Wokół nas występuje wiele zjawisk optycznych. Są nimi na przykład: tęcze, miraże, zorze polarne, odbicia światła od powierzchni wody. Niektóre z nich zdarzają się̨ bardzo często i łatwo je zaobserwować, inne są̨ wielką rzadkością̨ i trzeba mieć dużo szczęścia, aby je zobaczyć. Wszystkie jednak mogą być równie ciekawe.

Zjawiskiem optycznym możemy nazwać każde zjawisko dotyczące oddziaływania światła z materią. Jednym z podstawowych i powszechnie występujących w przyrodzie zjawisk optycznych jest załamanie światła (inaczej refrakcja światła). Z załamaniem światła mamy do czynienia, gdy przechodzi ono z pewnego ośrodka do innego – na przykład na granicy powietrza i wody. Wraz ze zmianą ośrodka dochodzi najczęściej do zmiany kierunku rozchodzenia się światła. Załamanie światła powoduje szereg ciekawych efektów – na zdjęciach utrwalone zostało złudzenie „przemieszczenia” się części ciała niedźwiedzia polarnego odpoczywającego w wodzie. Możesz także samodzielnie poeksperymentować, umieszczając długopis w szklance z wodą.

Załamanie światła jest wykorzystywane do budowy soczewek stosowanych w okularach, obiektywach aparatów fotograficznych, lunetach i innych przyrządach optycznych. Jest ono także podstawowym zjawiskiem, na którym opiera się̨ działanie pryzmatów. Może ono być ilościowo opisane za pomocą tzw. prawa załamania światła, inaczej zwanego prawem Snelliusa lub prawem Snella. Prawo to wzięło swą nazwę od holenderskiego astronoma i matematyka Willebrorda Snella, zwanego Snelliusem, który jako pierwszy opublikował je w 1621 roku.

Zgodnie z rysunkiem promień padający, biegnący w pierwszym ośrodku, pada na granicę ośrodków, po czym zmienia kierunek (załamuje się) i jako promień załamany biegnie w drugim ośrodku. Prawo załamania mówi, że promienie padający i załamany oraz prostopadła padania leżą w jednej płaszczyźnie (w tym wypadku w płaszczyźnie rysunku), a kąty spełniają następującą zależność:

We wzorze n₁ oznacza współczynnik załamania światła pierwszego ośrodka, n₂ – współczynnik załamania światła drugiego ośrodka, θ₁ – kąt padania, θ₂ – kąt załamania. Warto także pamiętać, że zjawisko załamania światła jest związane z granicą dwóch ośrodków.

Czasem, niesłusznie jest mylone z innym zjawiskiem optycznym, podobnym tylko z nazwy – ugięciem światła (dyfrakcją). Ugięcie ma jednak inną naturę – zachodzi w jednym ośrodku i przebiega w inny sposób, tak więc pomylenie tych zjawisk jest poważnym błędem.

Tekst: dr Jakub Bielecki

Galeria zdjęć