Jakie jest prawo Snella?

W fizyce prawo Snella daje równanie opisujące, w jaki sposób załamuje się światło, gdy przemieszcza się ono z jednego ośrodka do innego. Korzystając z równania prawa Snell'a, można określić wielkość kąta, pod jakim zgina się światło. Aby określić kąt załamania światła, początkowy kąt światła i współczynnik załamania światła dwóch materiałów muszą być znane.

Kiedy fale przemieszczają się z jednego rodzaju medium na inny, na przykład z powietrza do wody, wyginają się lub zmieniają kierunek. Zjawisko to nazywa się refrakcją. Przyczyną gięcia jest to, że fale poruszają się z różnymi prędkościami w różnych materiałach. Światło jest przykładem fali załamującej się, gdy porusza się przez różne media.

Kąty początkowe i gięte promienia świetlnego są mierzone na podstawie stosunku do normalnej. Normalna jest linią prostą prostopadłą lub prostopadłą do powierzchni, na którą światło dostaje się do ośrodka. Kąt padania to kąt, który światło robi z normalną na powierzchni. Kąt załamania to kąt załamania światła w kierunku lub od normalności w nowym ośrodku.

Na przykład promień światła przemieszcza się przez materiał o współczynniku załamania X i wchodzi do innego materiału o współczynniku załamania Y. Kąt padania wynosi x, a kąt załamania wynosiłby y. Używając podanych zmiennych, prawo Snell'a zapisano by jako: X * sinus (x) = Y * sinus (y). Aby ustalić kąt załamania, równanie można zapisać ponownie jako sinus (y) = X * sinus (x) / Y lub y = arcsin (X * sinus (x) / Y).

Gęstość ośrodka, w którym porusza się światło, determinuje jego prędkość. Jeśli promień światła przemieści się w gęstsze medium, spowolni, więc promień pochyli się w kierunku normy. Zginanie w kierunku normalnym powoduje, że kąt załamania jest mniejszy niż kąt padania. Jeśli światło przechodzi w mniej gęsty ośrodek, przyspiesza, powodując, że odchyla się od normy, a kąt załamania będzie większy niż kąt padania.

Na przykład, jeśli promień światła przemieszcza się z powietrza do wody i wchodzi do wody pod kątem 30 stopni, możemy użyć Prawa Snell'a, aby dowiedzieć się, ile światła ugnie się, lub y. Współczynnik załamania powietrza wynosi 1, a dla wody 1,33. Korzystając z podanego wcześniej równania, y = arcsin (1 * sinus (30) /1,33). sinus (30) = 0,5, więc y = arcsin (0,5 / 1,33) = 22,1. Zatem kąt załamania światła wpadającego do wody pod kątem 30 stopni wynosi 22,1 stopnia.