Refracția luminii
La trecerea într-un mediu cu alt indice de refracție, viteza și lungimea de undă se modifică, dar frecvența rămâne aceeași. Direcția este dată de legea lui Snell.
Indice de refracție și viteză
Indicele de refracție este n=c/v. Un n mai mare înseamnă o viteză de fază v mai mică în mediu. Frecvența nu se pierde la frontieră.
Legea lui Snell
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
Legea lui Snell este n₁sinθ₁=n₂sinθ₂. Unghiurile se măsoară față de normală. La intrarea într-un mediu cu n mai mare, raza se apropie de normală.
Explorator al legii lui Snell
Calculează θ₂ din n₁sinθ₁=n₂sinθ₂; unghiurile se măsoară față de normală.
Ce rămâne neschimbat la frontieră
La o frontieră staționară, frecvența f este aceeași de ambele părți. Deoarece v=fλ, schimbarea vitezei produce o schimbare a lungimii de undă.
Dispersie și materiale reale
În materiale reale, n depinde de lungimea de undă. Aceasta este dispersia: culorile se refractă la unghiuri ușor diferite, ceea ce permite prismei să separe lumina albă.
Separarea direcției, vitezei și lungimii de undă
Mai întâi determinați viteza prin n=c/v, apoi direcția prin Snell și, la final, lungimea de undă prin λ=v/f.
Exemple rezolvate
1. Din aer în sticlă
θ₁=30,0°, n₁≈1,00, n₂=1,50.
Rezolvare
θ₂≈19,5°.
2. Viteza luminii în apă
n=1,33.
Rezolvare
v≈2,26×10⁸ m/s.
3. Lungimea de undă în sticlă
λ₀=600 nm, n=1,50.
Rezolvare
λ=λ₀/n≈400 nm.