Refração

 A figura a seguir mostra o desvio na direção de propagação de uma onda plana de vido à refração, na travessia do meio 1 para o meio 2. A refração ocorre sempre que a onda atravessa a superfície de separação de meios em que a velocidade de propagação da onda é diferente (nesse caso a reflexão também acontece, embora seja pouco perceptível; não a representamos para não sobrecarregara figura).

A figura acima representa a refração de ondas bidimensionais. As frentes de ondas planas s1, separadas pelo comprimento de onda λ 1, propagam-se no meio 1 com velocidade v1. No meio 2, a onda muda sua direção de propagação. As frentes de onda s2 estão agora separadas pelo comprimento de onda λ2 e têm velocidade v2.O raio incidente i e o r aio refratado r mostram essa mudança de direção. O ângulo de incidência θ1, formado pelos raios incidentes com a normal, é diferente do ângulo de refração θ2, formado pelos raios refratados com a normal. A frequência (f) de uma onda é a frequência da fonte que a gerou, por isso, como em toda propagação ondulatória,

ela se mantém constante na refração. Assim, na r efração, se a velocidade de propagação (v) varia quando a onda passa de um meio par a outro, da expressão v 5 λf conclui-se que o comprimento de onda da onda (λ) também varia — v e λ são diretamente proporcionais. O desvio na direção da trajetória só ocorre quando a incidência é oblíqua. Se a onda incide normalmente à superfície de separação dos dois meios, a direção de propagação não sofre desvio, embora haja refração, pois a velocidade de propagação e o comprimento de onda variam:

O desvio pode ser determinado matematicamente pela lei da refração. Ela relaciona o seno do ângulo de incidência (θ1) e a velocidade de propagação da onda incidente (v1) no meio 1 com o seno do ângulo de refração(θ2) e a velocidade de propagação (v2) no meio 2.A expressão matemática da lei da refração é:

Apesar de serem conhecidas como leis, tanto a lei da reflexão como a lei da refração podem ser deduzidas a partir do princípio de Huygens.