Bayangkan sebuah sendok ditempatkan di setengah gelas air. Sendok tampak menekuk pada batas udara-air. Ini karena sinar cahaya yang mencapai mata Anda dari bawah air berubah arah ketika mereka lewat ke udara. Fenomena ini dikenal sebagai pembiasan. Ada beberapa faktor yang menentukan pada sudut berapa sinar cahaya akan dibelokkan ketika melewati dari satu medium ke medium lainnya.
Jika sinar cahaya melintasi dari satu media ke media lain - dari udara ke kaca misalnya - tegak lurus ke permukaan antara media, itu tidak berubah arah, itu melewati kanan. Namun, jika menyentuh permukaan dengan sudut tegak lurus, ia berubah arah saat bergerak ke medium kedua. Sudut yang dibentuk sinar cahaya dengan tegak lurus pada medium pertama disebut sudut datang. Sudut yang dibentuk sinar cahaya dengan tegak lurus pada medium kedua disebut sudut bias. Hubungan antara sudut datang (i) dan sudut bias (r) diberikan oleh hukum Snell: sin (r)/sin (i) = ni/nr, di mana ni adalah indeks bias medium pertama dan nr adalah indeks bias medium kedua. Untuk sepasang media tetap, ni/nr adalah tetap. Jadi jelas bahwa ketika sudut datang i berubah, maka sudut bias r juga berubah.
Dari hukum Snell, Anda dapat melihat bahwa sudut bias bergantung pada rasio ni/nr dari indeks bias kedua media. Jika nr lebih besar dari ni -- misalnya saat cahaya merambat dari udara (ni = 1,0) ke kaca (ni = 1,5) -- maka sudut biasnya lebih kecil dari sudut datang, yaitu, sinar cahaya dibelokkan ke arah tegak lurus terhadap permukaan antara dua media saat melintasi ke dalam kedua medium. Jika nr lebih kecil dari ni, sinar cahaya yang memasuki medium lain dibelokkan menjauhi garis tegak lurus permukaan antara dua media.
Sudut bias juga tergantung pada panjang gelombang cahaya. Cahaya tampak dengan warna yang berbeda memiliki panjang gelombang yang berbeda dan indeks bias yang sedikit berbeda. Perbedaannya sangat kecil sehingga Anda tidak dapat melihatnya ketika cahaya putih melewati pelat kaca yang datar misalnya. Tetapi ketika cahaya putih melewati prisma dan dibiaskan dua kali pada dua permukaan, setiap warna dibelokkan pada sudut yang berbeda dan Anda dapat melihat dengan jelas warna yang terpisah.
Dalam beberapa kasus khusus, indeks bias dalam medium dapat bergantung pada arah di mana cahaya melewati medium. Kristal mineral tertentu memiliki dua indeks bias yang berbeda sepanjang dua arah dan dikenal sebagai bahan birefringent. Misalnya, turmalin adalah kristal dengan dua indeks bias: 1,669 dan 1,638. Untuk bahan tersebut, sudut bias tergantung pada orientasi batas antara media dengan sumbu khusus kristal.