Indeks bias adalah nilai numerik yang menunjukkan cara cahaya akan melakukan perjalanan melalui zat tertentu dalam kaitannya dengan bagaimana perjalanan melalui ruang hampa. Secara umum, indeks ditunjukkan sebagai nilai desimal, tetapi didasarkan pada kecepatan cahaya dalam ruang hampa dibagi dengan kecepatan cahaya yang merambat melalui media tertentu, seperti kaca atau air. Media lain ini cenderung mengurangi kecepatan cahaya, dan mengubah arahnya, sehingga jumlah yang dihasilkan memiliki nilai lebih besar dari satu. Indeks bias untuk bahan tertentu dapat berbeda untuk spektrum cahaya yang berbeda; oleh karena itu indeks biasanya akan menunjukkan jenis energi cahaya yang digunakan juga.
Juga disebut indeks bias, indeks bias suatu bahan ditunjukkan dalam hubungannya dengan ruang hampa. Ketika orang umumnya menyebut kecepatan cahaya, sekitar 3×108 meter per detik (m/s), yang biasanya mereka maksud adalah kecepatan cahaya melalui ruang hampa. Kecepatan ini adalah konstan dan merupakan standar yang dibandingkan dengan kecepatan lain ketika berhadapan dengan cahaya dan menentukan nilai bias untuk bahan tertentu.
Indeks bias menunjukkan berapa banyak kecepatan cahaya berkurang ketika bepergian melalui media tertentu. Saat cahaya melewati ruang hampa ke kaca bening, misalnya, ia masih melewati kaca, tetapi kerapatan kaca yang lebih besar mengubah cara cahaya melewatinya. Cahaya diperlambat saat melewati kaca, dan arahnya sedikit berubah saat melewati kaca; ini berlaku untuk semua jenis bahan bening. Efek ini sering dapat diamati dengan menempatkan tongkat lurus ke dalam badan air. Saat cahaya yang merambat dari tongkat ke mata seseorang berjalan di antara air dan udara, cahaya itu dibiaskan dan tongkat tampak bengkok di dalam air.
Untuk menentukan indeks bias medium tertentu, seseorang menentukan kecepatan cahaya yang merambat melalui medium itu dan kemudian membagi kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan dalam medium. Nilai ini ditunjukkan sebagai desimal dan angka ini disebut sebagai nilai bias untuk bahan itu. Indeks untuk media tertentu dapat sedikit berbeda untuk frekuensi cahaya yang berbeda, sehingga jenis cahaya yang digunakan biasanya ditunjukkan, seringkali cahaya kuning. Air memiliki indeks bias sekitar 1.33, yang berarti bahwa cahaya dalam ruang hampa bergerak sekitar 1.33 kali lebih cepat daripada cahaya dalam air, sedangkan berlian memiliki indeks sekitar 2.4, yang berarti cahaya bergerak dua kali lebih cepat dalam ruang hampa daripada melalui berlian.