Bangos lūžis

Šiaudelis stiklinėje atrodo lūžęs dėl refrakcijos reiškinio.

Bangos lūžis arba refrakcija – fizikoje, optikoje – bangos fronto sklidimo krypties pakitimas, keičiantis jos sklidimo greičiui. Dažniausia bangos greičio kitimo priežastis – aplinkos pasikeitimas. Labiausiai paplitę refrakcijos pavyzdžiai – šviesos bangų lūžimas, nors būdinga viso tipo bangoms (pvz., garsui, vandeniui).

Lūžęs spindulys – spindulys, sklindantis antrąja aplinka. Kampas, kurį sudaro lūžęs spindulys ir statmuo aplinkų ribai, kertantis lūžimo tašką, vadinamas lūžio kampu (čia jis žymimas β). Kritimo kampas – kampas, kurį sudaro kritęs spindulys su statmeniu aplinkų ribai, pakeltu iš lūžimo taško (čia žymimas α). Lūžimo taškas yra kritusio ir lūžusio spindulių susikirtimo taškas, esantis dviejų aplinkų riboje.

Šviesos lūžio dėsniai

Spindulių lūžis dviejų aplinkų riboje

Refrakcija vandenyje. Juodas stačiakampis – tai pieštukas. Šviesus stačiakampis atitinka matomą pieštuko padėtį. (X) atrodo tarsi būtų (Y) padėtyje, aukščiau nei (X).

Pirmasis dėsnis teigia jog:

krintantysis spindulys, lūžęs spindulys ir per susikirtimo tašką nubrėžtas statmuo terpes skiriančiam paviršiui yra vienoje plokštumoje.

Antrasis yra Snelio dėsnis:

jei šviesa pereina iš medžiagos, kurios absoliutinis lūžio rodiklis n₁ (fazinis greitis v₁) į medžiagą, kurios absoliutinis lūžio rodiklis n₂ (fazinis greitis v₂), tai kritimo (α) ir lūžio (β) kampų sinusų santykis dviem medžiagoms yra pastovus dydis:

${\frac {\sin {\alpha }}{\sin {\beta }}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}=n$

Čia n – antrosios aplinkos lūžio rodiklis pirmosios atžvilgiu. Aplinkos lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu, vadinamas absoliutiniu lūžio rodikliu. Jis parodo kiek kartų šviesos greitis (c) vakuume didesnis už fazinį šviesos greitį v toje medžiagoje (n=c/v).

Aplinka, kurioje šviesos greitis (fazinis) mažesnis, vadinama optiškai tankesne, kurioje didesnis – optiškai retesne. Pavyzdžiui, oras yra optiškai retesnė aplinka, palyginus su stiklu arba vandeniu.

Pereinant šviesai iš optiškai retesnės į optiškai tankesnę aplinką, kritimo kampas yra didesnis už lūžimo kampą. Ir atvirkščiai – iš optiškai tankesnės į optiškai retesnę – kritimo kampas mažesnis už lūžio kampą.

Snelio dėsnį eksperimentiškai nustatė W. Snell 1621 m., o teoriškai jį įrodė Renė Dekartas 1630 m.