Khúc xạ sóng là hiện tượng thay đổi vận tốc lan truyền sóng dọc theo đỉnh sóng do biến đổi độ sâu nước hoặc do sự có mặt một dòng chảy làm thay đổi hướng sóng (xem những hình 9.24 và 9.25). Phần sóng trong nước sâu hơn chuyển động nhanh hơn phần sóng trong nước nông hơn. Khi tiếp cận nước nông sóng có xu thế nhận được hướng vuông góc với những đường đẳng sâu (hình 9.24), trong khi sóng tiếp cận nước sâu hơn có xu thế nhận được hướng song song với những đường đẳng sâu. Kết quả những thay đổi hướng sóng cũng là phân bố lại năng lượng sóng, làm cho năng lượng trên diện tích đơn vị tăng lên trong những khu vực tia sóng hội tụ và giảm đi trong những khu vực tia sóng phân kỳ. Tia sóng là đường cong tiếp tuyến mọi nơi với vectơ truyền năng lượng sóng (= kết quả của vectơ vận tốc nhóm cục bộ và vectơ vận tốc dòng chảy cục bộ).
Đường trực giao sóng là đường thẳng góc với các đỉnh sóng cục bộ. Khi không có dòng chảy, tia sóng và đường trực giao sóng sẽ là một. Các giả thiết cơ bản trong lý thuyết khúc xạ là:
• một đáy dốc dần dần (cao độ đáy ít thay đổi theo bước sóng) để có thể bỏ qua phản xạ,
• những đỉnh sóng (những đường đồng pha) là liên tục, nói rằng chu kỳ sóng không đổi,
• không có sự truyền năng lượng theo hướng thẳng góc với tia sóng,
•mỗi tia sóng lan truyền độc lập với những tia sóng khác, một cách cục bộ có thể gây ra những biến đổi lớn độ cao sóng theo hướng vuông góc với các tia.
Hình 9.24. Khúc xạ sóng trong trường hợp những đường đẳng sâu thẳng
Khi có mặt dòng chảy, theo định nghĩa đường trực giao thẳng góc với đường đỉnh sóng cục bộ nhưng những tia sóng có thể lệch hướng.
Hình 9.25. Khúc xạ sóng trong trường hợp những đường đẳng sâu thay đổi