Svjetlost ne putuje istom brzinom u zraku, staklu i vodi. Brzina svjetlosti u zraku je 3 X 10 6 m/s. U vodi je 2,25 × 10 8 m/s, a u staklu 2 x 10 8 m/s. To je zato što je staklo optički gušće od vode, a voda je optički gušća od zraka. Za medij se kaže da je gušći ako se brzina svjetlosti smanjuje, a da je rjeđi ako se brzina svjetlosti povećava.
Svjetlost putuje pravocrtno u mediju. ali kada zraka svjetlosti koja putuje u jednom prozirnom mediju pada koso na površinu drugog prozirnog medija, putuje u drugom mediju ravnom putanjom, ali različitom od svog početnog smjera. Promjena smjera putanje svjetlosti kada ona prelazi iz jednog prozirnog medija u drugi naziva se lom svjetlosti.
Svjetlosna zraka koja pada na površinu koja razdvaja dva medija. \(\angle i\) je upadni kut između upadne zrake i normale, a \(\angle r\) je kut loma između lomljene zrake i normale. Devijacija je kut između smjera lomljene zrake i smjera upadne zrake. Prema tome, \(\angle\delta\) = \(\mid \angle i - \angle r \mid\)
Lom svjetlosti pokorava se dvama zakonima poznatim kao Snellovi zakoni loma.
\(\mu = \frac{3 X 10 ^8ms^{-1}}{2.25 X 10 ^8 ms{-1}} = \frac{4}{3} = 1.33\)
Napomena: nijedan medij ne može imati indeks loma manji od 1.
Indeks loma (µ) nekih uobičajenih tvari
| Tvari | µ | Tvari | µ |
| Vakuum | 1.00 | Zrak | 1.00 |
| Led | 1.31 | Voda | 1.33 |
| Alkohol | 1.37 | Glicerin | 1.47 |
| Obicno staklo | 1.5 | Kerozin | 1.41 |
Pitanje 1: Koji su uvjeti da svjetlosna zraka prođe bez odstupanja pri lomu.
Rješenje: Postoje dva uvjeta - (1) kada je upadni kut jednak 0. (2) Kada je indeks loma oba medija isti.
Načelo reverzibilnosti Ako je indeks loma medija 2 u odnosu na medij 1 \(_1\mu_2= \frac{sin \ i}{sin \ r}\) , a indeks loma medija 1 u odnosu na medij 2 tada je \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) , zatim \(_1\mu_2 \times _2\mu_1 = 1\) ili možemo reći \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) |
Pitanje 1: Ako je indeks loma stakla u odnosu na zrak 3/2, koliki je onda indeks loma zraka u odnosu na staklo?
Rješenje: a µ g = 3/2, dakle g µ a je \(\frac{1}{^3/_2} = \frac{2}{3}\) .
Brzina: Kada se zraka svjetlosti lomi iz rjeđeg u gušće medije, brzina svjetlosti se smanjuje, a ako se lomi od gušćeg u rjeđi medij, brzina svjetlosti se povećava.
Frekvencija: Frekvencija svjetlosti ovisi o izvoru svjetlosti pa se ne mijenja lomom.
Valna duljina: brzina svjetlosti v u mediju, valna duljina svjetlosti λ u tom mediju i frekvencija svjetlosti f povezani su kao v = fλ.
Kada svjetlost prelazi iz rjeđeg u gušći medij, valna duljina se smanjuje, a kada svjetlost prelazi iz gušćeg medija u rjeđi medij valna duljina se povećava.
(1) Čini se da je dubina vode u posudi, gledano iz zraka, manja
Prava dubina je OS. Zraka svjetlosti koja počinje iz točke O pada okomito na površinu vode i zraka, putuje ravno duž SA. Druga zraka OQ pada na površinu voda-zrak u točki Q kada prelazi u zrak, savija se od normalnog NQ i ide duž puta QT. Kada se zraka QT proizvodi natrag, dvije lomljene zrake susreću se u točki P. Dakle, P je slika O. Stoga se promatraču čini da je dubina posude SP umjesto SO zbog loma svjetlosti iz vode u zrak .
(2) Rani izlazak i kasni zalazak sunca
(3) Miraž u pustinji
Ponekad se u pustinjama vidi obrnuta slika stabla koja daje lažan dojam vode ispod stabla. Ovo se zove fatamorgana. Uzrok fatamorgane je zbog loma svjetlosti. Kao i u pustinji, pijesak se vrlo brzo zagrijava, pa se sloj zraka koji je u dodiru s pijeskom zagrijava. Zbog toga je zrak blizu tla topliji od gornjih slojeva zraka. Drugim riječima, gornji slojevi su gušći nego ispod njih! Kada sunčeva zraka nakon odbijanja od vrha stabla putuje od gušćeg do rjeđeg sloja, savija se od normale. Tako se kod loma na površini razdvajanja uzastopnih slojeva svaki put kad se kut loma povećava, a kut upada zraka koji ide od gušće prema rjeđim također raste sve dok ne dosegne 90°. Daljnjim povećanjem upadnog kuta od gušćeg prema rjeđem sloju dolazi do potpune refleksije i sada reflektirana svjetlost putuje od rjeđeg prema gušćem mediju pa se pri svakom lomu savija prema normali. Kada dođe do promatračevog oka, vidi se obrnuta slika stabla.
Kada upadna zraka AB padne na staklenu ploču, ona upada na točku upada B. Zraka AB ulazi iz zraka u staklo, pa se savija prema normali i slijedi put BC. Kada lomljena zraka BC ponovno udari u staklenu površinu u točki C, ona se savija od normale dok zraka putuje od stakla do zraka i prati putanju CD. Emergentna zraka CD je paralelna s upadnom zrakom AB. Tako su izlazna zraka i upadna zraka u istom smjeru, ali su bočno pomaknute.
Prizma je prozirni medij omeđen s pet ravnih površina trokutastog presjeka. Dvije suprotne površine prizme su identični trokuti dok su ostale tri plohe pravokutne i nagnute jedna na drugu.
Kada svjetlosna zraka jedne boje padne na nagnutu površinu prizme, upadna zraka PQ pada na lice prizme, putuje od zraka do stakla pa se savija prema normali i putuje kroz put QR. Kada lomljena zraka QR udari u lice prizme u R, događa se još jedan lom. Sada zraka QR ulazi iz stakla u zrak tako da se savija od normale i putuje u smjeru RS. Dakle, prolaskom kroz prizmu svjetlosna zraka se savija prema bazi prizme.
