介質的折射率通常由實驗測定，有多種測量方法。對固體介質，常用最小偏向角法或自準直法，或通過邁克爾遜干涉儀利用等厚干涉的原理測出；液體介質常用臨界角法（阿貝折射儀）；氣體介質則用精密度更高的干涉法（瑞利干涉儀）。
測量方法如下：
(2)
對于一個頂角為θ、折射率為n待測的棱鏡，將它放在空氣中(
=
=1)。當棱鏡第一表面的入射角
等于在第二表面的折射角折射率測量時，偏向角達到最小值
，則用測角儀測定 和θ，便可算出n。(見圖1)
用精度不低于1角秒的大型精密測角儀，采用最小偏向角法測定固體光學材料的折射率，可獲得±5×10-6的測量精度，是各種測量方法中精度較高的一種。
圖2
在測角儀上也可采用自準直法測量材料的折射率。如圖2所示，光線在棱鏡前表面的入射角為i,如果折射光線OC剛好垂直于棱鏡后表面BD,則反射后的光路COS與入射光路SOC重合，稱為自準直光路。由圖2所示幾何關系知道，此時光線在前表面的折射角f與棱鏡頂角θ 相等，因此根據折射定律
n=sini/sinθ，測出i和θ，即可求得n。
在測角儀上通過觀察和調整來建立最小偏向角光路或者自準直光路，不僅麻煩，且有主觀誤差，多年來，中國在數字式測角儀的基礎上研制了全自動折射儀，在這種儀器上用最小偏向角法或自準直法測折射率時能自動尋的，測量結果也能自動處理。測定波長范圍可擴展到紫外和紅外(0.2～15μm)。
圖3
由折射定律知道折射角不會超過
具有代表性的儀器是阿貝折射儀。 圖3表示折射率n待測的液體試樣涂布在該儀器兩塊棱鏡的接觸面間（測固體試樣時不需要進光棱鏡）。 標準棱鏡本身的折射率已知為
，在 >n的條件下，光線折射進入標準棱鏡。光線入射角不會超過90°，由折射定律知道折射角不會超過 90°。
因此在儀器視場中看到與
折射率測量對應的明暗分界線,根據明暗分界線位置的變化便可確定 n值。假如光線逆行，則 折射率測量正好是發生全反射的臨界角，因此稱為臨界角法。
在度盤上根據有關公式標出一系列n值，當分劃板的叉絲中心對準明暗分界線時，可直接由度盤讀出被測試樣的n值，使用很方便。阿米奇棱鏡用來消除分界線上的色散現象，因此，雖然采用白光而不用單色光源，仍能得到無色而清晰的明暗分界線。阿貝折射儀的折射率測量范圍為1.3～1.7，精度Δn=±3×10-4。