Содержание
Представьте себе ложку, помещенную в полстакана воды. Ложка, кажется, изгибается на границе воздух-вода. Это потому, что лучи света, попадающие в ваши глаза из-под воды, меняют направление, когда они попадают в воздух. Это явление известно как рефракция. Существует несколько факторов, которые определяют, под каким углом будет изгибаться луч света при переходе из одной среды в другую.
Угол падения
Если луч света переходит от одной среды к другой - например, от воздуха к стеклу - перпендикулярно поверхности между средами, он не меняет направление, он проходит сквозь него. Однако, если он попадает на поверхность под углом к перпендикуляру, он меняет направление при движении во вторую среду. Угол, который луч света образует с перпендикуляром в первой среде, называется углом падения. Угол, который луч света образует с перпендикуляром во второй среде, называется углом преломления. Соотношение между углом падения (i) и углом преломления (r) определяется законом Снеллса: sin (r) / sin (i) = ni / nr, где ni - показатель преломления первой среды, а nr - показатель преломления второй среды. Для фиксированной пары носителей ni / nr является фиксированным. Таким образом, ясно, что когда угол падения i изменяется, угол преломления r также изменяется.
Показатели преломления
Из закона Снеллса видно, что угол преломления зависит от отношения ni / nr показателей преломления двух сред. Если nr больше, чем ni - например, когда свет проходит от воздуха (ni = 1,0) к стеклу (ni = 1,5) - тогда угол преломления меньше угла падения, то есть луч света изгибается в направлении перпендикулярно поверхности между двумя средами, когда она пересекает вторую среду. Если nr меньше, чем ni, луч света, попадающий в другую среду, отклоняется от перпендикуляра к поверхности между двумя средами.
Длина волны света
Угол преломления также зависит от длины волны света. Видимый свет разных цветов имеет разные длины волн и немного разные показатели преломления. Разница настолько мала, что вы не видите ее, например, когда белый свет проходит через плоскую стеклянную пластину. Но когда белый свет проходит через призму и дважды преломляется на двух поверхностях, каждый цвет изгибается под разным углом, и вы можете четко видеть отдельные цвета.
анизотропность
В некоторых особых случаях показатель преломления в среде может зависеть от направления, в котором свет проходит через среду. Некоторые минеральные кристаллы имеют два разных показателя преломления в двух направлениях и известны как двулучепреломляющие материалы. Например, турмалин - это кристалл с двумя показателями преломления: 1.669 и 1.638. Для этих материалов угол преломления зависит от ориентации границы между средами со специальными осями кристалла.