Se si analizza il moto della luce nel vuoto, in assenza di materia attraversata (ma solo quella dei corpi celesti che generano gravità), allora un raggio di luce può curvare solo per effetti gravitazionali.
In presenza di materia la luce cambia direzione ogni volta che passa da un mezzo di propagazione ad un altro, è il cosidetto fenomeno della rifrazione, che ci fa vedere gli oggetti immersi in acqua come se fossero piegati o spezzati perchè la luce che proviene dalla parte immersa cambia direzione quando passa dall’acqua all’aria.
Inoltre è possibile avere rifrazione anche senza cambiare mezzo, se però c’è una variazione spaziale di densità, il che fa comportare comunque un unico materiale come una sovrapposizione di diversi strati con indice di rifrazione diverso. Questo è il fenomeno che sta alla base delle illusioni che ci fanno vedere pozzanghere sulla strada in lontananza nelle giornate molto calde, pozzanghere che svaniscono quando ci si avvicina: la grande temperatura dell’asfalto provoca una forte diminuzione della densità nel primo metro d’aria sopra il suolo, questo provoca una variazione dell’indice di rifrazione con l’effetto di curvare alcuni raggi di luce talmente che essi riprendono a salire senza essersi riflessi sul suolo, per cui in lontananza vediamo delle porzioni di cielo per terra, che erroneamente interpretiamo come pozze d’acqua (che normalmente riflettono il cielo). Fenomeni molto simili sono alla base dei miraggi nel deserto.