Оптические искажения при переходе света из одной среды в другую возникают из-за различия в скоростях распространения света в той и другой среде. 1

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. 1 Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. 1 Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. 1

Например, при переходе из воздуха в воду (или стекло, кристалл) луч «замечает», что вещество также состоит из мельчайших частиц, но они расположены друг к другу ближе. 2 «Проталкиваясь» среди молекул, луч теряет свою скорость. 2

Также оптические искажения возникают из-за того, что глаза не знают, какой путь проделали лучи света перед тем, как попасть в них. 3 Они воспринимают их так, как если бы они распространялись прямолинейно. 3 Например, когда лучи от подводной части ложки, преломившись, достигают глаз, мы воспринимаем их так, будто они исходят от ложки по прямой, и ложка кажется поломанной. 3