Co je Snellův zákon?

Ve fyzice dává Snellův zákon rovnici, která popisuje, jak je světlo lomeno, když putuje z jednoho média na jiné. Pomocí Snellovy rovnice zákona lze určit velikost úhlu, který se světlo ohýbá. Pro stanovení úhlu lomu musí být znám počáteční úhel světla a index lomu obou materiálů.

Když se vlny pohybují z jednoho typu média na jiný, například ze vzduchu do vody, ohýbají se nebo mění směr. Tento jev se nazývá lom. Důvodem ohybu je to, že vlny cestují různými rychlostmi v různých materiálech. Světlo je jeden příklad vlny, která je lomena, když se pohybuje přes různá média.

Počáteční a ohnuté úhly světelného paprsku se měří na základě vztahu k normálu. Normál je přímka, která je kolmá nebo v pravém úhlu k povrchu, kde světlo vstupuje do média. Úhel dopadu je úhel, který světlo vytváří s normálem na povrchu. Úhel lomu je úhel, ve kterém je světlo lomeno směrem k normálu uvnitř nového média nebo od něj.

Například paprsek světla prochází materiálem s indexem lomu X a vstupuje do jiného materiálu s indexem lomu Y. Úhel dopadu je x a úhel lomu by byl y. S použitím daných proměnných by se Snellův zákon psal jako: X * sine (x) = Y * sine (y). Pro nalezení úhlu lomu lze rovnici přepsat jako sine (y) = X * sine (x) / Y nebo y = arcsin (X * sine (x) / Y).

Hustota média, ve kterém světlo cestuje, bude určovat rychlost světla. Pokud světelný paprsek přechází do hustšího média, zpomalí se, takže se paprsek ohne směrem k normálu. Ohnutí směrem k normálnímu je úhel lomu menší než úhel dopadu. Pokud se světlo dostane do méně hustého média, zrychlí se a způsobí, že se ohne od normálu a úhel lomu bude větší než úhel dopadu.

Pokud například paprsek světla putuje ze vzduchu do vody a vstoupí do vody pod úhlem 30 stupňů, můžeme pomocí Snellova zákona zjistit, jak moc se světlo ohne, nebo y. Index lomu vzduchu je 1 a pro vodu 1,33. S použitím výše uvedené rovnice y = arcsin (1 * sine (30) / 1,33). sine (30) = 0,5, takže y = arcsin (0,5 / 1,33) = 22,1. Úhel lomu světla vstupujícího do vody v úhlu 30 stupňů je tedy 22,1 stupňů.