mana n adalah jarak dekat dan f adalah panjang fokus dalam meter. Kekuatan optik kaca pembesar diberikan sebagai d = 1/f di mana panjang fokus diukur dalam meter. Kaca pembesar biasa memiliki kekuatan optik 4 dioptri, memberikan rentang perbesaran antara 4n dan 4n + 1. Dengan asumsi jarak dekat rata-rata 25 cm (ΒΌ meter), jangkauan perbesaran kaca pembesar 4 dioptri adalah antara 1 dan 2 untuk rata-rata orang. Namun, seseorang dengan jarak dekat dua meter mungkin memperoleh perbesaran hingga 8 atau lebih.