Diffus refleksion fra faste stoffer skyldes generelt ikke overfladeruhed. En plan overflade er ganske vist nødvendig for at give spejlreflektion, men den forhindrer ikke diffus refleksion. Et stykke højt poleret hvidt marmor forbliver hvidt; ingen polering vil gøre det til et spejl. Polering giver en vis spejlreflektion, men det resterende lys fortsætter med at blive diffust reflekteret.
Den mest generelle mekanisme, hvormed en overflade giver diffus refleksion, involverer ikke netop overfladen: det meste af lyset bidrager fra spredningscentre under overfladen, som illustreret i figur 1.Hvis man forestiller sig, at figuren forestiller sne, og at polygonerne er dens (gennemsigtige) iskrystallitter, bliver en indfaldende stråle delvist reflekteret (nogle få procent) af den første partikel, går ind i den, reflekteres igen af grænsefladen med den anden partikel, går ind i den, rammer den tredje og så videre og genererer en række “primære” spredte stråler i tilfældige retninger, som igen gennem den samme mekanisme genererer et stort antal “sekundære” spredte stråler, som genererer “tertiære” stråler og så videre. Alle disse stråler vandrer gennem snekrystallitterne, som ikke absorberer lys, indtil de når frem til overfladen og kommer ud i tilfældige retninger. Resultatet er, at det lys, der blev sendt ud, kommer tilbage i alle retninger, således at sneen er hvid, selv om den er lavet af gennemsigtigt materiale (iskrystaller).
For enkelhedens skyld tales der her om “refleksioner”, men mere generelt er grænsefladen mellem de små partikler, som udgør mange materialer, uregelmæssig på en skala, der kan sammenlignes med lysets bølgelængde, så der opstår diffust lys ved hver grænseflade, snarere end en enkelt reflekteret stråle, men historien kan fortælles på samme måde.
Denne mekanisme er meget generel, fordi næsten alle almindelige materialer er lavet af “små ting”, der holdes sammen. Mineralske materialer er generelt polykrystallinske: man kan beskrive dem som bestående af en 3D-mosaik af små, uregelmæssigt formede defekte krystaller. Organiske materialer består normalt af fibre eller celler med deres membraner og deres komplekse indre struktur. Og hver grænseflade, inhomogenitet eller ufuldkommenhed kan afvige, reflektere eller sprede lyset og reproducere ovenstående mekanisme.
Få materialer forårsager ikke diffus refleksion: Blandt disse er metaller, som ikke tillader lys at trænge ind; gasser, væsker, glas og gennemsigtige plastmaterialer (som har en væskelignende amorf mikroskopisk struktur); enkeltkrystaller, såsom nogle ædelstene eller en saltkrystal; og nogle meget specielle materialer, såsom de væv, som udgør hornhinden og øjets linse. Disse materialer kan imidlertid reflektere diffust, hvis deres overflade er mikroskopisk ru, som f.eks. i et frostglas (figur 2), eller naturligvis hvis deres homogene struktur forringes, som f.eks. ved grå stær i øjets linse.
En overflade kan også udvise både spejlreflektion og diffus refleksion, som det f.eks. er tilfældet med blanke malinger, der anvendes i boligmaling, og som også giver en brøkdel spejlreflektion, mens matte malinger næsten udelukkende giver diffus refleksion.
De fleste materialer kan give en vis spejlreflektion, forudsat at deres overflade kan poleres, så uregelmæssigheder svarende til lysets bølgelængde (en brøkdel af en mikrometer) fjernes. Afhængigt af materialet og overfladeruheden kan refleksionen være overvejende spejlende, overvejende diffus eller et sted midt imellem. Nogle få materialer, som f.eks. væsker og glas, mangler de indre underopdelinger, der skaber den ovenfor beskrevne undergrundsspredningsmekanisme, og giver derfor kun spejlreflektion. Blandt almindelige materialer er det kun polerede metaller, der kan reflektere lyset spejlreflekterende med høj effektivitet, som f.eks. aluminium eller sølv, der normalt anvendes i spejle. Alle andre almindelige materialer, selv når de er perfekt polerede, giver normalt ikke mere end nogle få procent spejlreflektion, undtagen i særlige tilfælde, som f.eks. strejfende vinkelreflektion i en sø eller totalreflektion i et glasprisme, eller når de er struktureret i visse komplekse konfigurationer, som f.eks. den sølvfarvede hud hos mange fiskearter eller den reflekterende overflade i et dielektrisk spejl. Diffus refleksion kan være meget effektiv, som f.eks. i hvide materialer, som følge af summering af de mange underjordiske refleksioner.