Während Licht bei der Reflexion zurückgeworfen wird, wird es bei der Refraktion gebrochen. Dies entsteht dadurch, dass Licht von einem lichtdurchlässigen Material in ein anderes übergebt – etwa von Luft zu Wasser oder Glas. An diesen sogenannten Phasengrenzen ändert sich die Richtung der Lichtstrahlen. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der Strohhalm im Wasserglas, der so aussieht, als hätte er einen Knick an der Wasseroberfläche. Tatsächlich ist aber nicht der Strohhalm, sondern das Licht an dieser Stelle „geknickt“.
Die Refraktion kann mit dem Brechungsindex n beschrieben werden. Dieser besagt folgendes: Dringt ein Lichtstrahl von einem Medium mit kleinem Brechungsindex in eines mit größerem Brechungsindex ein, so wird er an der Phasengrenze zur Senkrechten hin verbogen. Kehrt man den Weg des Lichtstrahls um, so biegt er sich von der Senkrechten weg. Je größer der Einfallswinkel ist, desto stärker fällt auch die Richtungsänderung aus – dies wird durch das Snelliussche Brechungsgesetz beschrieben. In der Beleuchtungstechnik erfolgt die Refraktion in der Regel mithilfe von Linsen.
