A lupa é um instrumento óptico munido de uma lente com capacidade de criar imagens virtuais ampliadas. É utilizada para observar com mais facilidade pequenos objetos e alguns detalhes ou superfícies. Também denominada microscópio simples, é constituída de uma única lente convergente. Para compreender como é o funcionamento da lupa, precisamos analisar tanto como a lupa conjuga imagens, como estas imagens (objetos virtuais para o nosso olho) acabam sendo projetadas na nossa retina. O olho humano só focaliza uma imagem de um objeto em sua retina se a distância entre o objeto e o olho for maior que a de um ponto específico ("Ponto Próximo").

Notamos facilmente que quando o objeto está mais próximo do olho que a distância do Ponto Próximo a imagem se torna desfocada. A posição do ponto próximo é variável, de pessoa para pessoa. Sendo comum essa distância ser maior em pessoas mais idosas (explicando porque algumas pessoas não conseguem ler de perto, mas esticando o braço e aumentando a distância do papel para o olho, conseguem ler sem maiores problemas). Imagine um objeto posto sobre o Ponto Próximo de um olho humano. O tamanho da imagem produzida na retina varia com o ângulo α que o objeto ocupa no campo de visão. Quando aproximamos o objeto do olho, aumentamos este ângulo. Assim aumentamos a capacidade de observar detalhes do objeto, mas como ele está numa distância menor que do ponto próximo, o vemos fora de foco, perdendo nitidez.

Para fazermos com que esta imagem desfocada fique nítida novamente, colocamos uma lente convergente entre o olho e o objeto (importante que o objeto esteja mais próximo do olho do que o ponto focal da lente). O que o olho passa a enxergar é uma imagem virtual do objeto. Esta imagem fica mais distante do olho do que o Ponto Próximo, sendo uma imagem nítida. Apesar dessa ampliação, a lupa não serve para a observação de objetos muito pequenos como células,bactérias e insetos pequenos, pois nesses casos se faz necessário um aumento muito grande. A solução é associarmos duas ou mais lentes convergentes, como no microscópio composto.