Taittuminen

Taittuminen eli refraktio tarkoittaa fysiikassa aaltoliikkeen suunnan muuttumista kahden eri faasin rajapinnassa. Tulo- ja taitekulma ovat erisuuret sen mukaan, mitkä ovat faasien taitekertoimet. Nämä kulmat määritellään aaltorintaman etenemissuunnan ja faasien rajapinnan normaalin väliseksi. Rajapinnassa aallonnopeus muuttuu taitekertoimien mukaisesti. Taittumisessa aina osa aalloista heijastuu rajapinnasta.

Tikku lasissa, väliaine ilmaa. Tikusta lähtevä valo ei taitu, koska se on kokonaan ilmassa.

Tikku lasissa, väliaine vettä. Tikusta lähtevä valo taittuu veden ja ilman rajapinnassa.

Kuvat yhdistettynä. Valon taittuminen veden ja ilman rajapinnassa näkyy tikun taittumisena.

Taittumista voidaan kuvata matemaattisesti Willebrord Snelliuksen keksimällä Snellin lailla, joka seuraa Fermat'n periaatteesta.

Taittuminen

Kun valo tulee optisesti harvemmasta aineesta (taitekerroin pienempi) optisesti tiheämpään, se taittuu kohti pinnan normaalia. Samalla valon nopeus pienenee. Päinvastaisessa tilanteessa kun valo tulee optisesti tiheämmästä harvempaan, taitekulma ja valon nopeus suurenevat. Tässä tilanteessa tulokulman suuretessa tarpeeksi voi valo heijastua kokonaan eli kokonaisheijastua. Tällöin taittumista ei tapahdu lainkaan. Taittumisessa valon aallonpituus ja nopeus voivat muuttua, mutta taajuus ei muutu.

Valon taittumista käytetään hyväksi kaikissa optisissa laitteissa, joissa on linssejä tai prismoja.

Mekaaninen aaltoliike käyttäytyy samalla tavalla. Mekaanisen aaltoliikkeen tapauksessa puhutaan aalto-opillisesta tiheydestä eikä optisesta tiheydestä.

Valon yhdensuuntaissiirtymä.

Yhdensuuntaissiirtymä

Yhdensuuntaissiirtymä on nimitys ilmiölle, jossa aalto taittuu kahdessa rajapinnassa. Esimerkiksi valo taittuu kohti pinnan normaalia ilma–lasi-rajapinnassa. Valo kulkee lasin läpi ja jossakin vaiheessa valo kohtaa lasi–ilma-rajapinnan. Valo taittuu rajapinnassa, mutta tällä kertaa poispäin normaalista. Valon sädettä tutkimalla huomataan, että tuleva säde ja kokonaan läpi mennyt säde ovat toisiinsa nähden yhdensuuntaisia, mutteivät samalla linjalla.

Ilmakehän aiheuttama valon taittuminen

Auringonlasku todellisuudessa (keltainen) ja näennäisesti (oranssi)

Ilmakehä toimii linssin tavoin ja taittaa valoa, aiheuttaen erilaisia ilmiöitä kuten kangastuksia, tähtien tuikkimista ja laskevan Auringon vääristymistä. Horisontissa refraktion vaikutus on noin 35', minkä johdosta katsojan näkökulmasta horisonttia alareunallaan koskettava Aurinko onkin todellisuudessa jo laskenut kokonaan horisontin alapuolelle. Ilmakehän taittumisen johdosta almanakoissa ilmoitetaan taivaankappaleiden nousu- ja laskuajat vain likimääräisesti.

Katso myös

• Snellin laki
• Heijastuminen
• Kokonaisheijastuminen
• Interferenssi
• Kahtaistaittuminen
• Diffraktio
• Dispersio

Lähteet

• Heikki Lehto, Tapani Luoma, Raimo Havukainen, Janna Leskinen: Fysiikka 2-3 – Lämpö – Aallot. Tammi, 2006. ISBN 951-26-5223-4

Aiheesta muualla

• Javaesitys taittumisesta
• Opetus TV, Optiikka: Heijastuminen ja taittuminen