Lichtbrechung und Snelliussches Gesetz, mit Grafik

Licht ist in Materie langsamer als im Vakuum, und der Brechungsindex sagt, um wie viel: In Wasser mit n = 1,333 erreicht es drei Viertel seiner Vakuumgeschwindigkeit. Trifft ein Strahl schräg auf die Grenzfläche zweier Medien, wird der zuerst eintretende Teil der Wellenfront zuerst gebremst, und der Strahl ändert die Richtung. Das Snelliussche Gesetz, n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂, sagt, wie stark, mit Winkeln gemessen vom Lot auf die Fläche.

Beim Eintritt in ein optisch dichteres Medium, etwa von Luft in Wasser, wird der Strahl zum Lot hin gebrochen. Beim Austritt in ein dünneres Medium vom Lot weg, und jenseits eines bestimmten Winkels, des Grenzwinkels, müsste sin θ₂ größer als 1 sein: Es gibt keinen gebrochenen Strahl, das ganze Licht wird reflektiert. Diese Totalreflexion lässt Glasfasern funktionieren und Diamanten funkeln, deren Grenzwinkel gegen Luft nur 24° beträgt.

Auch wenn Licht durchtritt, wird immer ein Teil reflektiert. Die Fresnelschen Formeln sagen, wie viel: etwa 4 % bei senkrechtem Einfall auf Glas, immer mehr zum streifenden Einfall hin. Beim Brewster-Winkel ist das reflektierte Licht vollständig polarisiert, das Prinzip polarisierender Sonnenbrillen.