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スプーンを半分のコップに入れた水を想像してください。スプーンは空気と水の境界で曲がっているように見えます。これは、水面下から目に届く光線が空中を通過すると方向が変わるためです。この現象は屈折として知られています。ある媒体から別の媒体に通過するときに光線がどの角度で曲がるかを決定するいくつかの要因があります。
入射角
光線が、ある媒体から別の媒体へ、たとえば空気からガラスへと、媒体間の表面に垂直に交差する場合、方向は変わらず、そのまま通過します。ただし、垂線に対してある角度で表面にぶつかると、2番目の媒体に移動するときに方向が変わります。光線が最初の媒体の垂線に対してなす角度は、入射角と呼ばれます。光線が2番目の媒体の垂線に対してなす角度は、屈折角と呼ばれます。入射角（i）と屈折角（r）の関係は、スネルの法則によって与えられます：sin（r）/ sin（i）= ni / nr、ここでniは最初の媒質の屈折率、nrは2番目の媒質の屈折率。メディアの固定ペアの場合、ni / nrは固定です。したがって、入射角iが変化すると、屈折角rも変化することは明らかです。
屈折率
スネルの法則から、屈折角は2つの媒質の屈折率の比ni / nrに依存することがわかります。 nrがniよりも大きい場合-たとえば、光が空気（ni = 1.0）からガラス（ni = 1.5）に通過する場合-屈折角は入射角よりも小さい、つまり光線は2番目の媒体に交差するときに、2つの媒体間の表面に垂直に。 nrがniよりも小さい場合、別の媒体に入射する光線は、2つの媒体間の表面に対する垂線から離れて曲がります。
光の波長
屈折角は光の波長にも依存します。異なる色の可視光は、異なる波長とわずかに異なる屈折率を持っています。違いは非常に小さいため、たとえば白色光がガラスの平板を通過しても見えません。しかし、白色光がプリズムを通過し、2つの表面で2回屈折すると、各色が異なる角度で曲がり、別々の色をはっきりと見ることができます。
異方性
いくつかの特別なケースでは、媒体の屈折率は、光が媒体を通過する方向に依存します。特定の鉱物結晶は、2つの方向に沿って2つの異なる屈折率を持ち、複屈折材料として知られています。たとえば、トルマリンは、1.669と1.638の2つの屈折率を持つ結晶です。これらの材料の場合、屈折角は、結晶の特別な軸とのメディアの境界の方向に依存します。