brytning – optikk

Brytning 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. Brytning er også kjent som refraksjon. 

At gjenstander sett gjennom vann, glass og andre gjennomsiktige materialer viser seg forskjøvet og 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 bestemt av den relative brytningsindeksen for de to mediene.

Brytningslovene kan utledes som en egenskap ved all bølgebevegelse (bølger på en streng, lydbølger, radiobølger m.m.). Bølgens hastighet er avhengig av mediets egenskaper (elastisitet, massetetthet, spenning, trykk, permittivitet m.m.). 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 (endres fra v_i til v_b), og dermed en annen bølgelengde. Bølgetoget skifter dermed retning (se figur 2). Den relative brytningsindeksen for to gitte medier er lik det omvendte forhold mellom bølgehastighetene i de to mediene (v_b / v_i).

Mediets relative brytningsindeks i forhold til det tomme rom (vakuum) kalles mediets absolutte brytningsindeks. Den 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 natriumslys, som har bølgelengde ca. 589 nm i luft.) For gjennomsiktige stoffer er brytningsindeks alltid større enn 1.