Innhold
Se for deg en skje plassert i et halvt glass vann. Det ser ut til at skjeen bøyer seg ved luft-vann-grensen. Dette er fordi lysstrålene som når øynene dine fra under vannet, endrer retning når de passerer i luften. Dette fenomenet er kjent som brytning. Det er flere faktorer som avgjør i hvilken vinkel en lysstråle vil bøye når den går fra et medium til et annet.
Innfallsvinkel
Hvis en lysstråle krysser fra et medium til et annet - fra luft til glass for eksempel - vinkelrett på overflaten mellom mediet, endrer den ikke retning, den passerer rett gjennom. Hvis den imidlertid treffer overflaten i en vinkel mot vinkelrett, endrer den retning når den beveger seg inn i det andre mediet. Vinkelen lysstrålen lager med vinkelrett i det første mediet kalles forekomstens vinkel. Vinkelen lysstrålen lager med vinkelrett i det andre mediet kalles brytningsvinkelen. Forholdet mellom innfallsvinkelen (i) og brytningsvinkelen (r) er gitt av Snells lov: sin (r) / sin (i) = ni / nr, hvor ni er brytningsindeksen til det første mediet og nr er brytningsindeksen til det andre mediet. For et fast mediepar er ni / nr fast. Så det er klart at når innfallsvinkelen i endres, endres brytningsvinkelen r også.
Brytningsindekser
Fra Snells lov kan du se at brytningsvinkelen avhenger av forholdet ni / nr til brytningsindeksene til de to mediene. Hvis nr er større enn ni - for eksempel når lys går fra luft (ni = 1,0) til glass (ni = 1,5) - er brytningsvinkelen mindre enn innfallsvinkelen, dvs. lysstrålen bøyer seg mot vinkelrett på overflaten mellom de to mediene når det krysser inn i det andre mediet. Hvis nr er mindre enn ni, bøyer lysstrålen som kommer inn i et annet medium bort fra vinkelrett på overflaten mellom de to mediene.
Lysets bølgelengde
Brytningsvinkelen avhenger også av lysets bølgelengde. Synlig lys i forskjellige farger har forskjellige bølgelengder og litt forskjellige brytningsindekser. Forskjellen er så liten at du ikke ser den når hvitt lys går gjennom en flat glassplate for eksempel. Men når hvitt lys passerer gjennom et prisme og brytes to ganger på de to overflatene, bøyes hver farge i en annen vinkel, og du kan tydelig se de separate fargene.
anisotropi
I noen spesielle tilfeller kan brytningsindeksen i et medium avhenge av retningen i lyset passerer gjennom mediet. Enkelte mineralkrystaller har to distinkte brytningsindekser i to retninger og er kjent som tobearbeidende materialer. For eksempel er turmalin en krystall med to brytningsindekser: 1.669 og 1.638. For disse materialene avhenger brytningsvinkelen av orienteringen av grensen mellom mediet med krystallens spesielle akser.