Die physikalische Grundlage der Refraktografie bilden sogenannte optische Kaustiken- Bündelungen aus Lichtstrahlen-, die von einer gekrümmten Oberfläche oder einem Objekt reflektiert und dabei gebrochen werden. Die Refraktografie macht sich die Projektion dieser Kaustiken auf eine andere Oberfläche zu Nutze.
Bei der Refraktographie, wird das Objektiv von der Kamera entfernt und eine gewölbte Glasfläche wird verwendet, um das Licht aus einer Lichtquelle in etwa einem Meter Entfernung zu brechen. Der Lichtstrahl, der auf das Glas auftrifft, bewegt sich in parallelen Linien, und wenn er auf das Glas trifft, wird er durch den höheren Brechungsindex des Glases verlangsamt. Dadurch wird das Licht gebrochen, -in Richtung einer imaginären Linie, die senkrecht zu der Ebene verläuft, auf die Ebene, auf die der ursprüngliche Strahl auftrifft. Denn jede Glasfläche weißt Muster und Unregelmäßigkeiten auf, die beim Schmelzen, Formen und Abkühlen des Glases entstanden sind. Je nachdem, wie das Glas geschmolzen, geformt und abgekühlt wurde, bildet das gebrochene Licht eine unendliche Vielfalt verschiedener Muster auf dem Kamerasensor.
Die Farbe wurde zu ästhetischen Zwecken mit farbigem Licht hinzugefügt und hat das Muster des gebrochenen Lichts nicht verändert.
