因為照到上段鉛筆的光,先照射到鉛筆,然后通過玻璃杯的上端從空氣中傳入我們眼中,這些光線只反射不彎曲.但從水面下鉛筆上來的光,必須先通過水、玻璃杯然后是空氣才傳入我們眼中,光線被彎曲了.這樣光的速度變慢,要比上段鉛筆的光稍后進入人的眼中.這個時間差足以歪曲成像,這個歪曲叫折射.
水下的鉛筆還會顯得較長,這是因為水和玻璃杯的曲度放大了這個像.