Съдържание
Представете си лъжица, поставена в половин чаша вода. Изглежда, че лъжицата се огъва на границата въздух-вода. Това е така, защото светлинните лъчи, достигащи до очите ви изпод водата, променят посоката, когато преминават във въздуха. Това явление е известно като пречупване. Има няколко фактора, които определят под какъв ъгъл ще се огъва светлинен лъч при преминаване от една среда в друга.
Ъгъл на падане
Ако един светлинен лъч преминава от една среда към друга - от въздух към стъкло например - перпендикулярно на повърхността между медията, тя не променя посоката, преминава точно през нея. Ако обаче удари повърхността под ъгъл спрямо перпендикуляра, тя променя посоката, докато се премества във втората среда. Ъгълът, който светлинният лъч прави с перпендикуляра в първата среда, се нарича ъгъл на падане. Ъгълът, който светлинният лъч прави с перпендикуляра във втората среда, се нарича ъгъл на пречупване. Връзката между ъгъла на падене (i) и ъгъла на пречупване (r) е дадена от закона на Snells: sin (r) / sin (i) = ni / nr, където ni е индексът на пречупване на първата среда и nr е индексът на пречупване на втората среда. За фиксирана двойка носители, ni / nr е фиксирана. Така че е ясно, че когато ъгълът на падане i се променя, ъгълът на пречупване r също се променя.
Показатели на пречупване
От закона на Snells можете да видите, че ъгълът на пречупване зависи от съотношението ni / nr на показателите на пречупване на двете среди. Ако nr е по-голям от ni - например, когато светлината преминава от въздух (ni = 1,0) към стъкло (ni = 1,5) - тогава ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падение, т.е. светлинният лъч се огъва към перпендикулярно на повърхността между двете среди, когато преминава във втората среда. Ако nr е по-малък от ni, светлинният лъч, влизащ в друга среда, се огъва от перпендикуляра към повърхността между двете среди.
Дължина на вълната на светлината
Ъгълът на пречупване също зависи от дължината на вълната на светлината. Видимата светлина от различни цветове има различна дължина на вълната и малко различни показатели на пречупване. Разликата е толкова малка, че не я виждате, когато бялата светлина например преминава през плоска стъклена плоча. Но когато бялата светлина преминава през призмата и се пречупва два пъти на двете повърхности, всеки цвят се огъва под различен ъгъл и можете ясно да видите отделните цветове.
анизотропия
В някои специални случаи индексът на пречупване в среда може да зависи от посоката, в която светлината преминава през средата. Определени минерални кристали имат два различни показателя на пречупване по две направления и са известни като двупреодолими материали. Например, турмалинът е кристал с два показателя на пречупване: 1.669 и 1.638. За тези материали ъгълът на пречупване зависи от ориентацията на границата между средата със специалните оси на кристала.