Este fenómeno se produce debido a la refracción, que es la curvatura de las ondas de luz al pasar de un medio a otro con diferentes densidades ópticas. En este caso, las ondas de luz que viajan desde el lápiz a través del aire se refractan cuando entran al agua.

Este cambio de dirección hace que el lápiz parezca desplazado o roto cuando se ve desde el costado del vidrio. El ángulo en el que la luz se desvía depende de los índices de refracción de los dos medios y del ángulo en el que la luz incide en el límite entre ellos.

Cuanto mayor sea la diferencia en los índices de refracción, mayor será la cantidad de flexión. Dado que el índice de refracción del agua es mayor que el del aire, las ondas de luz se curvan más bruscamente al entrar en el agua, lo que provoca un desplazamiento o "rotura" más pronunciado en la apariencia del lápiz. Este efecto se observa comúnmente cuando los objetos se ven a través del límite entre el aire y el agua, haciéndolos parecer distorsionados o desplazados.