当光线穿过不同折射率的物质时，其传播方向会发生变化，这种现象被称为折射。折射与光速的变化密切相关。
光线方向的变化取决于所涉及两种介质的折射率相对值。在所示情况下，介质 2 的折射率大于介质 1。
折射定律，也就是荷兰数学家威廉布里德·斯内尔在 1621 年发现的斯内尔定律。
$$ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 $$
进入光线的部分被称为入射光线，离开光线的部分被称为折射光线；相应的角度则分别称为入射角和折射角。
这个公式描述的是相对折射率，如果另一个介质是真空，此时就是绝对折射率。一般讲到某种材料的折射率指的是绝对折射率
如今，我们可以通过直接测量光速来验证折射率与介质中光速之间的关系。
全内反射total internal reflection临界角critical angle
存在于两种介质交界处的现象，在这种现象中，所有光线都会被反射，而不会发生折射现象。
玻璃射向空气的临界角，公式是：
$$
\sin \theta_c = \frac{n_{\text{air}}}{n_{\text{glass}}}
$$
取普通玻璃 $n_{\text{glass}}=1.5$，空气 $n_{\text{air}}=1.0$：
$$
\sin \theta_c = \frac{1.0}{1.5}=0.667
$$
$$
\theta_c = \arcsin(0.667) \approx 41.8^\circ
$$
不同的材料组合会产生不同的临界角度，但任何包含$n_1>n_2$ 的组合都能产生全内反射。