Lăng kính khúc xạ lợi dụng thực tế là ánh sáng thay đổi hướng khi truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác, nhưng các bước sóng khác nhau sẽ bẻ cong các lượng khác nhau. Do đó, lăng kính có thể phân tách ánh sáng trắng, thực tế là ánh sáng được tạo thành từ nhiều bước sóng, đi vào ở một góc thành các màu cấu thành của nó đi ra ở các góc khác nhau. Chúng cũng có thể làm ngược lại, cô đặc nhiều tia màu thành một tia màu trắng.
Mọi chất rắn trong suốt đều có chiết suất riêng của nó, một con số đề cập đến mức độ bẻ cong ánh sáng đi vào hoặc đi ra khỏi nó. Sự uốn cong này là thấp nhất đối với các bước sóng dài nhất và tăng các bước sóng ngắn hơn. Trong ánh sáng nhìn thấy, ánh sáng đỏ bị bẻ cong ít nhất và ánh sáng tím bị bẻ cong nhiều nhất. Điều này tạo ra hiệu ứng cầu vồng trên ánh sáng đi ra, với mỗi màu có thể nhìn thấy dưới dạng một lớp bên cạnh các màu liền kề trong bước sóng.
Xu hướng khúc xạ ánh sáng nhiều hơn ở tần số cao hơn không thực sự phổ biến, mà phụ thuộc vào bản chất của vật liệu. Tuy nhiên, nó đúng đối với hầu hết các lăng kính nằm trong quang phổ ánh sáng nhìn thấy. Sự bẻ cong của ánh sáng thực sự phụ thuộc vào mức độ ánh sáng bị làm chậm lại và mỗi vật liệu thực sự có một hoặc nhiều bước sóng thì nó sẽ uốn cong nhiều nhất vì tần số của chúng phù hợp với tần số cộng hưởng của các hạt cấu thành lăng kính.
