Hva er Snells lov?

I fysikk gir Snells lov ligningen som beskriver hvordan lys brytes når det reiser fra et medium til et annet. Ved hjelp av Snell's Law-ligningen kan størrelsen på vinkelen som lyset bøyes bestemmes. For å bestemme brytningsvinkelen, må den innledende vinkelen til lyset og brytningsindeksen for de to materialene være kjent.

Når bølger beveger seg fra en type medium til en annen, for eksempel fra luft til vann, bøyer de seg eller endrer retning. Dette fenomenet kalles brytning. Årsaken til at bøyningen oppstår er fordi bølger beveger seg i forskjellige hastigheter i forskjellige materialer. Lys er ett eksempel på en bølge som brytes når den beveger seg gjennom forskjellige medier.

De innledende og bøyde vinklene til en lysstråle måles ut fra forholdet til det normale. Normalen er en rett linje som er vinkelrett, eller i rette vinkler, til overflaten der lyset kommer inn i mediet. Innfallsvinkelen er vinkelen som lyset lager med det normale på overflaten. Brytningsvinkelen er vinkelen som lyset brytes mot eller bort fra det normale i det nye mediet.

For eksempel reiser en lysstråle gjennom et materiale med en brekningsindeks av X og kommer inn i et annet materiale med en brekningsindeks på Y. Innfallsvinkelen er x og brytningsvinkelen vil være y. Ved å bruke de gitte variablene, ville Snells lov skrevet som: X * sine (x) = Y * sinus (y). For å finne ut brytningsvinkelen, kan ligningen skrives om som sinus (y) = X * sinus (x) / Y eller y = arcsin (X * sinus (x) / Y).

Tettheten til mediet som lyset beveger seg inn i vil avgjøre lysets hastighet. Hvis lysstrålen beveger seg i et tettere medium, vil den sakte, så strålen vil bøye seg mot det normale. Bøyning mot det normale gjør brytningsvinkelen mindre enn forekomstens vinkel. Hvis lyset beveger seg i et mindre tett medium, får det fart, noe som får det til å bøye seg bort fra det normale og brytningsvinkelen vil være større enn innfallsvinkelen.

For eksempel, hvis en lysstråle reiser fra luft til vann og kommer inn i vannet i en vinkel på 30 grader, kan vi bruke Snells lov for å finne ut hvor mye lyset vil bøye seg, eller y. Brydningsindeksen for luft er 1, og for vann er den 1,33. Ved å bruke ligningen gitt tidligere, y = arcsin (1 * sinus (30) /1,33). sinus (30) = 0,5, så y = arcsin (0,5 / 1,33) = 22,1. Dermed er brytningsvinkelen for lys som kommer inn i vann i en 30 graders vinkel 22,1 grader.