Föreställ dig en sked placerad i ett halvt glas vatten. Skedan verkar böja vid luftvattensgränsen. Det beror på att ljusstrålarna når dina ögon från under vattendirektivet när de passerar in i luften. Detta fenomen är känt som brytning. Det finns flera faktorer som bestämmer i vilken vinkel en ljusstråle böjer när den passerar från ett medium till ett annat.

Incidensvinkel

Om en ljusstråle passerar över från ett medium till ett annat - från luft till glas till exempel - vinkelrätt mot ytan mellan media, ändras inte riktningen, den passerar genast. Om det emellertid träffar ytan i vinkel mot det vinkelräta ändras det riktningen när det rör sig in i det andra mediet. Vinkeln som ljusstrålen gör med vinkelrättet i det första mediet kallas incidensvinkeln. Vinkeln som ljusstrålen gör med vinkelrätt i det andra mediet kallas brytningsvinkeln. Relationen mellan infallsvinkeln (i) och refraktionsvinkeln (r) ges av Snells lag: sin (r) /sin (i) = ni /nr, där ni är brytningsindex för det första mediet och nr är brytningsindex för det andra mediet. För ett fast par media är ni /nr fixat. Så det är klart att när infallsvinkeln ändras, ändras också brytningsvinkeln.

Refraktionsindex

Från Snells lag kan du se att refraktionsvinkeln beror på förhållandet ni /nr av brytningsindexen för de två medierna. Om nr är större än ni - till exempel när ljus passerar från luften (ni = 1.0) till glaset (ni = 1.5) - då är brytningsvinkeln mindre än invändningsvinkeln, dvs ljusstrålen böjer sig mot vinkelrätt mot ytan mellan de två medierna när den passerar in i det andra mediet. Om nr är mindre än ni böjer ljusstrålen in i ett annat medium bort från vinkelrätt mot ytan mellan de två medierna.

Våglängd av ljus

Böjningsvinkeln beror också på våglängden av ljus. Synligt ljus av olika färger har olika våglängder och lite olika brytningsindex. Skillnaden är så liten att du inte ser det när vitt ljus passerar genom en platt glasplåt till exempel. Men när vitt ljus passerar genom ett prisma och bryts två gånger på de två ytorna böjer varje färg i en annan vinkel och du kan tydligt se de separata färgerna.

Anisotropi

I vissa speciella fall , brytningsindexet i ett medium kan bero på den riktning i vilken ljus passerar genom mediet. Vissa mineralkristaller har två distinkta brytningsindex längs två riktningar och är kända som dubbelbrytande material. Turmalin är till exempel en kristall med två brytningsindex: 1.669 och 1.638. För dessa material beror vinkeln på brytningen på orienteringen av gränsen mellan media med kristallens speciella axlar.