Khúc xạ

Khúc xạ là thuật ngữ thường dùng để chỉ hiện tượng ánh sáng đổi hướng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau.

Mở rộng ra, đây là hiện tượng đổi hướng đường đi của bức xạ điện từ, hay các sóng nói chung, khi lan truyền trong môi trường không đồng nhất.

Định luật Snell

Khúc xạ của sóng, giải thích theo quan điểm của Huygens.

Công thức đặc trưng của hiện tượng khúc xạ, còn gọi là định luật Snell hay định luật khúc xạ ánh sáng có dạng:

${sin(i) \over sin(r)}={n_2 \over n_1}$

với:

• i là góc giữa tia sáng đi từ môi trường 1 tới mặt phẳng phân cách và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường.
• r là góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách ra môi trường 2 và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách hai môi trường.
• n₁ là chiết suất môi trường 1.
• n₂ là chiết suất môi trường 2.

Tỉ số ${n_2 \over n_1}$ không thay đổi, phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1). Nếu tỉ số này lớn hơn 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1. Ngược lại nếu tỉ số này nhỏ hơn 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.

Lưu ý: Trong trường hợp tỉ số $\frac{n_2}{n_1} < 1$, để xảy ra hiện tượng khúc xạ thì góc tới phải nhỏ hơn góc khúc xạ giới hạn:

$i<i_{gh}=arcsin(\frac{n_2}{n_1})$,

nếu nó lớn hơn góc khúc xạ giới hạn, thì sẽ không có tia khúc xạ, thay vào đó sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Lịch sử

Hiện tượng khúc xạ được giải thích lần đầu tiên thành công trong lịch sử thế giới bởi lý thuyết sóng ánh sáng của Christiaan Huygens vào thế kỷ 17.