Brytning av lys vil si at lyset endrer retning ved overgangen fra ett medium til et annet, for eksempel fra luft til vann.
Brytning er ikke en egenskap bare ved lys, men ved all bølgebevegelse i overgangen fra ett medium til et annet.
Figur 1. Lysstrålen SC treffer en vannflate og blir spaltet i en reflektert stråle CR og en brutt stråle CD. En linje vinkelrett på grenseflaten i punktet C kalles innfallsloddet, og vinkelen mellom innfallsloddet og den innfallende strålen kalles innfallsvinkelen (i). Planet gjennom innfallsloddet og den innfallende strålen kalles innfallsplanet. Vinkelen mellom innfallsloddet og den brutte strålen kalles brytningsvinkelen (b). Snells lov sier da: 1. Innfallende og brutt stråle ligger i innfallsplanet, på hver sin side av innfallsloddet. 2. Vinklene tilfredsstiller ni · sin i = nb sin b, der ni er brytningsindeksen til mediet ved innfallende stråle, og nb er brytningsindeksen til mediet ved brutt stråle. Hvis brytningsvinkelen er mindre enn innfallsvinkelen, sier vi at det andre mediet er optisk tettere enn det første (nb > ni). Brytningslovene på denne formen forutsetter at mediene har de samme optiske egenskapene i alle retninger (at de er optisk isotrope).
Brytning 1 av Kunnskapsforlaget. Gjengitt med tillatelse
Figur 2. Et tog av bølger forplanter seg i retning SC med bølgehastighet vi og bølgelengde λi (bølgelengden er avstanden mellom to bølgetopper). I det andre mediet er bølgehastigheten (vb) mindre, og følgelig er også bølgelengden (λb) mindre. Bølgetoget som helhet skifter dermed retning og forplanter seg nå i retning CD.
Brytning 2 av Kunnskapsforlaget. Gjengitt med tillatelse
Brytning av lys
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.
Brytning ved bølgebevegelse
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).
Brytningsindeks
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.
Kommentarer
10. oktober 2014 skrev Henriette Justad
Hei
Det står i teksten se figur 1?
Det hadde vært fint å kunne se en figur på dette.
25. juni 2015 svarte Andreas Tjernshaugen
Hei, takk for kommentar og beklager alt for sent svar. Det tok sin tid, men nå har vi fått på plass figurene!
Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?
Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.
Du må være logget inn for å kommentere.