La réfraction de la lumière
Tous les milieux ont leurs propres indices de réfraction. Lorsque la lumière traverse un milieu avec un indice de réfraction différent, elle est déviée, c'est ce qu'on peut voir dans notre expérience qui met en évidence la réfraction de la lumière.
Le phénomène de propagation rectiligne de la lumière
Ce phénomène signifie que la lumière se propage en ligne droite dans l'eau et dans l'air.
Ce qu'on observe est le changement de direction brutal du faisceau lumineux lorsqu'il traverse la surface qui sépare l'eau et l'air, d'où l'impression que la tige soit cassée.
Les lois de Descartes
Premièrement, le rayon réfracté est dans le plan d’incidence. Grâce à la loi de Descartes, on peut calculer l'angle de réfraction avec la relation : n1 x sin i1 = n2 x sin i2 avec l’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2 et n1 l’indice de réfraction du milieu 1 et n2 l’indice de réfraction du milieu 2.
Ce tableau présente les indices de réfractions des différents milieux transparents.
Milieu air
Milieu eau
La lumière change de direction lorsqu'elle rencontre un milieu différent de celui dans lequel elle se propage. La trajectoire de la lumière peut également être dévié du aux changements de température.