Tenk deg en skje plassert i et halvt glass vann. Skjeen ser ut til å bøye seg ved luft-vann-grensen. Dette er fordi lysstrålene som når øynene dine under vann endrer retning når de passerer i luften. Dette fenomenet er kjent som refraksjon. Det er flere faktorer som avgjør i hvilken vinkel en lysstråle vil bøye når de går fra ett medium til et annet.
Hvis en lysstråle krysser over fra ett medium til et annet - fra luft til glass for eksempel - vinkelrett på overflaten mellom mediet, endrer den ikke retning, den går rett gjennom. Hvis den imidlertid treffer overflaten i en vinkel mot vinkelrett, endrer den retning når den beveger seg inn i det andre mediet. Vinkelen lysstrålen lager med vinkelrett i det første mediet kalles innfallsvinkelen. Vinkelen lysstrålen gjør med vinkelrett i det andre mediet kalles brytningsvinkelen. Forholdet mellom innfallsvinkelen (i) og brytningsvinkelen (r) er gitt av Snells lov: sin (r) / sin (i) = ni / nr, der ni er brytningsindeksen til det første mediet og nr er brytningsindeksen til det andre mediet. For et fast mediepar er ni / nr løst. Så det er klart at når innfallsvinkelen i endres, endres også brytningsvinkelen r.
Fra Snells lov kan du se at brytningsvinkelen avhenger av forholdet ni / nr av brytningsindeksene til de to mediene. Hvis nr er større enn ni - for eksempel når lys passerer fra luft (ni = 1.0) til glass (ni = 1.5) - så er brytningsvinkelen mindre enn innfallsvinkelen, dvs. lysstrålen bøyer seg vinkelrett på overflaten mellom de to mediene når den krysser inn i den andre medium. Hvis nr er mindre enn ni, bøyer lysstrålen som kommer inn i et annet medium vinkelrett på overflaten mellom de to mediene.
Brytningsvinkelen avhenger også av lysets bølgelengde. Synlig lys i forskjellige farger har forskjellige bølgelengder og litt forskjellige brytningsindekser. Forskjellen er så liten at du for eksempel ikke ser det når hvitt lys passerer gjennom en flat glassplate. Men når hvitt lys passerer gjennom et prisme og brytes to ganger på de to overflatene, bøyes hver farge i en annen vinkel, og du kan tydelig se de separate fargene.
I noen spesielle tilfeller kan brytningsindeksen i et medium avhenge av retningen lyset passerer gjennom mediet. Enkelte mineralkrystaller har to forskjellige brytningsindekser langs to retninger og er kjent som dobbeltbrytende materialer. Turmalin er for eksempel en krystall med to brytningsindekser: 1.669 og 1.638. For disse materialene avhenger brytningsvinkelen av orienteringen av grensen mellom mediet med de spesielle aksene til krystallet.