斯涅爾折射定律
當光從一種透明介質進入另一種透明介質時，會在交介面處發生偏折——這種現象稱為折射。當光進入密度較大（光密）的介質時，會向法線（垂直於介面的假想直線）方向偏折；當光進入密度較小（光疏）的介質時，則會偏離法線方向。
公式
n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂
- n₁ — 折射率 (unitless): 第一種介質使光速減慢的程度
- θ₁ — 入射角 (°): 入射光線與法線之間的夾角
- n₂ — 折射率 (unitless): 第二種介質使光速減慢的程度
- θ₂ — 折射角 (°): 折射光線在第二種介質中與法線之間的夾角
解題示例
一束光沿著某未知液體表面掠射入射，入射角為九十度（與法線夾角），在液體內部折射後與法線成三十度角。求該液體的折射率。
- n₁ = 1（空氣）
- θ₁ = 90°
- θ₂ = 30°
- n₂ = (n₁ · sin θ₁) / sin θ₂
- n₂ = (1 · sin 90°) / sin 30° = (1 × 1) / 0.5
n₂ = 2
自我檢測
這種液體的折射率為2。當液體內部的光線射向介面、試圖射出到空氣中時，發生全反射的臨界角的正弦值是多少？
- 正確答案: 0.5
- 2
- 1
回答正確！sin θc = n₁ / n₂ = 1 / 2 = 0.5，對應的臨界角為30度。
現在假設這種液體密度更大，折射率變為4而不是2。光同樣以九十度掠射入射。與之前相比，折射光線是更靠近法線，還是更遠離法線？
- 更遠離法線
- 正確答案: 更靠近法線
- 沒有變化
沒錯——密度更大的介質使光線偏折更多：sin θ₂ = 1 / 4 = 0.25，比之前得到的30度對應的角度更小。
在哪裡能看到
插在玻璃杯水中的鉛筆，看起來像在水面處折斷了；而泳池的實際深度，也比從池畔看起來的更深——這兩者都是光從水穿越到空氣時發生偏折的結果。飲料裡的吸管從側面看也在玩同樣的把戲：水面以上指向一個方向，水面以下卻指向另一個方向。
常見誤解
方向上的疏忽：光進入光密介質時是「向法線偏折」——折射率越大，會把 sin θ₂ 拉得越小（以掠射入射進入 n = 4 的介質時，sin θ₂ = 1/4 = 0.25），所以光線是更貼近法線，而不是更偏離法線。另外，全反射只往一個方向發生：只有想從光密介質逃往光疏介質的光才會發生全反射，而臨界角的正弦值就只是兩個折射率的比值，sin θc = n₂ / n₁——折射率 2 的介質射向空氣時，1/2 = 0.5。
關聯知識
折射是整個光學單元裡任勞任怨的主力：透鏡說穿了只是一塊形狀經過設計的玻璃，讓彎曲的表面依這條定律折射每一道光線，使它們匯聚於同一點；而同樣的偏折，接下來會在面鏡的孿生方程式中負責成像。就物理本質而言，光之所以偏折，是因為它在光密介質中速度變慢——這正是波動單元裡的那條波動關係式：用速度換來了方向。