Hvis grenseflaten mellom de to mediene ikke er glatt, men består av en ru overflate med en vilkårlig variasjon i høyde omkring et gjennomsnittsnivå, vil det reflekterte lyset spres diffust i mange forskjellige retninger (diffus refleksjon) i tillegg til at det fortsatt kan være en speilende komponent med retning bestemt av refleksjonsloven (speilende refleksjon). Likeledes vil det transmitterte lyset generelt bestå av en direkte-transmittert komponent med retning bestemt av Snells lov, og en diffus del med spredning i mange forskjellige retninger. Retningsfordelingen til det diffust reflekterte lyset avhenger av overflatens struktur og lysets innfallsretning. Hvit maling og matt papir er eksempler på overflater som reflekterer innfallende lys i mange ulike retninger og gir opphav til stor grad av diffus refleksjon.