Преломле́ние све́та, изменение направления распространения света в неоднородной среде (с изменяющимся в пространстве показателем преломления) или при прохождении резкой границы двух сред; обусловлено изменением фазовой скорости света в среде или при переходе границы сред. Строго говоря, преломление света всегда сопровождается дифракцией и в чистом виде его можно выделить только в приближении геометрической оптики, в которой существует понятие светового луча. Согласно принципу Ферма, свет всегда выбирает кратчайшую по времени траекторию между двумя удалёнными точками пространства. При прохождении градиентно неоднородной среды свет изгибается на неоднородностях, лучи искривляются в сторону большего показателя преломления, что, например, в прогретой атмосфере пустыни приводит к появлению миражей. Такие явления описываются геометрической оптикой неоднородных сред (см. Рефракция света).

В случае резкой границы между двумя прозрачными средами различной оптической плотности (с разными показателями преломления $n_1$ и $n_2$) преломление света подчиняется закону преломления Снеллиуса: $n_1\sin φ_1=n_2\sin φ_2,$ $φ_1$ – угол падения, $φ_2$ – угол преломления (рисунок).

Преломление света на границе раздела двух сред с разными показателями преломления.Преломление света на границе раздела двух сред с разными показателями преломления.Обычно преломление света сопровождается отражением света $(φ_1 ^\prime$ – угол отражения). Для непоглощающей (прозрачной) среды полная энергия преломлённой волны равна разности энергий падающей и отражённой волн. Соотношения между амплитудами, фазами и поляризацией отражённой и преломлённой волн определяются формулами Френеля. Отношение интенсивностей преломлённой волны и падающей называется коэффициент пропускания $T;$ он зависит от показателей преломления сред, угла падения и поляризации падающей волны. Коэффициент пропускания $T$ имеет 2 составляющие, одна лежит в плоскости падения $(T_{||}),$ а другая – в плоскости, перпендикулярной к ней $(T_⊥).$ Неодинаковость $T_{||}$ и $T_⊥$ ведёт к поляризации преломлённого (и отражённого) светового пучка. Наибольшая поляризация происходит при падении света под углом Брюстера; в этом случае и преломлённый, и отражённый лучи полностью поляризованы и угол между ними равен 90°.

Если свет падает из оптически менее плотной среды в более плотную $(n_2>n_1),$ то $φ_2\lt φ_1$ и преломлённый луч существует при всех углах падения от 0 до 90°. При падении из оптически более плотной в менее плотную среду $(n_2 <n_1)$ угол $φ_2>φ_1$ и преломлённая волна существует лишь при углах падения $φ_1$ от 0° до $φ_1=\arcsin(n_2/n_1).$ При $φ_1\gt\arcsin(n_2/n_1)$ cуществует только отражённая волна, наблюдается полное внутреннее отражение.

В оптически анизотропных средах образуются 2 преломлённые волны с взаимно перпендикулярными поляризациями: обыкновенная (преломляется по закону Снеллиуса, т. е. ведёт себя как в изотропных средах) и необыкновенная, для которой показатель преломления зависит от направления распространения света (см. Кристаллооптика). Это явление используют для генерации суммарной и разностной частот в нелинейных кристаллах (см. Нелинейная оптика), поскольку удаётся подобрать направления распространения и виды поляризации, при которых фазовые скорости света различных частот одинаковы. На границе раздела анизотропных сред, в которых фазовые скорости зависят от направлений распространения, одному падающему пучку может соответствовать несколько преломлённых.

На границе раздела нелинейных сред, у которых показатели преломления зависят от интенсивности света, коэффициенты пропускания и отражения, в соответствии с формулами Френеля, становятся различными для разных интенсивностей света. В результате можно стабилизировать амплитудные флуктуации проходящего или отражённого света.

На законах преломления света основано устройство линз и многих оптических приборов, служащих для изменения направления лучей света и получения оптических изображений. Преломление света лежит в основе действия многих оптических систем.