Brytningsindeksen kan beregnes ut fra kjennskap til hvordan atomene sender ut lys når de blir truffet av en innkommende bølge. Dette uttrykkes ved materialets molekylære polarisabilitet som kan beregnes ved bruk av kvantemekanikk i atomfysikken. Man finner da at denne koblingen med materialet avhenger av lysets bølgelengde. Dermed vil også brytningsindeksen få en tilsvarende avhengighet som kalles optisk dispersjon. Vanligvis vil den øke med avtagende bølgelengde. Derfor vil lys med kortere bølgelengde som eller brytes mer enn lys med lengre bølgelengde som eller . Dette kan observeres i en regnbue eller et optisk prisme.