Акустооптическая рефракция - искривление хода световых лучей в неоднородно деформированной звуковой волной среде. Возникает акустооптическая рефракция в случае, когда поперечный размер светового пучка d значительно меньше длины звуковой волны . Тонкий световой луч (), падающий нормально на звуковой пучок толщиной D (рис.), после прохождения его отклоняется от своего первоначального направления на угол , пропорциональный длине пути светового луча в звуковом поле () и градиенту показателя преломления n.

Угол отклонения меняется во времени с частотой звука по закону:
,
определяя синусоидальный закон сканирования светового луча. Здесь - амплитуда модуляции показателя преломления n, - амплитуда деформации в звуковой волне, р - упругооптическая постоянная вещества (постоянная Поккельса), характеризующая зависимость показателя преломления от упругой деформации. Величина угла отклонения ограничена, т. к. при больших р искривлённый световой луч попадает в область звуковой волны, где градиент деформации меняет знак, и начинается отклонение луча в противоположную сторону. Для воды углы отклонения не превышают при интенсивности звука ок. 100 Вт/см².