Wanneer een golf zich onder een hoek met de bewegingsrichting beweegt, zijn de golffronten niet langer evenwijdig aan de bewegingsrichting. Dit betekent dat de golffronten niet langer loodrecht staan ​​op de golfstralen, de lijnen die de bewegingsrichting van de golf aangeven.

De hoek tussen de golffronten en de golfstralen wordt de invalshoek genoemd. De invalshoek wordt gemeten tussen de golffronten en de normaal op het oppervlak op het punt waar de golf het oppervlak raakt. De normaal is de lijn die loodrecht op het oppervlak staat op het punt van inval.

De invalshoek bepaalt de richting van de golf nadat deze het oppervlak heeft geraakt. De golf wordt door het oppervlak gereflecteerd onder een hoek die gelijk is aan de invalshoek. De golf zal ook door het oppervlak worden gebroken onder een hoek die wordt bepaald door de brekingsindex van het materiaal aan de andere kant van het oppervlak.

De brekingsindex is een maatstaf voor hoeveel de lichtsnelheid verandert wanneer het van het ene materiaal naar het andere gaat. De brekingsindex van een materiaal is groter dan één als de lichtsnelheid in dat materiaal lager is dan in vacuüm. De brekingsindex van een materiaal is kleiner dan één als de lichtsnelheid in dat materiaal hoger is dan in vacuüm.

De brekingshoek wordt berekend met behulp van de wet van Snell. De wet van Snellius stelt dat de verhouding van de sinus van de invalshoek tot de sinus van de brekingshoek gelijk is aan de verhouding van de brekingsindex van het materiaal aan de invalszijde van het oppervlak tot de brekingsindex van het materiaal aan de transmissiezijde van het oppervlak.

Als een golf bijvoorbeeld een oppervlak raakt onder een hoek van 45 graden en de brekingsindex van het materiaal aan de invallende zijde van het oppervlak is 1,5 en de brekingsindex van het materiaal aan de doorgelaten zijde van het oppervlak is 1,0, dan zal de brekingshoek 30 graden zijn.

Dit betekent dat de golf door het oppervlak wordt gebroken onder een hoek van 30 graden met de normaal. De golf zal ook door het oppervlak worden gereflecteerd onder een hoek van 45 graden met de normaal.