Wyobraź sobie łyżkę umieszczoną w pół szklanki wody. Łyżka wydaje się wyginać na granicy powietrze-woda. Dzieje się tak, ponieważ promienie światła docierające do twoich oczu spod wody zmieniają kierunek, gdy przechodzą w powietrze. Zjawisko to znane jest jako załamanie. Istnieje kilka czynników, które określają, pod jakim kątem promień świetlny będzie się uginał podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego.
Jeśli promień światła przechodzi z jednego ośrodka do drugiego — na przykład z powietrza do szkła — prostopadle do powierzchni między ośrodkami, nie zmienia kierunku, tylko przechodzi przez niego. Jeśli jednak uderzy w powierzchnię pod kątem do pionu, zmienia kierunek w miarę wchodzenia do drugiego ośrodka. Kąt jaki tworzy promień świetlny z pionem w pierwszym ośrodku nazywany jest kątem padania. Kąt jaki tworzy promień świetlny z pionem w drugim ośrodku nazywany jest kątem załamania. Zależność między kątem padania (i) a kątem załamania (r) określa prawo Snella: sin (r)/ sin (i) = ni/nr, gdzie ni jest współczynnikiem załamania pierwszego ośrodka, a nr jest współczynnikiem załamania drugiego ośrodka. W przypadku stałej pary mediów ni/nr jest stałe. Jest więc jasne, że gdy zmienia się kąt padania i, zmienia się również kąt załamania r.
Z prawa Snella widać, że kąt załamania światła zależy od stosunku ni/nr współczynników załamania dwóch ośrodków. Jeśli nr jest większe niż ni – na przykład, gdy światło przechodzi z powietrza (ni = 1,0) do szkła (ni = 1,5) – wtedy kąt załamania jest mniejszy niż kąt padania, tj. promień światła zagina się w kierunku prostopadłym do powierzchni między dwoma mediami, gdy przechodzi do drugiego średni. Jeśli nr jest mniejsze niż ni, promień światła wchodzący do innego ośrodka odchyla się od prostopadłej do powierzchni pomiędzy tymi dwoma ośrodkami.
Kąt załamania zależy również od długości fali światła. Światło widzialne o różnych kolorach ma różne długości fal i nieco inne współczynniki załamania. Różnica jest tak mała, że nie widać jej, gdy białe światło przechodzi na przykład przez płaską taflę szkła. Ale kiedy białe światło przechodzi przez pryzmat i załamuje się dwukrotnie na dwóch powierzchniach, każdy kolor wygina się pod innym kątem i wyraźnie widać poszczególne kolory.
W niektórych szczególnych przypadkach współczynnik załamania w ośrodku może zależeć od kierunku, w którym światło przechodzi przez ośrodek. Niektóre kryształy mineralne mają dwa różne współczynniki załamania w dwóch kierunkach i są znane jako materiały dwójłomne. Na przykład turmalin to kryształ o dwóch współczynnikach załamania: 1,669 i 1,638. Dla tych materiałów kąt załamania światła zależy od orientacji granicy pomiędzy mediami a specjalnymi osiami kryształu.