Lois de la réfraction
Considérons un rayon incident SI situé dans le plan d'incidence SIN. Soit i1 l'angle d'incidence et i2 l'angle de réfraction. Le rayon réfracté SR obéit alors aux deux lois suivantes :
Définition : Lois de Descartes
Le rayon réfracté est dans le plan d'incidence, le rayon incident et le rayon réfracté étant de part et d'autre de la normale au point d'incidence.
Pour chaque lumière monochromatique, il existe un rapport constant positif, entre les sinus des angles d'incidence et de réfraction :
\(\frac{\sin~\mathrm i_1}{\sin~\mathrm i_2}=\mathrm n_{2,1}=\frac{\mathrm n_2}{\mathrm n_1}\)
Le rapport constant n2,1 est l'indice de réfraction du milieu 2 par rapport au milieu 1 pour la radiation monochromatique considérée.
Définition : Loi de Kepler
Si l'incidence est presque normale, c'est-à-dire si les angles i et r sont suffisamment petits pour être confondus avec leurs sinus, la deuxième loi de Descartes prend alors la forme simplifiée: \(\mathrm i = \mathrm{nr}\) appelée loi de Kepler.
Définition : Principe du retour inverse
On généralisera le principe du retour inverse de la lumière déjà introduit lors de la réflexion en énonçant que:
Quel que soit le nombre de réflexions et de réfractions subies par un rayon lumineux lors de sa propagation, le trajet possible de la lumière dans un sens de propagation l'est également dans l'autre sens.