由于光在不同介質中的傳播速度不同，光從一種介質射像另一種介質時，光的傳播方向發生了改變，這種現象叫做光的折射。人類對光的折射進行了長期的研究，總結出光在發生折射時所遵循的基本定律——光的折射定律。在現實生活中折射現象是很普遍的，例如，插入水杯中的鉛筆，看上去好象在水中被折斷。根據折射定律我們就可以很好理解了：水下部分的鉛筆射出的光線從水中斜射向空氣中發生了光的折射現象，折射光線遠離法線，逆著折射光線看去，鉛筆插入水中的部分好像向上彎折了，這種現象就屬于光的折射現象。在一定條件 ，由于每一種介質的濃度都與光的折射率相關。在實際應用中，我們可以利用測量光發生折射時的臨界角來確定介質的濃度。在食品行業我們通常被稱為糖度儀，錘度計或者波美密度儀。
我們知道，當一束光到達與溶液接觸的棱鏡表面時，將產生一部分反射光和一部分折射光。當入射角增加到一定角度，將發生全反射。折光儀光源所發出的光線將以不同的角度照射到棱鏡表面，這樣將產生明暗兩部分組成的光學圖像。與光學圖像明暗分界線相對應的入射角就是全反射臨界角。如果測定了分界線的位置，也就可以得知溶液的濃度了。全反射臨界角是濃度的函數，濃度越低陰影部分就越少，濃度越高，陰影部分就越多。