Refrakcija yra bangų lenkimas, kai jos pereina iš vienos terpės į kitą, pasikeitus jų greičiui. Šis reiškinys dažniausiai siejamas su šviesa, bet gali būti taikomas ir garso ar net vandens bangoms. Tai atsitinka, kai bangų seka keliauja link naujos terpės kampu, todėl vienos pusės greitis pasikeičia anksčiau nei kita, todėl ji pasisuka į lėtesnę pusę taip pat, kaip judanti transporto priemonė. viena pusė sulėtėja labiau nei kita. Dėl refrakcijos objektai gali atrodyti pasislinkę ir gali sustiprinti tolimus garsus. Jis dažnai naudojamas šviesos kontekste, pavyzdžiui, lęšiai ir prizmės.
Lūžio rodiklis
Kiekviena terpė, kuria gali judėti bangos, turi lūžio rodiklį, nurodantį, kaip greitai jos skris. Šviesos atveju tai nustatoma padalijus jos greitį vakuume iš greičio toje konkrečioje terpėje. Tai yra santykis tarp terpių greičių, todėl jis nėra matuojamas jokiais vienetais. Lūžio rodiklis paprastai didėja didėjant terpės tankiui: vakuumui jis yra vienas, o visoms žinomoms natūralioms medžiagoms – didesnis nei vienas.
Oro lūžio rodiklis paprastai yra apie 1.00029, tačiau tai kinta priklausomai nuo temperatūros ir slėgio. Vandeniui reikšmė yra apie 1.33, o stiklui apie 1.50 – 1.75, priklausomai nuo tipo. Deimantų lūžio rodiklis yra labai aukštas – 2.417, todėl sukuriamas gerai žinomas putojantis efektas.
Kasdieniai pavyzdžiai
Dažniausias pavyzdys, naudojamas kalbant apie refrakciją, yra šiaudas vandenyje. Įdėjus šiaudelį į vandens stiklinę ir žiūrint iš šono, atrodo, kad jis yra sulūžęs arba sulinkęs. Taip yra dėl oro ir vandens lūžio rodiklių skirtumo. Kadangi vanduo yra tankesnis už orą, atrodo, kad šiaudai sulinksta, nes atspindima šviesa sulėtėja dėl vandens tankio. Dėl šio reiškinio panirę objektai, pavyzdžiui, žuvys, atrodo arčiau paviršiaus, nei yra iš tikrųjų.
Kadangi oro lūžio rodiklis kinta priklausomai nuo temperatūros ir slėgio, tam tikromis sąlygomis objektai gali atrodyti pasislinkę arba iškraipyti. Pažįstama vandens, gulinčio ant kelio karštą dieną, iliuzija yra vienas iš pavyzdžių: tai lūžęs dangaus vaizdas, atsirandantis dėl oro įkaitimo arti kelio dangos. Kartais skirtingos temperatūros ir slėgio oro sluoksniai gali padaryti matomus objektus, esančius virš horizonto – tai vadinama miražu. Skirtingi oro sluoksniai gali sukelti panašius reiškinius su garsu. Tinkamomis sąlygomis tolimi garsai gali atrodyti arti, nes kai kurios garso bangos, iš pradžių sklindančios virš klausytojo, gali būti nulenktos žemyn, padidindamos garsumą.
Dažnesnis pavyzdys yra vaivorykštė, kai saulės šviesą laužo lietaus lašai. Saulės šviesą sudaro skirtingų bangų ilgių arba spalvų šviesos mišinys, o, pavyzdžiui, mėlyna, kurios bangos ilgis yra trumpesnis nei raudonos spalvos. Kai ši šviesa prasiskverbia pro lietaus lašus, trumpesni bangos ilgiai labiau sulenkiami nei ilgesni, padalijant šviesą į skirtingas spalvas.
Naudoja
Dažniausiai refrakcija naudojama lęšiuose ir prizmėse. Lęšis suprojektuotas taip, kad į jį patenkanti šviesa lūžtant būtų sufokusuota link taško, sukuriant padidintą objekto vaizdą. Lęšiai gali būti naudojami žiūronuose ir teleskopuose, norint gauti detalius tolimų objektų vaizdus, arba padidinamuosiuose stikluose ir mikroskopuose, kad būtų galima pamatyti labai mažus objektus, pvz., plika akimi nematomus mikroorganizmus. Prizmė gali būti naudojama šviesai padalyti į skirtingas spalvas taip pat, kaip vandens lašeliai sukuria vaivorykštę, bet suteikia tikslesnį vaizdą, kurį galima naudoti detaliai išanalizuoti šviesos šaltinį.
Snello dėsnis
Refrakcijos reiškinys buvo žinomas bent jau nuo senovės graikų laikų, o daugybė žmonių per istoriją suformulavo įstatymus jam apibūdinti, įskaitant Ibn Sahlį iš Bagdado, kuris 984 m. pateikė labai tikslų aprašymą, kurį jis naudojami lęšiams kurti. Olandų astronomas Willebrord van Roijen Snell 1621 m. sukūrė matematinį dėsnį, kurį vėliau 1637 m. René Descartes’as pakeitė į formulę, pavadintą „Snelio dėsniu“. Jis gali būti naudojamas apskaičiuojant šviesos, praeinančios per dvi skirtingas terpes, lūžio kampą.