La réfraction est la courbure d'un faisceau de lumière lorsqu'il pénètre dans un milieu de densité différente. La lumière voyage plus rapidement dans le vide et dans l'air. Lorsque la lumière pénètre dans un milieu de densité plus élevée, comme l'eau, sa vitesse change et la fait se plier ou se réfracter.
L'angle auquel la lumière se courbe dépend de la densité du nouveau support par rapport au support dans lequel la lumière se déplaçait à l'origine. En effet, la lumière voyage plus lentement dans un support plus dense, ce qui entraîne une plus grande réfraction de la lumière. Par exemple, si la lumière se déplace dans l'air et rencontre ensuite de l'eau sur son chemin, elle ralentit car l'eau est plus dense que l'air, et ce changement de vitesse provoque une légère courbure de la lumière. Si la lumière voyage de l'air au verre, au lieu de l'eau, elle se plie davantage car le verre est plus dense que l'eau et ralentit la lumière plus que l'eau. Dans ces deux cas, le faisceau de lumière se penche vers la « normale », qui est simplement une ligne tracée perpendiculairement à la frontière entre l'air et l'eau ou l'air et le verre. Si la lumière voyageait d'un milieu plus dense à un milieu plus rare, comme l'eau vers l'air, alors la lumière accélérerait en atteignant l'air et se détournerait de la normale. Ce phénomène de courbure de la lumière dû à un changement de sa vitesse est appelé réfraction.
