NộI Dung
Hãy tưởng tượng một cái muỗng đặt trong nửa ly nước. Chiếc thìa dường như uốn cong ở ranh giới không khí-nước. Điều này là do các tia sáng chiếu vào mắt bạn từ dưới nước thay đổi hướng khi chúng truyền vào không khí. Hiện tượng này được gọi là khúc xạ. Có một số yếu tố xác định ở góc nào một tia sáng sẽ uốn cong khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
Góc độ
Nếu một tia sáng đi qua từ môi trường này sang môi trường khác - chẳng hạn từ không khí sang thủy tinh - vuông góc với bề mặt giữa các phương tiện, nó không thay đổi hướng, nó sẽ đi qua. Tuy nhiên, nếu nó chạm vào bề mặt theo góc vuông góc, nó sẽ thay đổi hướng khi nó di chuyển vào môi trường thứ hai. Góc mà tia sáng tạo với vuông góc trong môi trường thứ nhất được gọi là góc tới. Góc mà tia sáng tạo với vuông góc trong môi trường thứ hai được gọi là góc khúc xạ. Mối quan hệ giữa góc tới (i) và góc khúc xạ (r) được đưa ra bởi luật Snells: sin (r) / sin (i) = ni / nr, trong đó ni là chỉ số khúc xạ của môi trường thứ nhất và nr là chỉ số khúc xạ của môi trường thứ hai. Đối với một cặp phương tiện cố định, ni / nr là cố định. Vì vậy, rõ ràng là khi góc tới i thay đổi, góc khúc xạ r cũng thay đổi.
Chỉ số khúc xạ
Từ định luật Snells, bạn có thể thấy rằng góc khúc xạ phụ thuộc vào tỷ lệ ni / nr của các chỉ số khúc xạ của hai môi trường. Nếu nr lớn hơn ni - ví dụ khi ánh sáng truyền từ không khí (ni = 1.0) sang thủy tinh (ni = 1.5) - thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, nghĩa là tia sáng uốn cong về phía vuông góc với bề mặt giữa hai môi trường khi nó đi qua môi trường thứ hai. Nếu nr nhỏ hơn ni, tia sáng đi vào một môi trường khác uốn cong từ phương vuông góc với bề mặt giữa hai môi trường.
Bước sóng ánh sáng
Góc khúc xạ cũng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Ánh sáng nhìn thấy của các màu khác nhau có bước sóng khác nhau và các chỉ số khúc xạ hơi khác nhau. Sự khác biệt quá nhỏ đến nỗi bạn không nhìn thấy nó khi ánh sáng trắng đi qua một tấm kính phẳng chẳng hạn. Nhưng khi ánh sáng trắng đi qua một lăng kính và bị khúc xạ hai lần ở hai bề mặt, mỗi màu bị uốn cong ở một góc khác nhau và bạn có thể thấy rõ các màu riêng biệt.
Bất đẳng hướng
Trong một số trường hợp đặc biệt, chỉ số khúc xạ trong môi trường có thể phụ thuộc vào hướng mà ánh sáng truyền qua môi trường. Một số tinh thể khoáng sản có hai chỉ số khúc xạ riêng biệt dọc theo hai hướng và được gọi là vật liệu lưỡng chiết. Ví dụ, tourmaline là một tinh thể có hai chỉ số khúc xạ: 1.669 và 1.638. Đối với các vật liệu này, góc khúc xạ phụ thuộc vào hướng của ranh giới giữa môi trường với các trục đặc biệt của tinh thể.