Işığın kırılması

Kırılma indisi

n boyutsuzdur. Görünür ışık için havada yaklaşık 1, suda ve camda daha büyüktür. Daha büyük n, v=c/n nedeniyle daha düşük faz hızı demektir.

Sınırda frekans kaynağın belirlediği değerde kalır. v=fλ olduğundan hız değişirse dalga boyu değişir.

Snell yasası

n₁sinθ₁=n₂sinθ₂. Açılar yüzeyden değil yüzey normalinden ölçülür.

Işık daha büyük n'li ortama girerse normale yaklaşır; daha küçük n'li ortama geçerse normalden uzaklaşır.

Yön neden değişir

Eğik gelen bir dalga cephesinin farklı bölümleri ara yüze farklı zamanlarda ulaşır. İlk giren bölüm önce hız değiştirir ve dalga cephesi dönerek yeni bir doğrultu alır.

Aynı sonuç ileri düzeyde Fermat ilkesiyle de elde edilir.

Dispersiyon

n dalga boyuna bağlıdır. Normal dispersiyonda mor ışığın n değeri kırmızıdan daha büyük olduğundan mor daha fazla kırılır.

Prizmada beyaz ışığın renklere ayrılması bu nedenle olur. Tek bir n değeri tüm spektrumu tam tanımlamaz.

Kritik açı

Işık büyük n'den küçük n'ye geçerken sinθ_c=n₂/n₁ ile kritik açı tanımlanır. Daha büyük geliş açıları için tam iç yansıma gerçekleşir.

Optik fiberler çekirdek-kılıf indis farkını kullanır; yalnızca 'cam olması' yeterli açıklama değildir.

Sonuç kontrolü

Hesaptan önce ışının normale yaklaşıp uzaklaşacağını tahmin edin. sinθ₂>1 çıkıyorsa toplam iç yansıma koşulunu kontrol edin.

Ara yüzde frekans değişmez; kaynağı değiştirmeden f'nin keyfi biçimde değiştiği bir çözüm fiziksel değildir.

Gerçek sınırlar

Snell yasası homojen, izotropik ortamlar ve keskin arayüz varsayar. n değeri uzayda kademeli değişirse ışın sürekli eğilebilir; anizotropik kristallerde çift kırılma görülebilir.

Bir mercekte kırılma iki eğri yüzeyde gerçekleşir. Odaklanma, yüzey geometrisi ile indis farkının ortak sonucudur.

Çözümlü örnek