Свет изменяет скорость при переходе от одной среды в другую (например, из воздуха в стекло призмы). Это изменение скорости вызывает преломление света и вхождение в новую среду под другим углом (принцип Гюйгенса). Степень изгиба пути света зависит от угла, между падающим пучком света и поверхностью и соотношения между показателями преломления двух сред (закон Снеллиуса).
Показатель преломления многих материалов (например, из стекла) изменяется в зависимости от длины волны или цветового диапазона света, это явление, известное как дисперсия. По этой причине свет разного диапазона будет преломляться по-разному, и выходить из призмы под разными углами, создавая эффект, подобный радуге. Это может быть использовано для разделения пучка белого света на составляющие его спектра цветов. Призмы, как правило, раскладывают свет в гораздо большем диапазоне частот, чем дифракционные решетки, что делает их полезными для спектроскопии в широком спектральном диапазоне. Кроме того, на призмы не влияют явления, связанные с перекрытием спектральных порядков, которые имеют все решетки.
Призмы иногда используются не как диспергирующие элементы, а в качестве зеркал, при этом используется внутреннеее отражение от их поверхности. Если свет внутри призмы попадает на одну из поверхностей под достаточно большим углом, происходит полное внутреннее отражение, и весь свет отражается.
