Pennan i vattenglaset verkar böjd på grund av ljusets brytning. Refraktion är böjning av ljus när det passerar från ett medium till ett annat, till exempel från luft till vatten eller från vatten till glas. Mängden böjning beror på vinkeln med vilken ljuset träffar ytan och skillnaden i brytningsindex för de två medierna.

När det gäller blyertspennan i glas träffar ljuset från pennan vattenytan i en vinkel. Detta får ljuset att böjas och ändra riktning. Ljuset färdas sedan genom vattnet och träffar glasets yta i en vinkel. Detta får ljuset att böjas igen och ändra riktning. Nettoeffekten är att pennan verkar vara böjd vid den punkt där den kommer in i vattnet och igen vid den punkt där den kommer in i glaset.