Wenn Licht auf die Grenzfläche zwischen zwei Stoffen bzw. Materialien trifft, so wird das Licht zum Teil reflektiert, zum Teil verändert es an der Grenzfläche die Richtung. So entsteht eine Brechung des Lichtes, wenn Licht von einem optisch dichterem Stoff in ein optisch dünneren Stoff gelangt (und natürlich umgekehrt). Man kann sich die Regeln der Lichtbrechung relativ einfach merken:
Eine Lichtwelle, die auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen optischen Dichten (Brechzahlen) trifft, wird gebrochen und reflektiert. Bei diesem Vorgang gilt sowohl das Reflexionsgesetz als auch das sog. Brechungsgesetz (Gesetz von Snellius).
Für den reflektierten Lichtstrahl gilt das Reflexionsgesetz (sin a = sin a `), wonach gilt, dass einfallender Lichtstrahl, reflektierter Lichtstrahl und Einfallslot in der gleichen Ebene liegen und der Einfallswinkel und Reflexionswinkel gleich sind. Für den gebrochenen Lichtstrahl gilt das Brechungsgesetz:
Das Brechnungsgesetz (auch als Gesetz von Snellius bekannt) gibt den Zusammenhang zwischen Ein (a )- und Ausfallswinkel (b ) eines Lichtstrahles und den optischen Dichten der beiden beteiligten Medien wieder.
Ergebnis:
Mit Hilfe des Brechungs- und Reflexionsgesetzes kann man die Richtung der reflektierten bzw. gebrochenen Wellen ermitteln, unter der Voraussetzung, dass man die Richtung der einfallenden Welle und die Brechzahlen na und nb der beiden Medien kennt. Damit ist man aber (noch) nicht in der Lage zu bestimmen, welcher Anteil des Lichts reflektiert und welcher gebrochen wird. Dies lässt sich aber mit Hilfe der Fresnelgleichungen ermitteln.