Khi chúng ta nhìn các vật thể xung quanh, ánh sáng dội lại từ vật thể ấy và đi đến mắt của chúng ta theo một đường thẳng. Nhưng khi sóng ánh sáng phải đi qua một môi trường dày hơn không khí, chúng sẽ di chuyển chậm hơn. Trong trường hợp này, nước ở trong cốc thủy tinh đã cản trở sóng ánh sáng.
Sự thay đổi về tốc độ đã khiến cho sóng ánh sáng bị chuyển hướng, hoặc uốn cong. Trong vật lý người ta gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Chúng ta đã được học về hiện tượng này ở trường trung học cơ sở. Tuy nhiên, đây mới chỉ là một nửa của lời giải thích. Chiếc cốc thủy tinh giống như một thấu kính hội tụ, trong đó tất cả các bề mặt của nó đều là cong. Khi ánh sáng đi qua cốc, hình dạng cong buộc ánh sáng phải uốn cong từ mọi hướng. Lượng nước "đậm đặc" ở trong cốc đã làm đường cong trở nên cong hơn.
Các sóng ánh sáng khúc xạ hội tụ tại một tiêu điểm, sau đó chúng bắt chéo nhau. Tiêu điểm này nằm ở đâu đó giữa chiếc cốc thủy tinh và mắt của chúng ta. Hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy được tạo ra bởi các sóng ánh sáng đi qua nhau. Bởi vì chúng đi theo hướng ngược nhau, nên các đường đảo ngược xuất hiện. Bỏ qua căn cứ vật lý, hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy như bị đánh lừa. Nhưng bạn hãy nhớ rằng đó là hình ảnh thật.