Stel je een lepel voor die in een half glas water is geplaatst. De lepel lijkt te buigen bij de lucht-watergrens. Dit komt omdat de lichtstralen die je ogen bereiken onder het water van richting veranderen wanneer ze de lucht in gaan. Dit fenomeen staat bekend als breking. Er zijn verschillende factoren die bepalen in welke hoek een lichtstraal zal buigen bij het passeren van het ene medium in het andere.

Invalshoek

Als een lichtstraal van het ene medium naar het andere overgaat - bijvoorbeeld van lucht naar glas - loodrecht op het oppervlak tussen de media, het verandert niet van richting, het passeert gewoon door. Als het echter het oppervlak onder een hoek met de loodlijn raakt, verandert het van richting terwijl het in het tweede medium beweegt. De hoek die de lichtstraal maakt met de loodlijn in het eerste medium wordt de invalshoek genoemd. De hoek die de lichtstraal maakt met de loodlijn in het tweede medium wordt de brekingshoek genoemd. De relatie tussen de invalshoek (i) en de brekingshoek (r) wordt gegeven door de wet van Snell: sin (r) /sin (i) = ni /nr, waarbij Ni de brekingsindex van het eerste medium is en nr is de brekingsindex van het tweede medium. Voor een vast paar media staat ni /nr vast. Het is dus duidelijk dat wanneer de invalshoek i verandert, ook de brekingshoek r verandert.

Brekingsindices

Volgens de wet van Snell kun je zien dat de brekingshoek afhankelijk is van de refractiehoek. de verhouding ni /nr van de brekingsindices van de twee media. Als nr groter is dan ni - bijvoorbeeld wanneer licht van lucht (ni = 1,0) naar glas gaat (ni = 1,5) - dan is de brekingshoek kleiner dan de invalshoek, dwz de lichtstraal buigt in de richting van de loodrecht op het oppervlak tussen de twee media wanneer deze het tweede medium binnendringt. Als nr kleiner is dan ni, buigt de lichtstraal die een ander medium binnenkomt, weg van de loodlijn naar het oppervlak tussen de twee media.

Golflengte van licht

De brekingshoek hangt ook af van de golflengte van licht. Zichtbaar licht van verschillende kleuren heeft verschillende golflengten en enigszins verschillende brekingsindices. Het verschil is zo klein dat je het niet ziet wanneer wit licht bijvoorbeeld door een vlakke glasplaat gaat. Maar wanneer wit licht door een prisma passeert en tweemaal wordt gebroken aan de twee oppervlakken, buigt elke kleur in een andere hoek en zie je duidelijk de afzonderlijke kleuren.

Anisotropie

In sommige speciale gevallen , de brekingsindex in een medium kan afhangen van de richting waarin licht door het medium passeert. Bepaalde minerale kristallen hebben twee verschillende brekingsindices in twee richtingen en zijn bekend als dubbelbrekende materialen. Toermalijn is bijvoorbeeld een kristal met twee brekingsindexen: 1.669 en 1.638. Voor deze materialen hangt de brekingshoek af van de richting van de grens tussen de media met de speciale assen van het kristal.