Ett materials brytningsindex bestäms av materialets elektroniska struktur. När ljus passerar genom ett material interagerar det med elektronerna i materialet. Denna interaktion gör att ljuset saktas ner, vilket resulterar i ett högre brytningsindex.
Ett materials brytningsindex påverkas också av dess densitet. I allmänhet har tätare material högre brytningsindex. Detta beror på att tätare material har fler elektroner per volymenhet, vilket resulterar i en starkare interaktion mellan ljuset och elektronerna.
Brytningsindexen för optiska material är typiskt mycket små, i storleksordningen 1,0 till 2,0. Detta beror på att växelverkan mellan ljus och elektroner i optiska material är relativt svag. Det finns dock vissa material, såsom halvledare och metaller, som har mycket högre brytningsindex.
De små brytningsindexen för optiska material är viktiga av ett antal skäl. En anledning är att de tillåter oss att göra linser och andra optiska komponenter som kan fokusera ljus utan att orsaka för mycket distorsion. En annan anledning är att de små brytningsindexen hos optiska material gör att vi kan tillverka optiska fibrer som kan sända ljus över långa avstånd utan att förlora för mycket signal.
