根據折射定律，入射角i和折射角r之間有下列關系：當光線從介質1進入介質2時則
=n1，2 (5-3)
式中n1，n2，v1，v2分別為1，2兩介質的折射率和光在其中的傳播速度，n1，2是介質2對于介質1的相對折射率。折射率為物質的特性常數，對一定波長的光在一定溫度壓力下，是一個定值。
由式（5-3）可知，當n2＞n1時，則折射角r恒小于入射角i。當人射角i增加到 時，折射角相應地增加到最大值rc，rc稱為臨界
角。此時介質2中從OY到OA之間有光線通過，而OA到OX之間則為暗區，如圖5-3。當入射角為 時，上式可寫成：
n2＝n1·sinrc （5-4）
即在固定一種介質時，臨界折射角rc的大小和折射率有簡單的函數關系。
阿貝折光儀就是根據這個原理設計的。如圖5-4是儀器構造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI，PII，棱鏡PI的粗糙表面 與PII的光學平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于 面是粗糙的毛玻璃而發生漫射，從各種角度透過縫隙的被測液體；進入棱鏡PII中，由前所知，從各個方向進入棱鏡PII的光線均產生折射，而其折射角都落在臨界角rc之內（因為棱鏡的折射率大于液體的折射率，因此人射角從 到 的全部光線都能通過棱鏡而發生折射）。具有臨界角rc的光線穿出棱鏡PII后射于目鏡上，此時若將目鏡的十字線調節到適當位置，則會見到目鏡上半明半暗。