Refração da luz e lei de Snell, com gráfico

A luz viaja mais devagar nos materiais do que no vácuo, e o índice de refração diz quanto: na água, com n = 1,333, ela anda a três quartos da velocidade no vácuo. Quando um raio atravessa obliquamente a superfície entre dois meios, a parte da frente de onda que entra primeiro é freada primeiro, e o raio muda de direção. A lei de Snell, n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂, diz quanto, com os ângulos medidos a partir da normal à superfície.

Entrando em um meio mais refringente, como do ar para a água, o raio se aproxima da normal. Saindo para um meio menos refringente ele se afasta, e além de certo ângulo, o ângulo limite, sen θ₂ teria de passar de 1: não existe raio refratado e toda a luz é refletida. Essa reflexão total é o que faz funcionar a fibra óptica e brilhar os diamantes, cujo ângulo limite em relação ao ar é de apenas 24°.

Mesmo quando a luz passa, uma parte sempre é refletida. As equações de Fresnel dizem quanto: cerca de 4% em um vidro iluminado de frente, cada vez mais perto da incidência rasante. No ângulo de Brewster a luz refletida é totalmente polarizada, o princípio dos óculos de sol polarizados.