Что такое закон Снелла?

В физике закон Снелла дает уравнение, которое описывает, как свет преломляется, когда он перемещается из одной среды в другую. Используя уравнение закона Снелла, можно определить размер угла, который изгибает свет. Чтобы определить угол преломления, должны быть известны начальный угол света и показатель преломления двух материалов.

Когда волны перемещаются из одного типа среды в другой, например, из воздуха в воду, они изгибаются или меняют направление. Это явление называется рефракцией. Причина, по которой происходит изгиб, заключается в том, что волны распространяются с разными скоростями в разных материалах. Свет является одним из примеров волны, которая преломляется, когда она проходит через различные среды.

Начальные и изогнутые углы светового луча измеряются на основе отношения к нормали. Нормаль - это прямая линия, которая перпендикулярна или расположена под прямым углом к ​​поверхности, где свет попадает в среду. Угол падения - это угол, который свет образует с нормалью на поверхности. Угол преломления - это угол, на который свет преломляется в направлении или от нормали в новой среде.

Например, луч света проходит через материал с показателем преломления X и попадает в другой материал с показателем преломления Y. Угол падения равен x, а угол преломления равен y. Используя заданные переменные, закон Снелла будет записан в виде: X * sine (x) = Y * sine (y). Чтобы выяснить угол преломления, уравнение можно переписать как синус (у) = Х * синус (х) / Y или у = арксин (Х * синус (х) / Y).

Плотность среды, в которой распространяется свет, будет определять скорость света. Если луч света переместится в более плотную среду, он замедлится, поэтому луч будет отклоняться к нормали. Изгиб к нормали делает угол преломления меньше, чем угол падения. Если свет перемещается в менее плотную среду, он ускоряется, заставляя его отклоняться от нормали, и угол преломления будет больше, чем угол падения.

Например, если луч света перемещается из воздуха в воду и входит в воду под углом 30 градусов, мы можем использовать закон Снелла, чтобы выяснить, насколько изогнут свет, или y. Показатель преломления воздуха равен 1, а для воды - 1,33. Используя приведенное ранее уравнение, y = arcsin (1 * sine (30) /1.33). синус (30) = 0,5, поэтому у = арксин (0,5 / 1,33) = 22,1. Таким образом, угол преломления света, поступающего в воду под углом 30 градусов, составляет 22,1 градуса.