Lorsque la lumière de l’oiseau frappe la surface de l’étang, une partie de la lumière est réfléchie et une autre est réfractée. La lumière réfractée se courbe lorsqu’elle entre dans l’eau, puis à nouveau lorsqu’elle sort de l’eau. Cette courbure de la lumière donne l’impression que l’oiseau se trouve dans un endroit différent de ce qu’il est réellement. L’image de l’oiseau est formée par les rayons lumineux réfléchis par la surface de l’eau. Les rayons lumineux réfléchis se propagent en ligne droite depuis l’oiseau jusqu’à l’œil de l’observateur. Le cerveau de l'observateur interprète alors ces rayons lumineux comme provenant de l'image de l'oiseau, qui semble se situer sous la surface de l'eau.
Pour que l’image de l’oiseau soit claire, l’eau de l’étang doit être claire. Si l’eau est trouble ou trouble, les rayons lumineux seront dispersés et l’image de l’oiseau sera floue. La profondeur de l'eau joue également un rôle dans la clarté de l'image. Plus l’eau est peu profonde, plus l’image sera claire.