Метод рефрактометрии основан на определении показателя преломления (рефракции). Показатель преломления зависит от температуры, длины волны света, при которых производят измерения, и концентрации раствора. Каждое вещество в смеси сохраняет преломляющую способность и показатель преломления смеси представляет сумму соответствующих показателей преломления всех входящих в смесь веществ. При прохождении луча света из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, он имеет направление по прямой линии тогда, когда падает перпендикулярно на поверхность раздела двух сред. Если луч света падает под некоторым углом, он преломляется и отношение синуса угла падения (между направлением падающего луча и перпендикуляром к поверхности раздела сред) к синусу угла преломления (угла между направлением преломленного луча к перпендикуляру поверхности раздела) является постоянной величиной и выражается как показатель преломления, в данном случае стекла по отношению к воздуху. Если луч света падает наклонно под углом а из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления, то, преломившись, он приближается к перпендикуляру, и угол преломления будет меньше угла падения. Если луч переходит из среды более плотной в среду менее плотную, то, преломляясь, он удаляется от перпендикуляра и после преломления займет положение луча. Если при переходе из менее плотной среды в более плотную падающий луч образует с перпендикуляром угол, приближающийся к 90°, то соответствующий ему луч преломления будет давать с перпендикуляром угол, лежащий в меньшей угловой области. Так как угол падения не может быть больше 90°, то соответствующий ему преломленный луч является пограничным распространения света в этой среде.