물 반 컵에 숟가락을 넣었다고 상상해보십시오. 숟가락은 공기-물 경계에서 구부러진 것처럼 보입니다. 이는 수 중에서 눈에 들어오는 광선이 공기 중으로 통과 할 때 방향이 바뀌기 때문입니다. 이 현상을 굴절이라고합니다. 한 매체에서 다른 매체로 통과 할 때 광선이 어떤 각도에서 구부러 지는지를 결정하는 몇 가지 요소가 있습니다.
광선이 하나의 매체에서 다른 매체로 (예를 들어 공기에서 유리로) 교차하면 매체 사이의 표면에 수직으로 방향이 바뀌지 않고 바로 통과합니다. 그러나 표면에 수직으로 부딪히면 두 번째 매체로 이동하면서 방향이 바뀝니다. 광선이 첫 번째 매체에서 수직으로 만드는 각도를 입사각이라고합니다. 광선이 두 번째 매체에서 수직으로 만드는 각도를 굴절 각도라고합니다. 입사각 (i)과 굴절각 (r) 사이의 관계는 Snell의 법칙에 의해 주어집니다: sin (r) / sin (i) = ni / nr, 여기서 ni는 첫 번째 매체의 굴절률이고 nr은 두 번째 매체의 굴절률입니다. 고정 미디어 쌍의 경우 ni / nr이 고정됩니다. 따라서 입사각 i가 변하면 굴절각 r도 변한다는 것이 분명합니다.
Snell의 법칙에서 굴절 각도는 두 매체의 굴절률 ni / nr 비율에 따라 달라진다는 것을 알 수 있습니다. nr이 ni보다 크면 (예: 빛이 공기 (ni = 1.0)에서 유리 (ni = 1.5)로 통과 할 때) 굴절 각도는 다음보다 작습니다. 입사각, 즉 광선이 두 번째 매체를 통과 할 때 두 매체 사이의 표면에 수직 방향으로 구부러집니다. 매질. nr이 ni보다 작 으면 다른 매체에 들어가는 광선은 두 매체 사이의 표면에 대해 수직에서 멀어집니다.
굴절 각도는 또한 빛의 파장에 따라 달라집니다. 다른 색상의 가시 광선은 파장이 다르고 굴절률이 약간 다릅니다. 예를 들어 백색광이 평판 유리를 통과 할 때 차이가 너무 작습니다. 그러나 백색광이 프리즘을 통과하고 두 표면에서 두 번 굴절되면 각 색상이 다른 각도로 구부러져 별도의 색상을 명확하게 볼 수 있습니다.
특별한 경우에, 매체의 굴절률은 빛이 매체를 통과하는 방향에 따라 달라질 수 있습니다. 특정 광물 결정은 두 방향을 따라 두 가지 뚜렷한 굴절률을 가지며 복굴절 물질로 알려져 있습니다. 예를 들어, 전기석은 1.669와 1.638의 두 가지 굴절률을 가진 결정체입니다. 이러한 재료의 경우 굴절 각도는 결정의 특수 축이있는 매체 사이의 경계 방향에 따라 달라집니다.