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O índice de refração:

Quando a luz passa de um meio para outro, sua velocidade aumenta ou diminui devido as diferenças das estruturas atômicas das duas substâncias, ou de suas densidades ópticas ou índices de refração.
O índice de refração absoluto de um meio pode ser obtido experimentalmente e é dado pela relação:

O índice de refração da luz no vácuo é considerado arbitrariamente como sendo igual a 1, que é praticamente aquele obtido para o ar: 1,00029 (temperatura de 15^o C e 1 atm de pressão). De fato, tratamos o índice de refração de um mineral de forma relativa, comparando-o com o do vácuo (ou ar), ou seja, quantas vezes o seu índice de refração é maior do que aquele do vácuo, e portanto uma grandeza adimensional, que é derivado da expressão:

(2)

Da expressão (2), nota-se que o índice de refração de um mineral é inversamente proporcional a velocidade de propagação da luz em seu interior, ou quanto mais denso opticamente for o mineral, menor será a velocidade de propagação da luz.
De fato, a densidade óptica, ou índice de refração do mineral é diretamente proporcional a sua densidade, obedecendo a seguinte relação:

Ainda podemos relacionar o índice de refração, a velocidade de propagação e o comprimento da onda da luz:

 (3)

Determinações precisas do índice de refração, empregam fontes de luz fortemente monocromáticas, no caso lâmpadas com filamento de sódio l = 589 mm . Por outro lado, emprega-se também de forma rotineira, fontes policromáticas, como é o caso do microscópio petrográfico, onde procura-se reconstituir a luz branca utilizando-se de filtros específicos para que sejam preservadas as cores naturais dos minerais. Veja na figura abaixo, como varia o índice de refração de uma placa de vidro borossilicato em função da variação dos comprimentos de onda (l) dos raios de luz que a atravessam.

Diagrama que mostra a variação dos índices de refração em função dos diferentes comprimentos de onda. (em mm ) F, E, D e C, correspondem às linhas de absorção de Fraunhofer (1814).

Por convenção, em óptica cristalina, os índices de refração dos minerais são reportados para um comprimento de onda específico, l = 589 mm (ou 5890 Å ) que corresponde a uma das linhas de absorção de Fraunhofer (1814) para a luz solar – n_D (linha D na figura ). Além disso, este comprimento de onda (D) corresponde a luz emitida pelo sódio que também é o valor médio do espectro da luz visível. Com isso, e no caso do exemplo apresentado na Figura acima, o índice de refração da placa de vidro seria 1,523.
O mesmo diagrama, mostra também a dependência do índice de refração de substâncias cristalinas com a variação da temperatura. A Tabela abaixo, mostra os índices de refração de algumas substâncias comuns, à 20^o C:

Os índices de refração dos minerais não opacos mais comuns variam entre 1,326 (vilaunita) até 2,415 (goetita). Cerca de 56% deles, situam-se entre 1,475 e 1,700 (Fleischer et al., 1984). Portanto, é plausível utilizar-se de um meio de imersão em análises ópticas como o Bálsamo do Canadá, uma vez que seu índice de refração é igual a 1,537, ou seja, próximo ao ponto médio deste intervalo.