lichtbreking

Lichtbreking is het buigen van licht wanneer het een grens passeert tussen twee media met verschillende optische dichtheid. Dit buigen ontstaat doordat de lichtsnelheid in de media verschilt, waardoor golffronten veranderen van richting bij het grensvlak. De mate van buiging wordt bepaald door de verhouding van de refractieve indices van de twee media.

De wet die dit regelt is Snellius’ wet: n1 sin(theta1) = n2 sin(theta2), waarbij theta1 de invalshoek is en theta2 de brekingshoek, gemeten ten opzichte van de normaal aan het grensvlak. De refractieve index n geeft aan hoe sterk een medium het licht vertraagt ten opzichte van vacuüm (v = c/n). Verschillende golflengten hebben doorgaans verschillende n, wat leidt tot dispersie: wit licht breekt in meerdere kleuren en kan een prisma prismatische spectrum laten zien.

Dispersie verklaart waarom kleuren apart zichtbaar worden in prismatische hoeken of in druppels, wat bijdraagt aan fenomenen zoals regenbogen en kristallenspectra. Een gerelateerd fenomeen is total internal reflection: wanneer licht van een hoger naar een lager n gaat en de invalshoek groter is dan de kritische hoek, wordt het volledig teruggekaatst. Dit principe wordt onder meer benut in glasvezels voor communicatie en in bepaalde optische componenten.

Toepassingen van lichtbreking zijn onder andere brillenglazen en contactlenzen die de correcte invallingspaden voor één op één ogen met hun ogen mogelijk maken, lenzen in camera’s en telescopen, glasvezelcommunicatie, en prisma- of spectrometerinstrumenten die lichtsplitsing en analyse mogelijk maken. Atmosferische breking veroorzaakt schijnbare verschuiving van sterren en mirages aan warme wegen.