Sapma açısı, manyetik kuzey ile gerçek kuzey arasındaki farkı ifade eden bir kavramdır. Dünya'nın herhangi bir noktasında manyetik ve coğrafi meridyenler arasındaki açı olarak tanımlanabilir. Sapma açısı, Dünya'nın manyetik alanı ve konumu ile ilişkilidir ve zamanla değişebilir. Nathaniel Bowditch'in de belirttiği gibi, sapma açısı genellikle derece ve dakika cinsinden belirtilir ve manyetik kuzey ile gerçek kuzey arasındaki farkı gösterir.

Sınır açısı ise optikte önemli bir kavramdır. Işık ışınlarının farklı yoğunluktaki ortamlardan geçişinde ortaya çıkar. Eğer ışık ışınları çok yoğun bir ortamdan az yoğun bir ortama geçerse ve sınır açısından daha büyük bir açı ile gelirse, tam yansımaya uğrar. Ancak eğer sınır açısına doğru gelirse, ortamı kırarak yoluna devam eder. Saydam ortamların kırılma indisleri arasındaki fark ne kadar büyükse, sınır açısının açısal değeri de o kadar küçük olacaktır.

Pusulanın sapma yönü ise manyetik alanlar ile ilişkilidir. Bir iletken üzerinden geçen elektrik akımı, manyetik bir alan oluşturur. Bu manyetik alan, pusula ibresinde sapmaya neden olabilir. Dolayısıyla, pusulanın sapma yönü akımın yönüne bağlı olabilir.

Kırılma ise ışığın farklı yoğunluktaki ortamlardan geçerken hızını ve doğrultusunu değiştirmesi olayıdır. Işık, bir ortamdan diğerine geçerken kırılmaya uğrayabilir. Bu olay birçok doğal fenomende kendini gösterir; örneğin gökkuşağı oluşumu ve güneşin batarken farklı renklerde görülmesi gibi durumlarda kırılma önemli bir rol oynar.

Tam yansıma ise ışığın bir ortamdan diğerine geçişinde, yüksek kırılma indisine sahip bir ortamdan daha düşük kırılma indisine sahip bir ortama geçerken kritik bir açıya eşit veya daha büyük bir açı ile yansımasıdır. Bu durumda ışık tamamen geldiği ortama geri yansır ve topam iç yansıma olarak adlandırılır. Bu yöntem sayesinde ışık kayıpsız bir şekilde yansıtabilir ve istenilen bölgede yoğunlaştırılabilir.

Pusulanın tarihi ise eski Çin'e dayanmaktadır. M.S. 1. yüzyılda Çin Han Hanedanlığı döneminde Çinli bir vali olan Sīnán tarafından icat edildiği bilinmektedir. Jeomanyetik prensiplerden faydalanılarak geliştirilen manyetik pusula, o dönemden günümüze kadar seyir amacıyla kullanılmış önemli bir buluştur.