انعکاس نور معمولاً هنگامی رخ می‌دهد که نور با واسطه‌های مختلف شکست با محیط رابط برخورد می‌کند. از یک زاویه خاص، که وابسته به مواد است، نور در رابط دیگر خم نمی‌شود، بلکه در عوض منعکس میشود. انعکاس درونی کامل نور اتفاق می‌افتد. سپس ضریب شکست با استفاده از زاویه بحرانی که در آن بازتاب کل داخلی آغاز میشود، تعیین میشود.
ضریب شکست nD مقداری برای نسبت سرعت نور در خلاء (خلاء VC) به سرعت نور در یک محیط (متوسط C) است. D در nD به طول موج خط سدیم D در 589 نانومتر اشاره دارد. این طول موج استاندارد برای رفراکتومترها است.
زاویه بحرانی انعکاس داخلی کل در تصمیم‌گیری در نتایج اندازهگیری رفراکتومترها نقش تعیین کننده‌ای دارد.
رفراکتومترها برای اندازهگیری ضریب شکست یک نمونه از زاویه بحرانی بازتاب کل داخلی استفاده می‌کنند. با شیشه اکریلیک، زاویه بحرانی انعکاس داخلی کل 42 درجه است، و در نتیجه ضریب شکست 1.49 nD، وقتی در 20 درجه سانتی گراد اندازهگیری میشود.
قانون اسنل فرمول شکست را توصیف می‌کند. موارد زیر اعمال میشود: اگر زاویه تابش نور (sin ΘT) و ضریب شکست (n1) یک محیط (منشور) مشخص باشد، و انعکاس داخلی کامل رخ دهد (sin 90)، می‌توان از این مقادیر به منظور تعیین ضریب شکست ناشناخته (n2) محیط دیگر نمونه استفاده کرد.
نور همیشه با یک سرعت حرکت نمی‌کند. سرعت نور به محیطی که در آن گسترش می‌یابد بستگی دارد. هرچه ضریب شکست یک محیط بالاتر باشد، سرعت نور نیز کاهش می‌یابد. شکست نور زمانی اتفاق می‌افتد که یک پرتوی نور از یک محیط به محیط دیگر منتقل شود و این رسانه‌ها دارای ضریب شکست‌های مختلف باشند.
رفراکتومتر ضریب شکست مواد مایع یا جامد را تعیین می‌کند که از آن‌ها هویت و کیفیت و همچنین غلظت موجود حاصل میشود. به عنوان مثال، اگر قند به آب خالص اضافه شود، ضریب شکست به مقدار اضافه شده تغییر می‌کند. اگر نمک به آب اضافه شود، ضریب شکست نیز در نسبت متفاوت با غلظت تغییر می‌کند. در نتیجه، اگر آب در 20 درجه سانتیگراد ضریب شکست 1.3330 nD نداشته باشد، آب خالص نیست.
