Первый способ основан на использовании свойств узловых точек системы. Пусть на оптическую систему падает пучок лучей, параллельных оптической оси системы. Тогда изображение источника света будет в точке заднего фокуса системы F₂ (см. рис. 1). Если теперь поворачивать оптическую систему вокруг оси, перпендикулярной оптической оси системы O₁O₂, на некоторый угол, оставляя направление падающего пучка без изменения, то изображение источника света на неподвижном экране не будет смещаться лишь в том случае, когда ось вращения будет проходить через второй узел. При любом другом положении оси вращения изображение источника при вращении оптической системы будет смещаться.

Так как направление падающего пучка лучей в пространстве мы оставляем неизменным, то луч, который пройдет через первый узел системы N₁, после поворота оптической системы сохранит свое направление в пространстве, хотя при повороте оптической системы этот луч будет составлять с оптической осью системы некоторый угол, отличный от нуля. Сопряженный ему луч, выходящий из второго узла N₂, будет параллелен падающему, т. е. останется все время параллелен одному и тому же направлению в пространстве независимо от вращения системы. Для построения изображения источника света мы должны в общем случае рассмотреть два луча, прошедших оптическую систему. Точка их пересечения определит положение изображения источника. В нашем случае, поскольку на систему падает параллельный пучок лучей, изображение источника света лежит в фокальной плоскости и для определения его положения достаточно рассмотреть один луч, точка пересечения которого с фокальной плоскостью и даст положение изображения источника. В качестве такого луча мы рассмотрим луч, выходящий из второго узла, т. е. из точки N₂. Этот луч независимо от вращения оптической системы все время будет оставаться параллелен направлению распространения лучей, падающих на систему. Следовательно, если при вращении оптической системы точка N₂ не будет смещаться, то и изображение источника света на неподвижном экране также не будет смещаться; если же точка N₂ смещается, то смещается и изображение источника, причем в ту же сторону, что и смещение N₂. Точка N₂ остается неподвижной при вращении оптической системы только в том случае, если ось вращения проходит через нее, следовательно, только в этом случае изображение источника света на неподвижном экране не будет смещаться при небольших поворотах оптической системы. Это свойство узловых точек позволяет экспериментально определить их положение.