Ein Brechungsindex ist ein numerischer Wert, der die Art und Weise angibt, wie Licht durch eine bestimmte Substanz im Verhältnis zu seiner Bewegung durch ein Vakuum wandert. Im Allgemeinen wird der Index als Dezimalwert angegeben, basiert jedoch auf der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit, die sich durch ein bestimmtes Medium wie Glas oder Wasser bewegt. Diese anderen Medien neigen dazu, die Lichtgeschwindigkeit zu verringern und ihre Richtung zu ändern, so dass die resultierende Zahl einen Wert größer als eins hat. Der Brechungsindex für ein gegebenes Material kann für verschiedene Lichtspektren unterschiedlich sein; daher zeigt ein Index normalerweise auch die Art der verwendeten Lichtenergie an.
Der Brechungsindex eines Materials, auch Brechungsindex genannt, wird in Bezug auf ein Vakuum angegeben. Wenn Menschen im Allgemeinen von der Lichtgeschwindigkeit sprechen, etwa 3 × 108 Meter pro Sekunde (m/s), beziehen sie sich normalerweise auf die Lichtgeschwindigkeit durch ein Vakuum. Diese Geschwindigkeit ist eine Konstante und ist der Standard, mit dem andere Geschwindigkeiten verglichen werden, wenn man mit Licht umgeht und den Brechungswert für ein bestimmtes Material bestimmt.
Der Brechungsindex gibt an, um wie viel sich die Lichtgeschwindigkeit beim Durchqueren eines bestimmten Mediums verringert. Wenn Licht beispielsweise aus einem Vakuum in klares Glas eindringt, durchdringt es das Glas immer noch, aber die größere Dichte des Glases ändert die Art und Weise, wie das Licht durch es hindurchgeht. Das Licht wird beim Durchgang durch das Glas verlangsamt und beim Durchgang durch das Glas leicht in seiner Richtung geändert; dies gilt für jede Art von klarem Material. Dieser Effekt kann oft beobachtet werden, indem man einen geraden Stock in ein Gewässer legt. Wenn das Licht vom Stab zum Auge einer Person zwischen Wasser und Luft wandert, wird es gebrochen und der Stab erscheint im Wasser gebogen.
Um den Brechungsindex für ein bestimmtes Medium zu bestimmen, bestimmt jemand die Lichtgeschwindigkeit, die sich durch dieses Medium bewegt, und teilt dann die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum durch die Geschwindigkeit im Medium. Dieser Wert wird als Dezimalzahl angegeben und diese Zahl wird als Brechungswert für dieses Material bezeichnet. Der Index für ein bestimmtes Medium kann bei verschiedenen Lichtfrequenzen leicht unterschiedlich sein, daher wird normalerweise die Art des verwendeten Lichts angezeigt, oft ein gelbes Licht. Wasser hat einen Brechungsindex von etwa 1.33, was bedeutet, dass Licht im Vakuum etwa 1.33-mal schneller ist als Licht in Wasser, während Diamanten einen Index von etwa 2.4 haben, was bedeutet, dass sich Licht im Vakuum doppelt so schnell fortbewegt wie durch einen Diamanten.