Como distinguir, em termos dos trajetos dos raios luminosos, uma imagem real de uma virtual?

Uma imagem real ocorre quando os raios reais emergentes convergem realmente num ponto; uma imagem virtual ocorre quando os raios emergentes divergem e seus prolongamentos para trás convergem num ponto aparente.

Explicação:
Uma imagem real pode ser projetada numa tela porque os raios se encontram fisicamente nesse ponto.
Uma imagem virtual só é percebida olhando-se pela direção dos raios, pois eles não se encontram; vemos a imagem na posição onde os prolongamentos parecem convergir.

Exemplo 1 (real): Câmera de orifício (pinhole) — raios de cada ponto do objeto passam pelo pequeno orifício e cruzam-se formando uma imagem invertida e real na tela interna da câmera.

Exemplo 2 (virtual): Moeda no fundo de um copo com água — os raios da moeda se refratam na superfície e saem divergindo; os prolongamentos para trás convergem em uma posição mais rasa, fazendo a moeda parecer deslocada para cima (imagem virtual), que não pode ser projetada numa tela.