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Rifrazione< Riflessione | Indice | Riflessione totale > Lo stesso genere di ragionamento può essere applicato alla rifrazione, che regola il percorso della luce quando attraversa la superficie di separazione tra due mezzi trasparenti. In realtà la luce si propaga in tutti i mezzi tranne i metalli, che sono specchi completamente riflettenti. Al contempo una parte della luce incidente in genere si riflette (basti pensare al riflesso sui vetri). La luce trasmessa viene rifratta, ossia cambia direzione. È facile intuire il fenomeno: il fronte d'onda si comporta come la riga di un reparto di soldati che marciano in una direzione a velocità costante. Se incontrano perpendicolarmente un campo fangoso in cui la marcia è rallentata, le righe si avvicinano tra loro nel fango, a causa della minor velocità. In analogia, la lunghezza d'onda diminuisce nel mezzo in cui la velocità di fase è minore. L'animazione qui sotto mostra la stessa cosa con i fronti d'onda che incidono di sbieco su una separazione verticale  Rifrazione di un onda con illuminazione radente. Le ombre mostrano i fronti d'onda. A sinistra la velocità di fase è maggiore, mentre a destra della linea verticale di separazione l'onda rallenta e devia. Se ora la direzione di marcia forma un angolo minore di {$\pi/2$} con il confine del fango, i soldati di una riga ci arrivano a tempi diversi. Di conseguenza la direzione di marcia viene deflessa nel nuovo mezzo. Mostriamolo con il principio di Huygens. La figura mostra la superficie di separazione orizzontale tra due mezzi. La velocità della luce è diversa, {$c_1>c_2$} rispettivamente nel mezzo superiore e inferiore.  A sinistra il fronte d'onda rosso AB corrisponde al raggio AC tratteggiato, nel mezzo superiore. Da A, viaggiando interamente nel mezzo superiore la luce genera un ondina di Huygens di raggio {$c_1T=\lambda_1$}, maggiore del raggio {$c_2T=\lambda_2$} dell'ondina corrispondente generata da B nel mezzo inferiore. Il fronte d'onda nel secondo mezzo deve passare per C ed essere tangente alla sfera centrata in B (linea verde). A destra il raggio rosso viene rifratto nel raggio verde. Consideriamo i due triangoli rettangoli ABC e BCD, che hanno l'ipotenusa BC, supponiamo lunga {$l$}, in comune e i cateti opposti agi angoli indicati pari proprio ai raggi delle onde di Huygens. Quindi {$$\begin{align*}l\sin\theta_i &= c_1 T \\l\sin\theta_r &= c_2 T\end{align*}$$} Dividendo membro a membro le due equazioni e moltiplicando entrambi i membri per una velocità di riferimento, ad esempio la velocità della luce nel vuoto {$c$}, si ottiene la legge di Snell {$$\begin{equation} n_1 \sin\theta_i = n_2 \sin \theta_r\end{equation}$$} in cui si è definito indice di rifrazione del mezzo 1 o 2 il rapporto adimensionale {$$\begin{equation} n_{1,2} = \frac c {c_{1,2}}\end{equation}$$} che è una prorietà specifica del mezzo. La legge mostra che il raggio luminoso si avvicina alla normale nel mezzo otticamente più denso, ossia con velocità di fase inferiore. < Riflessione | Indice | Riflessione totale > |