Imaginați-vă o lingură așezată într-o jumătate de pahar de apă. Lingura pare să se îndoaie la limita aer-apă. Acest lucru se datorează faptului că razele de lumină care ajung la ochii tăi de sub apă își schimbă direcția atunci când trec în aer. Acest fenomen este cunoscut sub numele de refracție. Există mai mulți factori care determină la ce unghi se va îndoi o rază de lumină atunci când trece dintr-un mediu în altul.
Dacă o rază de lumină trece de la un mediu la altul - de exemplu de la aer la sticlă - perpendicular pe suprafața dintre suport, nu schimbă direcția, trece direct prin. Dacă, însă, lovește suprafața într-un unghi față de perpendiculară, se 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 lui Snell: sin (r) / sin (i) = ni / nr, unde ni este indicele de refracție al primului mediu și nr este indicele de refracție al celui de-al doilea mediu. Pentru o pereche fixă de medii, ni / nr este fix. Deci, este clar că atunci când unghiul de incidență i se schimbă, unghiul de refracție r se schimbă și el.
Din legea lui Snell, puteți vedea că unghiul de refracție depinde de raportul ni / nr al indicilor de refracție ai celor două medii. Dacă nr este mai mare decât ni - de exemplu atunci 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 îndoaie spre perpendicular pe suprafața dintre cele două medii în timp ce traversează în a doua 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.
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, de exemplu, lumina albă trece printr-o placă de sticlă. Dar când lumina albă trece printr-o prismă și este refractată de două ori pe cele două suprafețe, fiecare culoare se îndoaie la un unghi diferit și puteți vedea clar culorile separate.
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 distincti 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 limitei dintre medii cu axele speciale ale cristalului.