Refraktion
Husk fra forrige kapitel, at lysets hastighed er en konstant i vakuum: 300.000 km/s. Men gennem et medium, som for eksempel luft eller glas, er lysets hastighed altid mindre. Forholdet mellem lysets hastighed i vakuum, c, og dets hastighed i et medium, v, er mediets brydningsindeks, n, det vil sige
Fordi lysets hastighed ændres idet det kommer ind i et medium, bliver lys der kommer ind i glas afbøjet i en vinkel. Størrelsen på denne afbøjning, afhænger af vinkel og mediet brydningsindeks, i dette tilfælde glas. Figur 5.7a, viser et skematisk diagram af lysbølgefronter (en række parallelle bølger), der rammer et medie i en vinkel. Figur 5.7b, viser en faktisk lysstråle passere ind og ud af et medie. Lysstrålen afbøjes, hver gang brydningsindekset ændres. Denne ændring af retning, kaldes refraktion, og er grundlaget for linseteleskopet (se figur 5.3). Fordi teleskopets glaslinse er buet, brydes lys der rammer yderkanterne mere end lys der rammer nær centrum. Forskellen i brydningen, koncentrerer lysstrålerne ind i teleskopet, hvilket bringer dem i et skrapt fokus på teleskopets brændplan og danner et billede.
Figur 5.7 – (a) Lysbølger brydes (afbøjes) når de går ind i et medie, med et højere brydningsindeks (i dette tilfælde glas). De brydes igen, når de går ind i et medie med det lavere brydningsindeks (her luft). (b) Lys fra en grøn laser, brydes som den går ind i og forlader en plastblok.
Refleksion
En anden egenskab ved lys, er refleksion. Når lyset møder et andet medium, i dette tilfælde går fra luft til glas – vil der være en vis mængde af refleksion fra overfladen af det nye medie. Med andre ord, vil noget af lyset ændre sin retning. Det mest almindelige eksempel opstår, med lyset støder på et almindeligt fladt spejl. I dette tilfælde, er vinklen af det indkommende lys (indfaldsvinklen) og vinklen af det udgående lys (udfaldsvinklen) altid lig med hinanden (figur 5.8). Hvad der reflekteres fra spejlet, er en god repræsentation af, hvad der faldt på det, selv om højre og venstre byttes rundt. Det er hvad der gør et fladt spejl perfekt når du skal sætte håret om morgenen.
Figur 5.8 – (a) En stråle af indfaldene lys, skinner på en flad overflade. Den indkomne stråle AB, reflekteres fra overfladen, og bliver reflekteret som strålen BC. Vinklen mellem AB og PB, den vinkelrette til overfladen, er indfaldsvinklen (i). Vinklen mellem BC og PB, er refleksionsvinklen (r). I tilfælde af et fladt spejl, er indfaldsvinklen og refleksionsvinklen (også kaldet udfaldsvinklen), altid lig med hinanden. (b) Lys fra en laserstråle reflekteres fra en flad glasoverflade.
I astronomiske teleskoper, er buede spejle meget nyttige. Spejle med en overflade der buer indad mod det indkomne lys, kaldes konkave, og disse buer kan være sfæriske som en cirkel, eller parabolsk som en parabel. De samme regler for indfald og refleksion, gælder stadig for hver stråle, men i dette tilfælde, kan de reflekterede stråler ikke opretholde den samme vinkel i forhold til hinanden, som de gør ved et fladt spejl. Konkave spejle, vil reflektere strålerne således, at de konvergerer til dannelse af et billede (se figur 5.9). Hvis de indkommende stråler er parallelle, som de er fra en fjern kilde som for eksempel en stjerne, krydser lysstrålerne hinanden i en afstand fra spejlet, kaldet spejlets brændvidde. Parallelle stråler med aksen fra en fjern kilde, mødes ved aksen i et punkt kaldet fokus. På fladen, ved hvilken alle stråler er parallelle, kaldes brændplanet.