Lysets brydning
Brydning er den retningsændring, en bølge får, når bølgehastigheden ændres ved en grænse. For lys samler brydningsindekset hastighedsændringen i ét tal, og Snells lov forbinder strålernes vinkler.
Brydningsindeks og lysets hastighed
n=c/v. Større n betyder lavere fasehastighed. Ved en stationær grænse forbliver frekvensen den samme; fordi v=fλ, ændres bølgelængden.
Snells lov bestemmer retningen
n₁ sinθ₁=n₂ sinθ₂, hvor vinklerne måles fra normalen. Ved overgang til højere n bøjes strålen mod normalen; til lavere n væk fra normalen. At måle fra overfladen er en almindelig fejl.
Hvad der ikke ændres ved grænsen
Den transmitterede frekvens forbliver kildens frekvens. Hastighed og bølgelængde ændres i medium 2. Den reflekterede bølge bliver i medium 1 og beholder dér sin hastighed og bølgelængde.
Dispersion og virkelige materialer
Virkelige brydningsindekser afhænger af bølgelængden. Dispersion skiller farver i et prisme og giver kromatisk aberration i simple linser. Præcise n-værdier bør derfor knyttes til en bestemt bølgelængde.
Retning, hastighed og bølgelængde er forskellige spørgsmål
Snell besvarer retningen, n=c/v hastigheden og v=fλ bølgelængden. Ved at holde de tre spørgsmål adskilt undgår man at forveksle en retningsændring med en frekvensændring.
Gennemregnede eksempler
1. Luft til glas
n₁=1,00, n₂=1,50, θ₁=30°.
Løsning
θ₂≈19,5°.
2. Hastighed i vand
n=1,33.
Løsning
v≈2,26×10⁸ m s⁻¹.
3. Bølgelængde
600 nm i luft, glas n=1,50.
Løsning
λ₂≈400 nm.