Уявіть собі ложку, поміщену в півсклянки води. Ложка, здається, згинається на межі повітря-вода. Це пов’язано з тим, що світлові промені, що досягають ваших очей з-під води, змінюють напрямок, коли вони переходять у повітря. Це явище відоме як заломлення. Існує кілька факторів, які визначають, під яким кутом буде прогинатися світловий промінь при переході від одного середовища до іншого.
Якщо світловий промінь перетинається з одного середовища в інше - наприклад, з повітря на скло - перпендикулярно поверхні між середовищем, він не змінює напрямку, він проходить прямо крізь. Якщо, однак, вона потрапляє на поверхню під кутом до перпендикуляра, вона змінює напрямок, рухаючись до другого середовища. Кут, який світловий промінь робить з перпендикуляром у першому середовищі, називається кутом падіння. Кут, який світловий промінь робить з перпендикуляром у другому середовищі, називається кутом заломлення. Залежність між кутом падіння (i) та кутом заломлення (r) задається законом Снелла: sin (r) / sin (i) = ni / nr, де ni - показник заломлення першого середовища, а nr - показник заломлення другого середовища. Для фіксованої пари носіїв фіксується ni / nr. Отже, зрозуміло, що коли кут падіння i змінюється, змінюється і кут заломлення r.
З закону Снелла видно, що кут заломлення залежить від співвідношення ni / nr показників заломлення двох середовищ. Якщо nr більше ніж ni - наприклад, коли світло переходить від повітря (ni = 1,0) до скла (ni = 1,5) - тоді кут заломлення менше, ніж кут падіння, тобто промінь світла нахиляється до перпендикуляра до поверхні між двома середовищами, коли він переходить у друге середній. Якщо nr менше ніж ni, промінь світла, що потрапляє в інше середовище, відгинається від перпендикуляра до поверхні між двома середовищами.
Кут заломлення також залежить від довжини хвилі світла. Видиме світло різних кольорів має різну довжину хвилі і дещо різні показники заломлення. Різниця настільки мала, що ви не бачите її, коли, наприклад, біле світло проходить крізь плоску скляну пластину. Але коли біле світло проходить крізь призму і заломлюється двічі на двох поверхнях, кожен колір згинається під різним кутом, і ви можете чітко побачити окремі кольори.
У деяких особливих випадках показник заломлення в середовищі може залежати від напрямку, в якому світло проходить крізь середовище. Деякі мінеральні кристали мають два різні показники заломлення по двох напрямках і відомі як двозаломлюючі матеріали. Наприклад, турмалін - це кристал з двома показниками заломлення: 1,669 і 1,638. Для цих матеріалів кут заломлення залежить від орієнтації межі між середовищем із спеціальними осями кристала.