Те, що при переході з одного середовища в іншу промінь світла заломлюється, багатьом видається дивною примхою природи. Здається незрозумілим, чому світ не зберігає в новому середовищі свого первісного напрямку, а обирає ламаний шлях. Хто так думає, той, певно, з задоволенням дізнається, що промінь світла зазнає, по суті, те ж саме, що відбувається і з марширующей колоною бійців, що перетинає кордон між ґрунтом, зручною для ходьби, і грунтом незручною. Ось що говорить про це Джон Гершель, знаменитий астроном і фізик минулого століття.
“Уявіть собі загін солдатів, що йде по місцевості, розділеною прямий кордоном на дві смуги, з яких одна гладка, рівна та зручна для ходьби, інша - кочковатая, скрутна, так що ходьба по ній не може відбуватися так швидко. Припустимо понад те, що фронт загону складає кут з прикордонною лінією між двома смугами, так що солдати досягають цієї межі не всі одночасно, а послідовно один за іншим. Тоді кожен солдат, переступивши кордон, опиниться на грунті, по якій він не може посуватися так швидко, як до того часу. Він не зможе триматися на одній лінії з іншою частиною шеренги, ще знаходиться на кращому ґрунті, і буде від неї відставати з кожною секундою все більше. Так як кожен солдат, досягаючи кордону, відчуває однакову утруднення в ходьбі, то якщо солдати не порушать ладу, не розсіються, а будуть продовжувати марширувати правильної колоною, вся та частина колони, яка переступила кордон, буде неминуче відставати від решти і складе з нею тому тупий кут в точці перетину кордону. І так як необхідність ходити в ногу, не перебиваючи дороги один одному, змусить кожного солдата крокувати прямо перед собою, під прямим кутом до нового фронту, той шлях, який він пройде по переході кордону, буде, по-перше, перпендикулярний до нового фронту, а по-друге, так ставитися до того шляху, який був би пройдений у разі відсутності уповільнення, як нова швидкість до колишньої".
В малому вигляді ви можете відтворити це наочне подобу заломлення світла у себе на столі. Накрийте половину столу скатертиною і, злегка нахиливши стіл, змусьте скочуватися по ньому пару коліщаток, наглухо посаджених на загальну вісь (наприклад, від зламаного дитячого паровоза або іншої іграшки).
Досвід, який пояснює заломлення світла.
Якщо напрям руху коліс і край скатертини складають прямий кут заломлення шляху не відбувається. Ви маєте в цьому випадку ілюстрацію оптичного правила: промінь, перпендикулярний до площини розділу середовищ, не заломлюється. При напрямку, нахиленому до краю скатертини, шлях коліс изламывается на цьому краю, тобто на кордоні між середовищами з різною швидкістю руху в них. Легко помітити, що при переході з частини столу, де швидкість руху більше (непокрита частина), у ту частину, де швидкість менше (скатертина), напрямок ("промінь") наближається до "перпендикуляру падіння". У протилежному випадку спостерігається видалення від цього перпендикуляра.
З цього можна, між іншим, почерпнути важливу вказівку, вскрывающее сутність даного явища, а саме, що заломлення обумовлена різницею швидкості світла в обох середовищах. Чим більше розходження у швидкості, тим значніше заломлення; так званий "показник заломлення", що характеризує величину зламу променів, є не що інше, як відношення цих швидкостей. Коли ви читаєте, що показник заломлення при переході з повітря у воду є 4/3, то ви, разом з тим, дізнаєтеся, що світ рухається в повітрі приблизно в 1,3 рази швидше, ніж у воді.
А в зв'язку з цим знаходиться і інша повчальна особливість поширення світла. Якщо у разі відображення світловий промінь слід найкоротшим шляхом, то в разі заломлення він обирає якнайшвидший шлях: ніяке інше напрям не призводить промінь так скоро до "місця призначення", як цей зламаний шлях.
