Stel je een lepel geplaatst in een half glas water. De lepel lijkt te buigen bij de grens van de lucht-water. Dit komt omdat de lichtstralen het bereiken van uw ogen onder het water richting wijzigen als ze in de lucht passeren. Dit verschijnsel heet breking. Er zijn verschillende factoren die onder welke hoek een lichtstraal zal buigen bepalen bij het overgaan van het ene medium naar het andere.
Invalshoek
Als een lichtstraal oversteekt van het ene medium naar het andere--van lucht naar glas bijvoorbeeld--loodrecht op het oppervlak tussen de media, het verandert niet de richting, het passeert rechts. Als, echter, het raakt de oppervlakte onder een hoek t.o.v. de loodlijn, verandert het richting aangezien het zich in het tweede medium beweegt. De hoek die de lichtstraal met de loodlijn in het eerste medium maakt heet de invalshoek. De hoek die de lichtstraal met de loodlijn in het tweede medium maakt heet de hoek van breking. De relatie tussen de invalshoek (i) en de hoek van breking (r) wordt gegeven door de Snell wet: sin(r) / sin(i) = ni/nr, waar ni is de brekingsindex van het eerste medium en nr is de brekingsindex van het tweede medium. Voor een vaste combinatie van media, is ni/nr vastgesteld. Dus het is duidelijk dat wanneer de invalshoek die ik verandert, verandert de r hoek van breking ook.
Brekingsindices
Uit de Snell wet, kunt u zien dat de hoek van breking hangt af van de verhouding ni/nr van de brekingsindices van de twee media. Als nr groter dan ni is--bijvoorbeeld wanneer licht gaat uit de lucht (ni = 1.0) met glas (ni = 1.5)--dan de hoek van breking is kleiner dan de invalshoek, dat wil zeggen, de lichtstraal buigt naar de loodlijn op het oppervlak tussen de twee media zoals het steekt over naar het tweede medium. Als nr kleiner dan ni is, buigt de lichtstraal invoeren van een ander medium uit de buurt van de loodlijn op het oppervlak tussen de twee media.
Golflengte van het licht
De hoek van breking is ook afhankelijk van de golflengte van het licht. Zichtbaar licht van verschillende kleuren hebben verschillende golflengtes en lichtjes verschillende indices van breking. Het verschil is zo klein dat je niet ziet wanneer wit licht door een vlakke plaat van glas bijvoorbeeld loopt. Maar wanneer wit licht door een prisma passeert en tweemaal op de twee oppervlakken is gebroken, elke kleur bochten bij een andere hoek en u kunt duidelijk zien de aparte kleuren.
Anisotropie
De brekingsindex in een medium kan in sommige speciale gevallen afhankelijk van de richting in welke licht passeert het medium. Bepaalde minerale kristallen hebben twee verschillende indices van refractie langs twee richtingen en staan bekend als birefringent materialen. Bijvoorbeeld toermalijn is een kristal met twee brekingsindices: 1.669 en 1.638. Voor deze materialen, is de hoek van breking afhankelijk van de oriëntatie van de grens tussen de media met de speciale assen van het kristal.
