Não, você deve ver seu alvo.

O texto dos estados da Chama Sacra (grifo nosso),

Flame-like radiance descends on a creature that you can see within range.

Da mesma forma, coisas como Hold Person, Magic Missile e Charm Person têm uma redação semelhante:

You attempt to charm a humanoid you can see within range.

O texto está claro que uma criatura deve ser alvo, então você não pode mirar um ponto no espaço. Existem outras magias que permitem a você mirar em um ponto no espaço, como Fireball.

E os casos em que o personagem acredita que eles vêem algo que não está realmente lá? Ausente a orientação das regras, eu diria que apenas a crença sincera é necessária. Caso contrário, você se depara com situações estranhas. Por exemplo, um personagem em uma masmorra poderia lançar chamas sagradas sobre tudo o que vêem, porque isso só teria efeito se uma criatura oculta fosse alvo.

Outras magias não possuem esse requisito

Existem alguns feitiços que não possuem a cláusula "you can see", como Eldritch Blast ou Fire Bolt:

You hurl a mote of fire at a creature or object within range

É um pouco ambíguo como alguém deve lidar com esse texto, mas como Mestre eu permitiria que um personagem visasse uma criatura que eles acreditam, de boa fé, existe e é invisível usando esses feitiços. Você terá que olhar para o texto específico de cada feitiço.

To target something, you must have a clear path to it, so it can’t be behind total cover.

Depende do feitiço

Scared Flame, Hold Person e Charm Person e outros como ele precisam de visão. Chama Sagrada, por exemplo, diz:

Flame-like radiance descends on a creature that you can see within range.

A Chama Sagrada e quaisquer outros que necessitem de vista para o alvo não podem ser usados para atingir criaturas invisíveis.

No entanto, um feitiço como o Acid Splash não:

Choose one creature within range, or choose two creatures within range that are within 5 feet of each other.

Desde que esta magia não diz nada sobre a necessidade de visão, não é necessária.

Os feitiços que não precisam de visão para mirar uma criatura podem ser usados para atingir criaturas invisíveis.

Note também que, mesmo que você seja capaz de mirar em uma criatura invisível, você ainda deve escolher um quadrado específico onde você acredita que o inimigo está (o que pode ou não estar onde realmente está).