brytning (optikk)

Når man ser på en åre som går ned i vannet, ser det ut som den knekker i overflaten. At gjenstander sett gjennom vann, glass og andre gjennomsiktige materialer kan vise seg forskjøvet eller med endret form, er en virkning av lysets brytning.

Lovene for lysbrytning ble utledet av nederlenderen W. Snell (Snellius) i 1621 på grunnlag av en strålekonstruksjon som fortsatt brukes i lærebøker (se figur 1). Retningsforandringen av lysstrålen når den passerer grensen mellom to medier er gitt av Snells lov.

Brytningsloven kan utledes som en egenskap ved all bølgebevegelse (lydbølger, radiobølger med mer). Bølgens hastighet er avhengig av mediets egenskaper (elastisitet, massetetthet, spenning, trykk, permittivitet med mer).

Når en serie av bølger (et bølgetog) treffer et medium med andre egenskaper, vil en del av bølgeenergien reflekteres som et bølgetog med uforandret bølgehastighet og bølgelengde. Resten av bølgeenergien vil transporteres videre som et bølgetog med en annen bølgehastighet, og dermed en annen bølgelengde. Bølgetoget skifter dermed retning (se figur 2).

Brytningsindeksen til et medium er definert som lyshastigheten i vakuum dividert på bølgehastigheten v i mediet, n = c/v. Mer presist er v fasehastigheten i det aktuellet mediet.

Brytningsindeksen er 1,00029 for luft ved normalt trykk og temperatur, 1,333 for vann, 1,5–1,6 for kronglass, 1,6–1,8 for flintglass og 2,287 for diamant. (Alt sammen for gult lys med en bølgelengde på ca. 589 nanometer i luft.)

Brytningsindeksen n er vanligvis større enn 1, men det fins materialer med n < 1 for noen bølgelengder, se lyshastighet. I kunstige materialer, såkalte metamaterialer, trenger ikke n en gang være positiv. Disse vil imidlertid ha tap, slik at brytningsindeksen blir kompleks.

• Snells lov
• lyshastighet
• brytningsindeks
• lys
• optikk
• totalrefleksjon
• Fresnels ligninger