Зміст
Уявіть собі ложку, поміщену в півсклянки води. Ложка, схоже, згинається на межі повітря-вода. Це тому, що світлові промені, що досягають ваших очей з-під води, змінюють напрямок, коли вони переходять у повітря. Це явище відоме як заломлення. Існує кілька факторів, які визначають, під яким кутом буде прогинатися світловий промінь при переході з одного середовища в інше.
Кут падіння
Якщо світловий промінь переходить від одного середовища до іншого - наприклад, від повітря до скла - перпендикулярно поверхні між середовищем, він не змінює напрямку, він проходить прямо наскрізь. Якщо ж вона потрапила на поверхню під кутом до перпендикуляра, вона змінює напрямок, рухаючись у друге середовище. Кут, який світловий промінь робить з перпендикуляром у першому середовищі, називається кутом падіння. Кут, який світловий промінь робить з перпендикуляром у другому середовищі, називається кутом заломлення. Залежність між кутом падіння (i) та кутом заломлення (r) задається законом Снеллса: sin (r) / sin (i) = ni / nr, де ni - показник заломлення першого середовища і nr показник заломлення другого середовища. Для нерухомої пари носія фіксований ni / nr. Тож зрозуміло, що при зміні кута падіння i змінюється і кут заломлення r.
Індекси заломлення
З закону Снеллса видно, що кут заломлення залежить від співвідношення ni / nr показників заломлення двох середовищ. Якщо nr більший ніж ni - наприклад, коли світло переходить від повітря (ni = 1,0) до скла (ni = 1,5) - тоді кут заломлення менший за кут падіння, тобто світловий промінь вигинається до перпендикулярно поверхні між двома середовищами, коли вона перетинається на другу середу. Якщо nr менший за ni, світловий промінь, що надходить на інше середовище, відгинається від перпендикуляра до поверхні між двома середовищами.
Довжина хвилі світла
Кут заломлення також залежить від довжини хвилі світла. Видиме світло різних кольорів має різну довжину хвилі і дещо різні показники заломлення. Різниця настільки мала, що ви її не бачите, коли, наприклад, біле світло проходить через плоску скляну тарілку. Але коли біле світло проходить крізь призму і двічі заломлюється на двох поверхнях, кожен колір вигинається під іншим кутом, і ви чітко бачите окремі кольори.
Анізотропія
У деяких особливих випадках показник заломлення в середовищі може залежати від напрямку, в якому світло проходить через середовище. Деякі мінеральні кристали мають два чіткі показники заломлення в двох напрямках і відомі як матеріали, що переломлюють світло. Наприклад, турмалін - це кристал з двома показниками заломлення: 1,666 і 1,638. Для цих матеріалів кут заломлення залежить від орієнтації межі між середовищами спеціальними осями кристала.