Tartalom
Képzeljünk el egy kanálot, amelyet fél pohár vízbe tegyünk. A kanál úgy tűnik, hogy meghajlik a levegő-víz határán. Ennek oka az, hogy a víz alatt a szemed eljutó fénysugarak megváltoztatják az irányt, amikor a levegőbe kerülnek. Ezt a jelenséget refrakciónak nevezik. Számos tényező határozza meg, hogy milyen szögben hajlik egy fénysugár, amikor áthalad az egyik közegből a másikba.
Beesési szög
Ha egy fénysugár áthalad az egyik közegről a másikra - például a levegőtől az üvegig - merőlegesen a közeg közötti felületre, akkor nem változik az irány, közvetlenül áthalad. Ha azonban a merőleges irányba néző szögben eléri a felületet, akkor megváltozik az irány, ahogy a második közegbe mozog. A szöget, amelyet a fénysugár az első közegben a merőlegesre állít be, a beesési szögnek nevezzük. A szöget, amelyet a fénysugár a második közegben merőlegesen hoz, a refrakciós szögnek nevezzük. A beesési szög (i) és a törés szöge (r) közötti összefüggést a Snells-törvény adja: sin (r) / sin (i) = ni / nr, ahol ni az első közeg törésmutatója és nr a második közeg törésmutatója. Rögzített médiapárok esetén a ni / nr rögzítve van. Tehát egyértelmű, hogy ha az i beesési szög megváltozik, akkor az r törés szöge is megváltozik.
Törésmutató
A Snells törvényéből látható, hogy a törés szöge a két közeg törési mutatóinak ni / nr arányától függ. Ha nr nagyobb, mint ni - például ha a fény áthalad a levegőből (ni = 1,0) az üvegig (ni = 1,5) -, akkor a törés szöge kisebb, mint a beesési szög, azaz a fénysugár a merőleges a két közeg közötti felületre, amikor átjut a második közegbe. Ha nr kisebb, mint n, akkor a másik közegbe jutó fénysugár elhajlik a két közeg közötti felületre merőlegesen.
A fény hullámhossza
A törés szöge a fény hullámhosszától is függ. A különböző színű látható fénynek eltérő hullámhossza és kissé eltérő törésmutatója van. A különbség olyan kicsi, hogy nem látja, amikor a fehér fény áthalad például egy lapos üveglapon. De amikor a fehér fény áthalad egy prizmán, és kétszer megtörténik a két felületen, akkor minden szín eltérő szögben meghajlik, és világosan láthatja a különféle színeket.
Anisotropy
Bizonyos különleges esetekben a közegben a fénytörési mutató attól függ, milyen irányban halad a fény a közegben. Bizonyos ásványi kristályoknak két különálló törésmutatója van két irányban, és kétirányú törésgátló anyagként ismertek. Például a turmalin egy olyan kristály, amelynek két törésmutatója van: 1,669 és 1,638. Ezen anyagok esetében a törés szöge a közeg és a kristály speciális tengelyei közötti határ tájolásától függ.