แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งมีสมบัติทั่วไป 4 อย่าง คือ การเลี้ยวเบน การแทรกสอด การสะท้อน และการหักเห
การหักเหของแสงเกิดขึ้นจากการเดินทางของแสงผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นแตกต่างกันตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป เช่น จากอากาศลงไปในน้ำ หรือจากอากาศไปที่กระจกใส เป็นต้น โดยการตกกระทบนี้ทำมุมเฉียงกับผิวรอยต่อของตัวกลางทั้งคู่ คลื่นแสงจะเดินทางได้ช้าหรือเร็วในตัวกลางที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน เช่น แสงเดินทางในอากาศได้เร็วกว่าในกระจกใส โดยแสงจะหักเหเข้าหาตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก และจะหักเหออกจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ส่วนวัตถุที่แสงเดินทางผ่านไปได้ช้าที่สุดคือ เพชร ทำให้เพชรเป็นสสารที่สามารถหักเหแสงได้มาก เราจึงเห็นเพชรเป็นประกายระยิบระยับสวยงาม
1. การมองเห็นวัตถุในน้ำตื้นกว่าความเป็นจริง เนื่องจากแสงเดินทางสะท้อนจากวัตถุในน้ำแล้วจึงหักเหผ่านอากาศเข้าสู่ตาเรา ทำให้เกิดระยะภาพที่คลาดเคลื่อนไป ซึ่งเราจะเห็นตำแหน่งของวัตถุอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ขึ้นหรือตื้นขึ้นกว่าความเป็นจริง
2. ปรากฏการณ์ภาพลวงตาหรือมิราจ (Mirage) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงที่อากาศร้อน ตามท้องถนนหรือในเขตทะเลทราย เมื่ออากาศที่อยู่ติดพื้นถนนร้อนจัดกับอากาศที่อยู่ในบริเวณสูงขึ้นไปเย็นกว่า บริเวณทั้งสองมีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ทำให้ความหนาแน่นของอากาศแตกต่างกัน คลื่นแสงจึงเดินทางผ่านโดยมีความเร็วที่เปลี่ยนไป (เปรียบเสมือนตัวกลาง 2 ชนิดที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน) ทำให้แสงเกิดการหักเห และเมื่อมุมตกกระทบของแสงดังกล่าวกว้างกว่ามุมวิกฤต ก็จะเกิดการสะท้อนกลับหมดนั่นเอง เราจึงมองเห็นคล้ายกับมีกระจกหรือมีน้ำนองอยู่บนพื้น มองดูเป็นเหมือนแสงสะท้อนผิวน้ำตามแหล่งน้ำต่าง ๆ
3. รุ้งกินน้ำ การเกิดรุ้งกินน้ำเป็นอีกปรากฏการณ์หนึ่งที่มาจากการหักเหของแสง โดยแสงจะตกกระทบผิวของละอองน้ำฝน หลังฝนตกใหม่ ๆ ทำให้เกิดการหักเหและสะท้อนกลับหมดภายในละอองน้ำ ทำให้แสงขาวแยกออกเป็นแถบสีต่าง ๆ และปรากฏเป็นรุ้งกินน้ำให้เรามองเห็นได้