Wat is de wet van Snell?

In de natuurkunde geeft Snell's Law de vergelijking die beschrijft hoe licht wordt gebroken wanneer het van het ene medium naar het andere reist. Met behulp van de Snell's Law-vergelijking kan de grootte van de hoek die het licht buigt worden bepaald. Om de brekingshoek te bepalen, moeten de beginhoek van het licht en de brekingsindex van de twee materialen bekend zijn.

Wanneer golven van het ene mediumtype naar het andere gaan, bijvoorbeeld van lucht naar water, buigen ze of veranderen ze van richting. Dit fenomeen wordt breking genoemd. De reden dat het buigen optreedt, is omdat golven met verschillende snelheden in verschillende materialen reizen. Licht is een voorbeeld van een golf die wordt gebroken wanneer deze door verschillende media beweegt.

De initiële en gebogen hoeken van een lichtstraal worden gemeten op basis van de relatie met de normaal. De normaal is een rechte lijn die loodrecht staat, of haaks op het oppervlak waar het licht het medium binnenkomt. De invalshoek is de hoek die het licht maakt met de normaal op het oppervlak. De brekingshoek is de hoek waarmee het licht wordt gebroken in de richting van of weg van het normale binnen het nieuwe medium.

Een lichtstraal beweegt bijvoorbeeld door een materiaal met een brekingsindex van X en komt een ander materiaal binnen met een brekingsindex van Y. De invalshoek is x en de brekingshoek zou y zijn. Met behulp van de gegeven variabelen zou Snell's Law worden geschreven als: X * sine (x) = Y * sine (y). Om de brekingshoek te achterhalen, kan de vergelijking worden herschreven als sine (y) = X * sine (x) / Y of y = arcsin (X * sine (x) / Y).

De dichtheid van het medium waarbinnen het licht reist, bepaalt de snelheid van het licht. Als de lichtstraal naar een dichter medium gaat, vertraagt ​​deze, zodat de straal naar het normale buigt. Buigen naar de normaal maakt de brekingshoek kleiner dan de invalshoek. Als het licht naar een minder dicht medium beweegt, versnelt het, waardoor het weg buigt van de normaal en de brekingshoek groter zal zijn dan de invalshoek.

Als een lichtstraal bijvoorbeeld van lucht naar water reist en het water onder een hoek van 30 graden binnentreedt, kunnen we de wet van Snell gebruiken om erachter te komen hoeveel het licht zal buigen, of y. De brekingsindex van lucht is 1 en voor water is dit 1,33. Met behulp van de eerder gegeven vergelijking, y = arcsin (1 * sine (30) /1.33). sinus (30) = 0,5, dus y = arcsin (0,5 / 1,33) = 22,1. Aldus is de brekingshoek van licht dat water binnentreedt met een hoek van 30 graden 22,1 graden.