Zawartość
Wyobraź sobie łyżkę umieszczoną w pół szklanki wody. Łyżka wydaje się wyginać na granicy powietrze-woda. Dzieje się tak, ponieważ promienie światła docierające do oczu spod wody zmieniają kierunek, gdy przechodzą w powietrze. Zjawisko to nosi nazwę refrakcji. Istnieje kilka czynników, które określają, pod jakim kątem wygina się promień świetlny podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego.
Kąt padania
Jeśli promień światła przechodzi z jednego ośrodka na drugi - na przykład z powietrza na szkło - prostopadle do powierzchni między mediami, nie zmienia kierunku, przechodzi przez nie. Jeśli jednak uderzy w powierzchnię pod kątem do prostopadłości, zmienia kierunek w miarę przesuwania się do drugiego ośrodka. Kąt, jaki promień światła robi z prostopadłą w pierwszym ośrodku, nazywa się kątem padania. Kąt, jaki promień światła robi z prostopadłą w drugim ośrodku, nazywa się kątem załamania. Zależność między kątem padania (i) a kątem załamania (r) jest dana przez prawo Snellsa: sin (r) / sin (i) = ni / nr, gdzie ni jest współczynnikiem załamania pierwszego ośrodka, a nr jest współczynnik załamania światła drugiego ośrodka. Dla stałej pary mediów, ni / nr jest stałe. Jest więc jasne, że gdy zmienia się kąt padania i, zmienia się również kąt załamania r.
Wskaźniki załamania
Z prawa Snellsa widać, że kąt załamania światła zależy od stosunku ni / nr współczynników załamania światła dwóch ośrodków. Jeśli nr jest większe niż ni - na przykład, gdy światło przechodzi z powietrza (ni = 1,0) do szkła (ni = 1,5) - wówczas kąt załamania jest mniejszy niż kąt padania, tzn. Promień światła pochyla się w kierunku prostopadle do powierzchni między dwoma mediami, gdy przechodzi do drugiego medium. Jeśli nr jest mniejsze niż ni, promień światła wchodzący do innego ośrodka odchyla się od prostopadłej do powierzchni między dwoma ośrodkami.
Długość fali światła
Kąt załamania światła zależy również od długości fali światła. Widoczne światło o różnych kolorach ma różne długości fali i nieco inne wskaźniki załamania światła. Różnica jest tak mała, że nie widać jej, gdy na przykład białe światło przechodzi przez płaską szklaną płytę. Ale kiedy białe światło przechodzi przez pryzmat i dwukrotnie załamuje się na dwóch powierzchniach, każdy kolor wygina się pod innym kątem i można wyraźnie zobaczyć oddzielne kolory.
Anizotropia
W niektórych szczególnych przypadkach współczynnik załamania światła w ośrodku może zależeć od kierunku, w którym światło przechodzi przez medium. Niektóre kryształy mineralne mają dwa różne współczynniki załamania światła w dwóch kierunkach i są znane jako materiały dwójłomne. Na przykład turmalin jest kryształem o dwóch współczynnikach załamania światła: 1,669 i 1,638. W przypadku tych materiałów kąt załamania zależy od orientacji granicy między mediami za pomocą specjalnych osi kryształu.