Esse fenômeno ocorre devido à refração, que é a curvatura das ondas de luz ao passarem de um meio para outro com diferentes densidades ópticas. Neste caso, as ondas de luz que viajam do lápis através do ar são refratadas ao entrar na água.

Essa mudança de direção faz com que o lápis pareça deslocado ou quebrado quando visto pela lateral do vidro. O ângulo em que a luz se curva depende dos índices de refração dos dois meios e do ângulo em que a luz atinge a fronteira entre eles.

Quanto maior a diferença nos índices de refração, maior será a quantidade de flexão. Como o índice de refração da água é maior que o do ar, as ondas de luz se curvam mais acentuadamente ao entrar na água, resultando em um deslocamento ou “quebra” mais pronunciado na aparência do lápis. Este efeito é comumente observado quando objetos são vistos através da fronteira entre o ar e a água, fazendo com que pareçam distorcidos ou deslocados.