当光线在任意两点 P 及 Q 之间行进时，其实际路径必是所需时间最短(least time)的一条路径。此称为费马原理。应用费马原理，可导出折射定律。例如：假定有一光线从 A 点到 B点，但 A 点在介质 1 内其折射率为 n1。光在该介质内的速率为 v1＝c/n1，（c为光在真空的速率）。而 B 点在介质 2 内其折射率为 n2，光在该介质内的速率为 v2＝c/n2。点 A 与 B 各相对于界面(interface)的垂直距离分别为 a 与 b 如图所示。按几何图形，得知光线从 A 到 B 所需时间为 根据费马原理，由上式可得所需最短时间的条件为 由上式及图可得 n1sinθ1＝n2sinθ2，此即为Snell的折射定律。