تخيل ملعقة موضوعة في نصف كوب ماء. يبدو أن الملعقة تنحني عند حدود الهواء والماء. وذلك لأن أشعة الضوء التي تصل إلى عينيك من تحت الماء تغير اتجاهها عندما تمر في الهواء. تُعرف هذه الظاهرة بالانكسار. هناك العديد من العوامل التي تحدد الزاوية التي سينحني بها شعاع الضوء عند المرور من وسيط إلى آخر.
إذا عبر شعاع ضوئي من وسط إلى آخر - من الهواء إلى الزجاج على سبيل المثال - بشكل عمودي على السطح بين الوسائط ، فإنه لا يغير اتجاهه ، بل يمر من خلاله. ومع ذلك ، إذا اصطدم بالسطح بزاوية مع العمود العمودي ، فإنه يغير اتجاهه أثناء تحركه في الوسط الثاني. تسمى الزاوية التي يصنعها شعاع الضوء مع العمودي في الوسيط الأول بزاوية السقوط. تسمى الزاوية التي يصنعها شعاع الضوء مع العمودي في الوسط الثاني بزاوية الانكسار. العلاقة بين زاوية السقوط (i) وزاوية الانكسار (r) معطاة بموجب قانون سنيل: sin (r) / sin (i) = ni / nr ، حيث ni هو معامل الانكسار للوسيط الأول و nr هو معامل الانكسار للوسيط الثاني. بالنسبة إلى زوج ثابت من الوسائط ، يتم إصلاح ni / nr. لذلك من الواضح أنه عندما تتغير زاوية السقوط i ، تتغير زاوية الانكسار r أيضًا.
من قانون سنيل ، يمكنك أن ترى أن زاوية الانكسار تعتمد على النسبة ni / nr لمؤشرات الانكسار للوسيطتين. إذا كانت nr أكبر من ni - على سبيل المثال عندما يمر الضوء من الهواء (ni = 1.0) إلى الزجاج (ni = 1.5) - فإن زاوية الانكسار تكون أصغر من زاوية السقوط ، أي أن شعاع الضوء ينحني باتجاه عمودي على السطح بين الوسيطتين عندما يعبر إلى الثاني متوسط. إذا كانت nr أصغر من ni ، فإن شعاع الضوء الذي يدخل وسطًا آخر ينحني بعيدًا عن العمودي على السطح بين الوسيطتين.
تعتمد زاوية الانكسار أيضًا على الطول الموجي للضوء. الضوء المرئي بألوان مختلفة له أطوال موجية مختلفة ومؤشرات انكسار مختلفة قليلاً. الفرق صغير جدًا لدرجة أنك لا تراه عندما يمر الضوء الأبيض عبر لوح زجاجي مسطح على سبيل المثال. ولكن عندما يمر الضوء الأبيض عبر منشور وينكسر مرتين على السطحين ، ينحني كل لون بزاوية مختلفة ويمكنك رؤية الألوان المنفصلة بوضوح.
في بعض الحالات الخاصة ، يمكن أن يعتمد مؤشر الانكسار في الوسط على الاتجاه الذي يمر فيه الضوء عبر الوسط. تحتوي بلورات معدنية معينة على مؤشرين متميزين للانكسار على طول اتجاهين وتُعرف باسم المواد ثنائية الانكسار. على سبيل المثال ، التورمالين عبارة عن بلورة ذات مؤشرين انكسار: 1.669 و 1.638. بالنسبة لهذه المواد ، تعتمد زاوية الانكسار على اتجاه الحدود بين الوسائط باستخدام محاور البلورة الخاصة.