اگر دستمان را زیر آب ببریم مطمئناً در تصویر آن نسبت به بخشی که در آب نیست انحراف می‌بینیم. اگر در استخر آب، کف استخر را مشاهده کنیم، احساس می‌کنیم عمق آب کمتر از آن چیزی است که گفته شده است. همه‌ی این‌ها یک پدیده‌ی فیزیکی به نام شکست نور را بیان می‌کنند که در این بخش به بیان این پدیده می‌پردازیم.

شکست نور یک پدیده اپتیکی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی (مانند لامپ، خورشید و ستارگان) به خاطر تغییر سرعتی که برای آن در دو محیط با ضریب شکست متفاوت رخ می‌دهد دچار تغییر مسیر می‌شود؛ لذا هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است. سرعت نور در محیط‌ های شفاف مختلف یکسان نیست، به طوری که بیشترین سرعت آن در خلاء (یا تقریباً هوا) بوده و برابر 300000 کیلومتر بر ثانیه است.

در محیط‌ های دیگر مثل آب، شیشه و … سرعت نور کمتر از این مقدار است؛ لذا هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر می‌نماید و با افزایش غلظت سرعت کاهش پیدا می کند و بر عکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است. وقتی نور از محیط‌های شفاف مختلف عبور می‌كند، رفتار آن تغییر می‌كند. در این بخش می‌خواهیم رفتار نور در محیط‌ های شفاف مختلف را بررسی كنیم. هنگامی که نور به یک محیط شفاف وارد یا از آن خارج می‌شود ممکن است پرتوهای نور شکست یابند و اثرهای جالب و گاهی زیبا را پدید آورند.

مثلاً اگر به یک سکه در ته لیوانی پر از آب نگاه کنید سکه بالاتر از محل واقعی خود به نظر می‌رسد یا وقتی که یک قاشق را به طور مایل در لیوان آب فرو می‌برید آن را در محل ورود به آب شکسته می‌بینید. برعکس اگر جسم در هوا باشد و از محیط غلیظ به آن نگاه کنیم جسم دورتر به نظر می‌رسد. اگر به کف یک استخر نگاه کنید عمق آب کمتر از عمق واقعی به نظر می‌رسد، اگر در راستای نزدیک به خط قائم به کف استخر پر از آبی به عمق 5 متر نگاه کنید عمق آن تقریباً 4 متر به نظر می‌رسد.

کاربردهای شکست نور

با استفاده از پدیده‌ی شکست نور می‌توان نور سفید یا نورهای مخلوط از چندین طول موج را به امواج تشکیل دهنده آن تجزیه نمود. اساس این پدیده متفاوت بودن سرعت نور در محیط‌های شفاف بر حسب طول موج نور است، به این ترتیب که هرچه طول موج بیشتر باشد سرعت نور در آن محیط نیز بیشتر خواهد بود.

بنابراین نورهای مختلف با طول موج‌های مختلف مسیرهای متفاوتی را طی کرده و دچار شکست‌های متفاوتی می‌شوند. نتیجه این عمل جدا شدن امواج با طول موج‌های متفاوت از یکدیگر خواهد بود. این پدیده را می‌توان به ‌طور طبیعی در رنگین کمان مشاهده کرد. قطرات آب باران نور خورشید را به طول موج‌های مختلف تجزیه می‌کنند و رنگین کمان در آسمان مشاهده می‌شود.