我们知道，如果在同一种介质中，光是沿直线传播的，但如果从一种介质到另一种介质，光的路径就会发生变化，也就是光前进的方向发生了变化。那么，为什么会发生这种现象呢？就像我们步行的时候，从平坦的平原进入山谷，本来走的是直线，到了山里却不得不绕道。
对这一现象，著名天文学家、物理学家赫希尔进行了详细的阐述：
有一队士兵在徒步行进，他们前进的道路不都是平坦的大道，有一部分是崎岖不平的道路，所以他们走的速度很慢。假设这两种道路的分界线是一条直线，而且这队士兵行进的方向和这条直线成一定的角度，也就是说，同一排士兵到达这条直线的时间有先有后，不是同时到达的，过了这条直线，就到了崎岖的道路上。而跨过这条分界线的时候，有的士兵过去得早一些，有的晚一些，在时间上并不一致，而且到了崎岖的道路上，就会减慢行进的速度。所以，对于同一排士兵来说，在跨过这条分界线的时候，就不在一条直线上了，前面先跨过去的速度变慢，还没有跨过去的仍然保持原先的速度。也就是说，这一排士兵，在和分界线相交的地方，好像折了一下一样，与分界线相交的点上形成了一个钝角。我们知道，士兵走路都是按照一定的节拍走的，不能前后跑来跑去，所以每名士兵都是朝着前进的方向行进。因此，跨过分界线后，每名士兵所走的路径就会跟新的队伍正面垂直，并且这段路径和在平坦道路上花费同样时间所走路径的比值正好等于在两段不同道路上速度的比值。
如图所示，我们来做一个实验。找一张桌子，并把桌子的一半用布盖起来，然后把桌子稍微倾斜，从不用的玩具汽车上拆两个轮子装在一根木轴上，让轮子沿着桌子的高处下滑，并且下滑的方向正好跟盖桌子的布的边缘垂直。那么，轮子在下滑的过程中就不会改变方向。也就是说，它下滑走过的路径是竖直向下的，这就相当于光在垂直射向另一种介质时走过的路径一样，不会变换方向。但是，如果我们把轮子的下滑方向变一下，稍微有一个倾斜度，也就是不垂直于布的边缘，那么轮子在滑到布的边缘的时候，路径就会偏离原来的方向，这就相当于光线在进入另一种介质时，路径发生了偏移。通过这个实验，我们可以看到，轮子在没有布的桌面上滑动的时候，速度比较快，当滑到有布的桌面时，速度会变慢，并且路径会向竖直线偏移，也就是分界线的“法线”方向。如果反过来，轮子是从有布的桌面滑向没有布的桌面，就会偏离“法线”方向。
图 光在不同介质传播的示意图。
通过这个实验，我们可以很形象地看到光在两种不同的介质里，传播的时候、行进的速度会不同，而且方向也会发生偏移。不仅如此，如果速度差别越大，那么方向偏移得也会越多，也就是折射的程度也会越大。我们一般用“折射率”来表示这一程度，它就等于光在两种介质里行进的速度比值。
另外，光的折射还有另外一个特点，是不同于反射的。我们都知道，光在反射时，走的路径是最短的，但是在折射时，走过的路径是速度最快的，并且在进入某种介质时，除了这一条折射路径外，不可能有另外一条比这一条走得更快。
