เนื้อหา
ลองนึกภาพช้อนที่วางในน้ำครึ่งแก้ว ดูเหมือนว่าช้อนจะโค้งงอที่ขอบน้ำและอากาศ นี่เป็นเพราะแสงจากแสงส่องถึงดวงตาของคุณจากใต้ทิศทางการเปลี่ยนแปลงของน้ำเมื่อมันผ่านไปในอากาศ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการหักเห มีปัจจัยหลายอย่างที่กำหนดว่ามุมของรังสีแสงจะโค้งงอเมื่อผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
มุมของอุบัติการณ์
หากแสงรังสีตัดผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังสื่ออื่น - จากอากาศสู่กระจกเช่น - ตั้งฉากกับพื้นผิวระหว่างสื่อมันจะไม่เปลี่ยนทิศทางมันจะผ่านไปทางขวา อย่างไรก็ตามหากมันกระทบพื้นผิวในแนวตั้งฉากกับฉากตั้งฉากมันจะเปลี่ยนทิศทางเมื่อมันเคลื่อนที่ไปสู่ตัวกลางที่สอง มุมที่รังสีของแสงตั้งฉากกับสื่อในฉากแรกเรียกว่ามุมของการตกกระทบ มุมที่รังสีแสงทำกับฉากตั้งฉากในตัวกลางที่สองเรียกว่ามุมหักเห ความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบ (i) และมุมหักเห (r) กำหนดโดยกฎหมายของ Snells: sin (r) / sin (i) = ni / nr โดยที่ ni เป็นดัชนีหักเหของสื่อกลางและ nr คือ ดัชนีการหักเหของสื่อที่สอง สำหรับสื่อคู่คงที่ ni / nr จะได้รับการแก้ไข ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าเมื่อมุมตกกระทบ i เปลี่ยนมุมการหักเห r ก็เปลี่ยนเช่นกัน
ดัชนีหักเห
จากกฎหมายของสเนลล์คุณจะเห็นว่ามุมการหักเหนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วน ni / nr ของดัชนีการหักเหของสองสื่อ หาก nr มากกว่า ni - ตัวอย่างเช่นเมื่อแสงผ่านจากอากาศ (ni = 1.0) ไปยังแก้ว (ni = 1.5) - จากนั้นมุมการหักเหจะมีขนาดเล็กกว่ามุมตกกระทบนั่นคือรังสีแสงโค้งไปทาง ตั้งฉากกับพื้นผิวระหว่างสื่อทั้งสองขณะที่มันผ่านไปสู่สื่อที่สอง หาก nr มีขนาดเล็กกว่า ni แสงรังสีที่เข้ามาในตัวกลางอื่นจะโค้งงอจากแนวตั้งฉากกับพื้นผิวระหว่างสื่อทั้งสอง
ความยาวคลื่นของแสง
มุมการหักเหยังขึ้นกับความยาวคลื่นของแสงด้วย แสงที่มองเห็นได้ของสีที่ต่างกันมีความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและดัชนีการหักเหที่แตกต่างกันเล็กน้อย ความแตกต่างนั้นเล็กมากจนคุณไม่เห็นเมื่อแสงสีขาวส่องผ่านแผ่นกระจกแบน แต่เมื่อแสงสีขาวผ่านปริซึมและหักเหสองครั้งที่พื้นผิวทั้งสองสีแต่ละโค้งในมุมที่แตกต่างกันและคุณสามารถเห็นสีแยกต่างหากอย่างชัดเจน
anisotropy
ในบางกรณีดัชนีการหักเหของแสงในตัวกลางสามารถขึ้นอยู่กับทิศทางที่แสงผ่านตัวกลาง ผลึกแร่บางชนิดมีดัชนีการหักเหสองแบบที่แตกต่างกันไปตามสองทิศทางและเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นวัสดุไบรฟิงท์ ตัวอย่างเช่นทัวร์มาลีนเป็นคริสตัลที่มีดัชนีหักเหสองดัชนีคือ 1.669 และ 1.638 สำหรับวัสดุเหล่านี้มุมของการหักเหขึ้นอยู่กับการวางแนวของขอบเขตระหว่างสื่อที่มีแกนพิเศษของคริสตัล