コップ半分の水にスプーンを置いたと想像してみてください。 スプーンは空気と水の境界で曲がっているように見えます。 これは、水中から目に届く光線が空中に入ると方向が変わるためです。 この現象は屈折として知られています。 ある媒体から別の媒体に光線が通過するときに光線がどの角度で曲がるかを決定するいくつかの要因があります。
光線が1つの媒体から別の媒体に、たとえば空気からガラスに、媒体間の表面に垂直に交差する場合、光線は方向を変えず、直接通過します。 ただし、垂線に対してある角度で表面に当たると、2番目の媒体に移動するときに方向が変わります。 光線が最初の媒体の垂線となす角度は、入射角と呼ばれます。 光線が2番目の媒体の垂線となす角度は屈折角と呼ばれます。 入射角（i）と屈折角（r）の関係は、スネルの法則で与えられます：sin（r）/ sin （i）= ni / nr、ここで、niは第1の媒体の屈折率、nrは第2の媒体の屈折率です。 メディアの固定ペアの場合、ni / nrは固定されています。 したがって、入射角iが変化すると、屈折角rも変化することは明らかです。
スネルの法則から、屈折角は2つの媒体の屈折率の比率ni / nrに依存することがわかります。 nrがniより大きい場合（たとえば、光が空気（ni = 1.0）からガラス（ni = 1.5）に通過する場合）、屈折角は次の値よりも小さくなります。 入射角、つまり光線は、2番目の媒体に交差するときに、2つの媒体間の表面に垂直に向かって曲がります。 中。 nrがniより小さい場合、別の媒体に入る光線は、2つの媒体間の表面に垂直な方向から離れるように曲がります。
屈折角は、光の波長にも依存します。 異なる色の可視光は、異なる波長とわずかに異なる屈折率を持っています。 違いは非常に小さいので、たとえば白色光がガラスの平板を通過するときにそれは見えません。 しかし、白色光がプリズムを通過し、2つの表面で2回屈折すると、各色は異なる角度で曲がり、別々の色をはっきりと見ることができます。
いくつかの特別なケースでは、媒体の屈折率は、光が媒体を通過する方向に依存する可能性があります。 特定の鉱物結晶は、2つの方向に沿って2つの異なる屈折率を持ち、複屈折材料として知られています。 たとえば、トルマリンは、1.669と1.638の2つの屈折率を持つ結晶です。 これらの材料の場合、屈折角は、結晶の特別な軸を持つ媒体間の境界の方向に依存します。