Imagine una cuchara colocada en medio vaso de agua. La cuchara parece doblarse en el límite aire-agua. Esto se debe a que los rayos de luz que llegan a los ojos desde debajo del agua cambian de dirección cuando pasan al aire. Este fenómeno se conoce como refracción. Hay varios factores que determinan en qué ángulo se curvará un rayo de luz al pasar de un medio a otro.

Ángulo de incidencia

Si un rayo de luz cruza de un medio a otro - del aire al vidrio, por ejemplo, perpendicular a la superficie entre los medios, no cambia de dirección, pasa directamente. Sin embargo, si golpea la superficie formando un ángulo con respecto a la perpendicular, cambia de dirección a medida que se mueve hacia el segundo medio. El ángulo que hace el rayo de luz con la perpendicular en el primer medio se llama ángulo de incidencia. El ángulo que hace el rayo de luz con la perpendicular en el segundo medio se llama ángulo de refracción. La relación entre el ángulo de incidencia (i) y el ángulo de refracción (r) viene dada por la ley de Snell: sin (r) /sin (i) = ni /nr, donde ni es el índice de refracción del primer medio y nr es el índice de refracción del segundo medio. Para un par fijo de medios, ni /nr es fijo. Entonces, está claro que cuando el ángulo de incidencia i cambia, el ángulo de refracción también cambia.

Índices refractivos

Según la ley de Snell, se puede ver que el ángulo de refracción depende de la relación ni /nr de los índices de refracción de los dos medios. Si nr es mayor que ni, por ejemplo cuando la luz pasa del aire (ni = 1.0) al vidrio (ni = 1.5), entonces el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia, es decir, el rayo de luz se inclina hacia el perpendicular a la superficie entre los dos medios cuando cruza al segundo medio. Si nr es más pequeño que ni, el rayo de luz que entra en otro medio se aleja de la perpendicular a la superficie entre los dos medios.

Longitud de onda de luz

El ángulo de refracción también depende de la longitud de onda de luz. La luz visible de diferentes colores tiene diferentes longitudes de onda y índices de refracción ligeramente diferentes. La diferencia es tan pequeña que no la ves cuando la luz blanca pasa a través de un plato de vidrio plano, por ejemplo. Pero cuando la luz blanca pasa a través de un prisma y se refracta dos veces en las dos superficies, cada color se dobla en un ángulo diferente y se pueden ver claramente los colores por separado.

Anisotropía

En algunos casos especiales , el índice de refracción en un medio puede depender de la dirección en que la luz pasa a través del medio. Ciertos cristales minerales tienen dos índices distintos de refracción a lo largo de dos direcciones y se conocen como materiales birrefringentes. Por ejemplo, la turmalina es un cristal con dos índices de refracción: 1.669 y 1.638. Para estos materiales, el ángulo de refracción depende de la orientación del límite entre los medios con los ejes especiales del cristal.