Podczas ruchu światła w ośrodku niejednorodnym zmienia się kąt jaki tworzy styczna do toru z osią Zgodnie z prawem załamania zachodzi związek Rozważmy ruch punktu materialnego, którego prędkość wzdłuż granicy ośrodków jest stała:

gdzie jest prędkością na granicy ośrodków, stąd

Widzimy, że przy zadanym współczynniku załamania punkt materialny porusza się jak pod działaniem stałej siły skierowanej pionowo w dół. Z zasady zachowania energii mamy bowiem:

gdzie jest stałym przyspieszeniem cząstki i wynosi Korzystając ze wzorów dla rzutu ukośnego w polu stałej siły, otrzymujemy dla maksymalną odległość między punktami wejścia i wyjścia promienia z ośrodka niejednorodnego

Promień nie może przy tym przejść do górnego ośrodka jednorodnego, musi więc być spełniony warunek czyli W przeciwnym przypadku odległość między punktami wejścia i wyjścia promienia odpowiada takiemu kątowi dla którego promień jest styczny do górnej granicy rozdziału ośrodków:

stąd