Кут падіння дорівнює куту відбивання .

Експериментально закони заломлення світла були встановлені голландським фізиком В. Снелліусом (1580-1626) лише в першій чверті XVII ст., тобто майже на 2000 років пізніше законів відбивання світла. Сучасну форму цих законів встановив французький вчений Р.Декарт (1596-1650)

1) падаючий і заломлений промені і нормаль, проведена до межі поділу двох середовищ, лежать в одній площині;

2) відношення синуса кута падіння α до синуса кута заломлення β с величина стала і залежить тільки від оптичних властивостей середовищ, які межують між собою; його називають відносним показником заломлення n₂₁ другого середовища відносно першого:

(1)

де n₁ і n₂ - абсолютні показники заломлення першого і другого середовища. Якщо промінь світла падає із вакууму в будь-яке середовище, то відношення називають абсолютним показником заломлення даного середовища.

Абсолютний показник заломлення речовини дорівнює відношенню швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в даному середовищі, тобто тоді

(2)

Отже, відносний показник заломлення дорівнює відношенню швидкості світла в середовищі, в якому світло поширюється до заломлення, до швидкості світла в середовищі, в яке воно переходить після заломлення.

Згідно з теорією Максвелла числове значення швидкості поширен- ня світлових (електромагнітних) хвиль залежить від електричних і маг- нітних властивостей середовища, і її числове значення визначається за формулою

(3)

Оскільки і то

(4)

Для вакууму Порівнявши формули (3) і (4), отримаємо

(5)

Оскільки то Необхідно пам'ятати що діелектрична проникність середовища, яку можна знайти за формулою (5), не збігається з діелектричною проникністю того самого середовища , що розглядається в електростатиці.

При переході світла з оптично густішого середовища в оптично менш густе можна спостерігати цікаве явище: починаючи з деякого кута падіння вся світлова енергія відбивається від межі поділу цих середовищ у середовище більш оптично густіше. Це явище називається повним внутрішнім відбиванням.

Найменший кут, при якому відбувається повне внутрішнє відбивання, називають граничним кутом повного відбивання:

(6)

Враховуючи, що показник заломлення води при кімнатній температурі дорівнює 1,33, отримуємо значення граничного кута повного внутрішнього відбивання для води (для випадку, коли другим середовищем є повітря і ):

або

Для кожної речовини існує власний граничний кут повного внутрішньо- го відбивання. Чим більша оптична густина речовини (тобто, чим більший його абсолютний показник заломлення), тим менший цей кут.