Indice de réfraction
Image animée des fronts d'onde émis par une source ponctuelle au-dessus d'undioptre, mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de phase plus faible que la zone supérieure. Pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée.
L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de réduction de la vitesse de phase de la lumière dans le milieu, par rapport à la vitesse qu'elle aurait dans le vide. Par exemple, dans un verre ordinaire d'indice 1,5, la vitesse des fronts d'onde vaut fois la vitesse dans le vide.
Les rayons de lumière changent de direction lorsqu'ils passent d'un matériau à un autre, en suivant les lois de Snell-Descartes, qui mettent en jeu le rapport des indices de réfraction. Cet effet, appelé réfraction, est à la base de la conception des lentilles optiques. Les indices de réfraction se mesurent par réfractométrie.
Le vide a un indice de 1, l'air de 1,000277, l'eau de 1,33, le verre de 1,5, et le diamant de 2,4 (c'est cet indice élevé qui est responsable de son éclat).

Définition
L'indice de réfraction n d'un milieu déterminé pour une radiation monochromatique donnée est égale au rapport de la vitesse de la lumière c dans le vide, à la vitesse de phase v de cette radiation dans ce milieu :

La vitesse de propagation v d'une onde électromagnétique dans un matériau isotrope est reliée à la permittivité diélectrique ε et à laperméabilité magnétique μ par la formule :

En particulier, dans le vide, on a :

où et sont respectivement la permittivité diélectrique et la perméabilité magnétique du vide.
En conséquence, l'indice de réfraction n est relié aux valeurs relatives et par la relation :

Pour un milieu isotrope non magnétique :

Ces relations sont également valables pour des valeurs complexes et , qui permettent de prendre en compte l'atténuation des ondes dans les milieux