Işık ışınlarının saydam bir ortamdan, başka bir saydam ortama geçerken doğrultu değiştirmesine ışığın kırılması denir. Çay dolu cam bardaktaki çay kaşığının kırıkmış gibi görünmesi, benzinliklerde etrafa dökülen yağların renklenmesi ışığın kırılması sonucu oluşur. Kırılma olayını açıklamak için bir deney yapabiliriz. Beton zeminden çim zemine doğru bir varili dik olarak yuvarladığımızda hızının azaldığı ve doğrultusunun değişmediği, belirli bir açıyla yuvarladığımız da ise hem hızının azaldığı hem de doğrultusunun değiştiği görülür. Benzer şekilde saydam bir ortamdan başka bir saydam ortama dik olarak gönderilen ışığın yayılma hızının değiştiği ve doğrultusunun değişmediği, belirli bir açıyla gönderilen ışığın ise hem hızının hem de doğrultusunun değiştiği görülür.
Işık havadan cama veya camdan havaya yüzeyle 90° açı yapacak şekilde gönderildiğinde kırılmaz sadece hızı değişir. Varili çim zemine doğru eğik olarak yuvarladığımızda varilin çim zeminde hızının ve doğrultusunun değiştiği görülür. Burada çim zemin çok yoğun saydam ortamı, beton zemin ise az yoğun saydam ortamı temsil etmektedir.
Saydam bir ortamdan kırıcılığı (yoğunluğu) farklı başka bir saydam ortama eğik olarak gönderilen ışığın yayılma hızı ve doğrultusu değişir. Örneğin, ışık havadan cama veya camdan havaya dik olmayacak şekilde gönderildiğinde hem kırılır hem de hız değiştirir. Bir saydam ortamdan başka bir saydam ortama gönderilen ışık ışınlarının bir kısmı bu iki ortamı ayıran sınır üzerinden yansırken, büyük bir kısmı da doğrultusunu ve hızını değiştirerek diğer ortama geçer. Işığın, izlediği yolun tersinden gönderilmesi durumunda ise ışık aynı yoldan geri döner. Bu sebeple ışık ışınlarının izlediği yolun tersinir olduğu söylenir.
Kırılma olayında ortamları ayıran yüzeye gelen ışık ışını ile normal arasındaki açıya gelme açısı, kırılan ışık ışını ile normal arasındaki açıya kırılma açısı denir. Çok kırıcı (çok yoğun) ortama geçen ışık ışını, normale yaklaşacak şekilde kırılır. Normale yaklaşan ışığın hızı azalır. Cam havadan daha yoğun olduğundan ışık bu ortamda havaya göre daha küçük hıza sahip olur.
Az kırıcı (az yoğun) ortama geçen ışık ışını, normalden uzaklaşacak şekilde kırılır ve bu sırada ışığın hızı artar. Su camdan daha az yoğun olduğundan ışık bu ortamda cama göre daha büyük hıza sahip olur. Işık, farklı ortamlarda farklı yayılma hızına sahiptir. Ortamın yoğunluğu arttıkça ışığın yayılma hızı azalır. Işığın bir maddesel ortamdaki hızı, boşluktaki hızından küçüktür. Bir kırılma olayında kırılan ışık ışınları ortamların yoğunluklarına bağlı olarak az ya da çok doğrultu değiştirir.
Az kırıcı saydam ortamdan çok kırıcı saydam ortama gönderilen her ışık ışını ikinci ortama geçer. Bu durumda kırılma açısı gelme açısından küçük olur. Işık ışınları çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçerken normalden uzaklaşır. Gelme açısı büyütüldüğünde kırılma açısı da büyür. Gelme açısının belli bir değerine karşılık kırılma açısı 90° olur. Kırılma açısının 90° olduğu durumdaki gelme açısına sınır açısı denir. Sudan havaya geçişte sınır açısı 48°, camdan havaya geçişte sınır açısı 42°’dir.
Eğer ışık ışınları sınır açısından daha büyük bir açı ile ortamları ayıran sınıra gönderilirse kırılmanın etkisi tümüyle kaybolur ve ayrılma yüzeyi bir ayna gibi davranarak gelen ışığın tamamını geldiği ortama geri yansıtır. Bu olaya tam yansıma denir.
