佩珀尔幻象可以用射线光学来进行解释。
首先，佩珀尔幻象中使用的玻璃或透明胶片与周围空气的折射率不同，也就是说，光在这两种介质中以不同的速度传播。当光到达这两种具有不同折射率的材料的边界时，通常一部分光会被反射，而其余的光则以某个角度折射，或称作透射。反射光和折射光的量可以通过菲涅耳方程来控制，同时还取决于入射角度、入射光的偏振以及相邻的材料。
