Iedomājieties karoti, kas ievietota pusglāzē ūdens. Šķiet, ka karote liekas pie gaisa un ūdens robežas. Tas ir tāpēc, ka gaismas stari, kas sasniedz jūsu acis no ūdens, maina virzienu, kad tie pāriet gaisā. Šī parādība ir pazīstama kā refrakcija. Ir vairāki faktori, kas nosaka, kādā leņķī gaismas stars līksies, pārejot no vienas vides citā.
Ja gaismas stars pāriet no vienas barotnes uz otru, piemēram, no gaisa uz stiklu, perpendikulāri virsmai starp barotni, tas nemaina virzienu, tas iet tieši cauri. Tomēr, ja tas nonāk virsmā perpendikulāra leņķī, tas, mainoties virzienam, pārvietojas otrajā vidē. Leņķi, ko gaismas stars veic ar perpendikulu pirmajā vidē, sauc par krišanas leņķi. Leņķi, ko gaismas stars veic ar perpendikulu otrajā vidē, sauc par refrakcijas leņķi. Attiecību starp krituma leņķi (i) un refrakcijas leņķi (r) nosaka Snela likums: grēks (r) / grēks (i) = ni / nr, kur ni ir pirmās barotnes laušanas koeficients un nr ir otrās vides refrakcijas indekss. Fiksētam datu nesēju pārim tiek noteikts ni / nr. Tātad ir skaidrs, ka, mainoties krituma leņķim i, mainās arī refrakcijas leņķis r.
No Snella likuma jūs varat redzēt, ka refrakcijas leņķis ir atkarīgs no abu barotņu refrakcijas indeksu attiecības ni / nr. Ja nr ir lielāks par ni - piemēram, kad gaisma pāriet no gaisa (ni = 1,0) uz stiklu (ni = 1,5), tad refrakcijas leņķis ir mazāks par krišanas leņķis, t.i., gaismas stars, šķērsojot otru, šķērso otro virzienu perpendikulāri virsmai. vidējs. Ja nr ir mazāks par ni, gaismas stars, kas nonāk citā vidē, noliecas no perpendikulāra virsmai starp abām barotnēm.
Refrakcijas leņķis ir atkarīgs arī no gaismas viļņa garuma. Dažādu krāsu redzamajai gaismai ir dažādi viļņu garumi un nedaudz atšķirīgi refrakcijas rādītāji. Atšķirība ir tik maza, ka jūs to neredzat, ja balta gaisma iet caur plakanu stikla plāksni, piemēram. Bet, kad baltā gaisma iziet cauri prizmai un tiek lauzta divreiz pie abām virsmām, katra krāsa saliekas citā leņķī, un jūs varat skaidri redzēt atsevišķās krāsas.
Dažos īpašos gadījumos refrakcijas indekss vidē var būt atkarīgs no gaismas virziena virziena caur barotni. Atsevišķiem minerālu kristāliem ir divi atšķirīgi refrakcijas indeksi divos virzienos, un tos sauc par divšķautņu materiāliem. Piemēram, turmalīns ir kristāls ar diviem refrakcijas indeksiem: 1,669 un 1,638. Šiem materiāliem refrakcijas leņķis ir atkarīgs no robežas orientācijas starp barotni ar kristāla īpašajām asīm.