Conţinut
Imaginați-vă o lingură așezată într-o jumătate de pahar cu apă. Lingura pare să se îndoaie la limita aer-apă. Acest lucru se datorează faptului că razele de lumină care îți ajung la ochi de sub apă schimbă direcția atunci când trec în aer. Acest fenomen este cunoscut sub numele de refracție. Există mai mulți factori care determină în ce unghi se va îndoi o rază de lumină când trece de la un mediu la altul.
Unghiu de incidenta
Dacă o rază de lumină traversează de la un mediu la altul - de exemplu, de la aer la sticlă - perpendiculară pe suprafața dintre suport, nu schimbă direcția, ea trece direct. Dacă, totuși, lovește suprafața într-un unghi față de perpendicular, schimbă direcția pe măsură ce se deplasează în al doilea mediu. Unghiul pe care îl face raza de lumină cu perpendiculara în primul mediu se numește unghiul de incidență. Unghiul pe care îl face raza de lumină cu perpendiculara în al doilea mediu se numește unghiul de refracție. Relația dintre unghiul de incidență (i) și unghiul de refracție (r) este dată de legea Snells: sin (r) / sin (i) = ni / nr, unde ni este indicele de refracție al primului mediu și nr. indicele de refracție al celui de-al doilea mediu. Pentru o pereche de medii fixe, ni / nr este fix. Deci este clar că atunci când unghiul de incidență i se schimbă, unghiul de refracție r se schimbă și el.
Indici de refracție
Din legea Snells, puteți vedea că unghiul de refracție depinde de raportul ni / nr dintre indicii de refracție ai celor două medii. Dacă nr este mai mare decât ni - de exemplu, când lumina trece din aer (ni = 1,0) în sticlă (ni = 1,5) - atunci unghiul de refracție este mai mic decât unghiul de incidență, adică raza de lumină se apleacă spre perpendicular pe suprafața dintre cele două medii pe măsură ce se traversează în al doilea mediu. Dacă nr este mai mic decât ni, raza de lumină care intră într-un alt mediu se îndoaie de perpendicular pe suprafața dintre cele două medii.
Lungimea de undă a luminii
Unghiul de refracție depinde și de lungimea de undă a luminii. Lumina vizibilă de diferite culori are lungimi de undă diferite și indici de refracție ușor diferiți. Diferența este atât de mică încât nu o vezi când lumina albă trece printr-o farfurie plată de sticlă, de exemplu. Dar când lumina albă trece printr-o prismă și este refractată de două ori la cele două suprafețe, fiecare culoare se îndoaie într-un unghi diferit și puteți vedea clar culorile separate.
anizotropia
În unele cazuri speciale, indicele de refracție într-un mediu poate depinde de direcția în care lumina trece prin mediu. Anumite cristale minerale au doi indici distinși de refracție de-a lungul a două direcții și sunt cunoscuți ca materiale birefringente. De exemplu, turmalina este un cristal cu doi indici de refracție: 1.669 și 1.638. Pentru aceste materiale, unghiul de refracție depinde de orientarea graniței dintre medii cu axele speciale ale cristalului.