Gdy promień świetlny przechodzi z jednego przezroczystego ośrodka do drugiego o innym współczynniku załamania, to ulega on zjawisku refrakcji czyli załamania (wyjątkiem jest zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia, które jest opisane w dalszej części pracy). Kąt pod jakim promień świetlny się załamie zależy od kąta jego padania na granicę ośrodków oraz od współczynników załamania substancji, przez które przechodzi światło. Promienie padający i załamany należą do tej samej płaszczyzny.
Prawo załamania światła zostało sformułowane przez Snelliusa, stąd często nazywane jest prawem Snella:
gdzie:
α - kąt padania światła, β – kąt załamania światła (obydwa kąty mierzone są od prostej normalnej do granicy ośrodków), n2 – współczynnik załamania materiału do którego światło przechodzi, n1 - współczynnik załamania materiału z którego światło przechodzi.
Ponieważ oraz
, to
.
Prawo załamania światła można więc również zapisać w postaci:
Prawo załamania światła (prawo Snella) – przykład.
Promień świetlny pada od strony próżni na powierzchnię szkła pod kątem 30°. Znajdź:
a) kąt załamania promienia w szkle,
b) kąt pomiędzy promieniami odbitym i załamanym.
Przyjmij, że prędkość rozchodzenia się światła w szkle wynosi v = 2•108 m/s.
Dane: Szukane:
α = 30° β = ?
v = 2•108 m/s γ = ?
c = 3•108 m/s – prędkość światła w próżni (wielkość tablicowa)
Rozwiązanie:
a) Zgodnie z prawem Snella:
b) Z rysunku wynika, że: