Ett brytningsindex är ett numeriskt värde som anger hur ljus kommer att färdas genom ett visst ämne i förhållande till hur det färdas genom ett vakuum. I allmänhet anges indexet som ett decimalvärde, men det är baserat på ljusets hastighet i vakuum dividerat med ljusets hastighet som färdas genom ett visst medium, såsom glas eller vatten. Dessa andra medier tenderar att minska ljusets hastighet och ändra dess riktning, så det resulterande talet har ett värde som är större än ett. Brytningsindexet för ett givet material kan vara olika för olika ljusspektrum; därför kommer ett index vanligtvis att indikera vilken typ av ljusenergi som används också.
Även kallat brytningsindex, brytningsindex för ett material indikeras i förhållande till ett vakuum. När människor generellt hänvisar till ljusets hastighet, cirka 3×108 meter per sekund (m/s), är vad de vanligtvis syftar på ljusets hastighet genom ett vakuum. Denna hastighet är en konstant och är standarden mot vilken andra hastigheter jämförs när man hanterar ljus och bestämmer brytningsvärdet för ett visst material.
Brytningsindexet indikerar hur mycket ljusets hastighet reduceras när man färdas genom ett visst medium. När ljus passerar från ett vakuum till klart glas, till exempel, passerar det fortfarande genom glaset, men glasets större densitet förändrar det sätt på vilket ljuset färdas genom det. Ljuset saktas ner när det passerar genom glaset, och dess riktning ändras något när det går genom glaset; detta gäller för alla typer av klart material. Denna effekt kan ofta observeras genom att placera en rak pinne i en vattenmassa. När ljuset som färdas från pinnen till en persons öga färdas mellan vattnet och luften, bryts det och pinnen verkar böjd i vattnet.
För att bestämma brytningsindex för ett visst medium, bestämmer någon ljusets hastighet genom det mediet och dividerar sedan ljusets hastighet i ett vakuum med hastigheten i mediet. Detta värde anges som en decimal och detta tal kallas brytningsvärdet för det materialet. Indexet för ett visst medium kan vara något annorlunda för olika ljusfrekvenser, och därför anges vanligtvis vilken typ av ljus som används, ofta ett gult ljus. Vatten har ett brytningsindex på cirka 1.33, vilket betyder att ljus i ett vakuum färdas cirka 1.33 gånger snabbare än ljus i vatten, medan diamanter har ett index på cirka 2.4, vilket betyder att ljus färdas dubbelt så snabbt i ett vakuum som det gör genom en diamant.