Vad är Snells lag?

I fysik ger Snells lag ekvationen som beskriver hur ljus bryts ut när den reser från ett medium till ett annat. Med hjälp av Snells lagekvation, storleken på vinkeln som ljuset böjs kan bestämmas. För att bestämma brytningsvinkeln måste ljusets initiala vinkel och brytningsindexet för de två materialen vara kända.

När vågor rör sig från en typ av medium till en annan, från luft till vatten till exempel, böjer de eller byter riktning. Detta fenomen kallas brytning. Anledningen till att böjningen inträffar är att vågor reser med olika hastigheter i olika material. Ljus är ett exempel på en våg som bryts när den rör sig genom olika medier.

De initiala och böjda vinklarna i en ljusstråle mäts baserat på förhållandet till det normala. Den normala är en rak linje som är vinkelrätt eller i rät vinklar till ytan där ljuset kommer in i mediet. Infallsvinkeln är vinkeln som ljuset gör med Normal på ytan. Brytningsvinkeln är vinkeln som ljuset bryts mot eller bort från det normala inom det nya mediet.

Till exempel reser en ljusstråle genom ett material med ett brytningsindex av X och kommer in i ett annat material med ett index för brytning av Y. Infallsvinkeln är X och brytningsvinkeln skulle vara Y. Med hjälp av de givna variablerna skulle Snells lag skrivas som: x*sinus (x) = y*sinus (y). För att ta reda på brytningsvinkeln kan ekvationen skrivas om som sinus (y) = x*sinus (x)/y eller y = arcsin (x*sinus (x)/y).

Densiteten för mediet inom vilket ljuset reser kommer att bestämma ljusets hastighet. Om ljusstrålen rör sig in i ett tätare medium kommer det att sakta ner, så att strålen kommer att böjas mot det normala. Böjning mot det normala gör att brytningsvinkeln är mindre än infallsvinkeln. Om ljuset rör sig in i en mindre denSE -medium, det påskyndas, vilket gör att det böjs bort från det normala och brytningsvinkeln blir större än infallsvinkeln.

Till exempel, om en stråle av ljus reser från luft till vatten och kommer in i vattnet i en vinkel på 30 grader, kan vi använda Snells lag för att ta reda på hur mycket ljuset kommer att böjas, eller Y. Indexet för brytning av luft är 1, och för vatten är det 1,33. Med användning av ekvationen som gavs tidigare, y = arcsin (1*sinus (30) /1.33). sinus (30) = 0,5, så y = arcsin (0,5/1,33) = 22,1. Således är brytningsvinkeln för ljus som kommer in i vatten i 30 graders vinkel 22,1 grader.