Khúc xạ là sự bẻ cong của một chùm ánh sáng khi nó đi vào một môi trường có mật độ khác nhau. Ánh sáng truyền nhanh nhất trong chân không và trong không khí. Khi ánh sáng đi vào môi trường có mật độ cao hơn, chẳng hạn như nước, vận tốc của nó thay đổi và khiến nó bị uốn cong hoặc khúc xạ.
Góc mà ánh sáng uốn cong phụ thuộc vào mật độ của môi trường mới so với môi trường mà ánh sáng ban đầu truyền tới. Điều này là do ánh sáng truyền chậm hơn trong môi trường dày đặc hơn, khiến ánh sáng khúc xạ nhiều hơn. Ví dụ, nếu ánh sáng di chuyển trong không khí và sau đó gặp nước trên đường đi của nó, nó sẽ chuyển động chậm lại vì nước đặc hơn không khí và sự thay đổi vận tốc này làm cho ánh sáng bị bẻ cong rất nhẹ. Nếu ánh sáng truyền từ không khí sang thủy tinh, thay vì truyền sang nước, nó sẽ uốn cong ở một mức độ lớn hơn vì thủy tinh đặc hơn nước và làm cho ánh sáng chuyển động chậm hơn so với nước. Trong cả hai trường hợp này, chùm ánh sáng uốn cong về phía "pháp tuyến", đơn giản là một đường thẳng vuông góc với ranh giới giữa không khí và nước hoặc không khí và thủy tinh. Nếu ánh sáng truyền từ môi trường đậm đặc hơn sang môi trường hiếm hơn, như nước với không khí, thì ánh sáng sẽ tăng tốc khi tiếp cận không khí và sẽ bẻ cong khỏi môi trường bình thường. Hiện tượng ánh sáng bị bẻ cong do sự thay đổi vận tốc của nó được gọi là hiện tượng khúc xạ.
