속력의 비로 정의하기
진공에서의 빛의 속력을 c, 특정 파장에서 매질 속 빛의 위상 속력을 v라고 하면 굴절률은 c/v이다. 분자와 분모가 모두 속력 단위이므로 비에는 단위가 남지 않는다. 굴절률은 각도를 뜻하는 값도, 렌즈의 길이를 뜻하는 값도 아니다.
계산으로 이해하는 값
c를 약 3 × 10⁸ m/s로 두고 매질의 위상 속력을 2 × 10⁸ m/s라고 가정하면 굴절률은 1.5이다. 이 예에서 1.5는 매질 속 빛이 진공보다 빠르다는 뜻이 아니라, 진공 속력을 매질 속력으로 나눈 비이다.
경계에서 방향이 달라질 때
두 매질에서의 굴절률은 스넬의 법칙을 통해 입사각과 굴절각을 연결한다. 각도는 경계면 자체가 아니라 경계면의 법선에서 잰다. 두 매질의 굴절률이 같을 때와 다를 때를 구분해야 빛이 어떤 방향으로 진행할지 판단할 수 있다.
파장과 매질 조건
굴절률은 사용하는 빛의 파장에 따라 달라질 수 있다. 이 파장 의존성이 광학적 분산과 연결된다. 현미경에서도 대물렌즈와 시료 사이의 매질 굴절률은 개구수와 보정 조건에 중요하므로, 공기와 침지유를 단순히 같은 광학 환경으로 취급할 수 없다.