折射
当电磁波射入一个不同的介质时，它的速度会改变。并且，因为频率并不改变，所以波长一定要改变。
这使得波改变其传播方向（除了当波直射进介质时）：
留意在脉冲之间的距离改变了，但脉冲的频率没有改变。
射入密度较大的介质
射入密度较大的介质时，传播方向角度向法线弯曲。
想象士兵布阵行军：
从平地走到山坡
在一边的士兵先慢下来，
要保持阵型就要改变前进的方向
但如果方向直接（垂直）指向山，方向就不会改变
射入密度较小的介质
射入密度较小的介质时，传播方向角度离开法线弯曲。
这是射入与射出密度较大的介质的情形：
射入密度较大的介质，向法线弯曲
射入密度较小的介质，离开法线弯曲。
因为电磁波回到原来的介质，方向也变回和原来一样！
这是真实景象，光线在塑料块里折射。
塑料比空气密度高，所以进入塑料块时光的方向转向法线，
离开时转离开法线。
由维基百科用户 ajizai 提供
不同形状的介质有奇妙的效果：
光线折射到球的边缘
眼睛用折射来把光线聚焦到眼睛后面：
光线穿过眼球时通过折射聚焦，
投影到眼睛后面的视网膜上。
对光敏感的细胞偵測到光子，
并将其转换为神经上的信号。
影像是倒转的，但这对视觉没有影响！
折射率
真空里的速度与介质里的速度的比称为折射率：
n = c v
其中
- n 是折射率
- c 是真空里的速度
- v 是介质里的速度
折射率越大，速度越慢！
例子：水的折射率是 1.333
所以光在水里的速度比在真空里慢 1.333倍
- 真空里的速度：300,000千米每秒
- 水里的速度：300,000千米每秒 / 1.333 = 225,000千米每秒
以下是一些折射率的数值：
| 介质 | 速度 百万米每秒 |
折射率 n |
|---|---|---|
| 真空 | 300 | 1 |
| 冰 | 228 | 1.31 |
| 水 | 225 | 1.333 |
| 乙醇 | 220 | 1.36 |
| 玻璃 | 205 | 1.46 |
| 橄榄油 | 204 | 1.47 |
| 钻石 | 123 | 2.42 |
临界角
当入射角等于或大于某个角度（叫临界角）时，光线的方向会弯曲到指着内面！
结果是光线全部向内面反射。
这个现象称为全内反射：
 |
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||
| 折射 | 临界角 | 全内 反射 |
例子：水到空气
从水底向水面看，我们会看到水上从水平到水平（180°）的事物被聚焦到一个大约 96°的圆锥形。
在这个 96° 的圆锥外面是（深色的）水底的反射：/p>
海军二级潜水员 Ryan Arnold 仰视
注意水的表面不是完全平坦的，所以有局部涟漪现象。
来玩玩：
试试用折射率 1 = 1，折射率 2 = 1.33，"Down"，"Eye" 来模拟从水底向上看。
斯涅尔定律
我们怎样计算这些角度？用斯涅尔定律：
n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)
这个定律在入射角小于临界角时成立，入射角大于临界角时则是个简单反射：
| n1sin(θ1) = n2sin(θ2) | n1sin(θcrit) = n2 | θ1 = θ1 | ||
| 因为 sin(90°)=1 | 当 θ1 > θcrit | |||
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|
||
| 折射 | 临界角 | 全内 反射 |
例子：空气与水的临界角是多大？
空气的折射率是 1.003，水的折射率是 1.333
临界角是当 θ2 等于 90°
| 开始：: | n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2) | |
| sin(90°) = 1，所以： | n1 sin(θcrit) = n2 | |
| 重排： | sin(θcrit) = n1 n2 | |
| 重排： | θcrit = sin-1( n1 n2 ) | |
| 代入数值： | θcrit = sin-1( 1.003 1.333 ) | |
| 计算： | θcrit = 48.8° |
你也可以把斯涅尔定律写成以下格式（把每边除以 sin(θ1) 和 n2）：
n1 n2 = sin(θ2) sin(θ1)
（小心：n 的值是 "1 除以 2"，但 sin() 的值是 "2 除以 1".)