波 (wave) 是一種傳遞能量的方式，可以在不同介質中傳播；也有一類波可在真空中傳播，稱為電磁波。要觀察波，可以輕觸一下水面便產生水波：

波有不同的形態，如上圖屏幕裡的波便由一連串的波峰和波谷組成，波中凸上部分的最高點稱為波峰；凹下部分的最低點稱為波谷。當波向前傳播時，其波峰和波谷的位置就會以一定的速度向前推進，這個速度就是波速。對於不同的介質，波在其中傳播的速度會有不同。當波從一種介質進入另一種介質，其速度發生改變時，它行進的方向也會發生偏轉（見互動 1），這便是波的折射。

在互動 1 中，我們可以看到，如果介質中波的速度發生了改變，而波行進的方向不變，則上下介質中波峰和波谷的位置就會在界面處錯開，這是極不自然的。若要波峰和波谷在界面處銜接，並以相同的速度沿界面行進，波入射和折射的方向就需要滿足特定的角度。

如互動 1 所示，設上方介質中波的速度為 \(v_1\)，入射角為 \(\theta_1\)，則波峰沿界面移動的速度為 \(v_1/\sin\theta_1\)；設下方介質中波的速度為 \(v_2\)，折射角為 \(\theta_2\)，則波峰沿界面移動的速度為 \(v_2/\sin\theta_2\)。從上述條件中我們可以得到關係

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