Kaj je Snellov zakon?

V fiziki Snellov zakon daje enačbo, ki opisuje, kako se svetloba lomi, ko potuje iz enega medija v drugega. S pomočjo enačbe Snellovega zakona je mogoče določiti velikost kota, ki ga svetloba upogne. Za določitev lomnega kota je treba poznati začetni kot svetlobe in lomni indeks obeh materialov.

Ko se valovi premikajo iz ene vrste medija v drugo, na primer iz zraka v vodo, se upognejo ali spremenijo smer. Ta pojav se imenuje refrakcija. Razlog za upogibanje je, da valovi potujejo z različnimi hitrostmi v različnih materialih. Svetloba je en primer vala, ki se lomi, ko se premika skozi različne medije.

Začetni in upognjeni kot svetlobnega žarka se merita glede na razmerje do normale. Normalna je ravna črta, ki je pravokotna ali pravokotna na površino, kjer svetloba vstopa v medij. Vpadni kot je kot, ki ga naredi svetloba z normalo na površini. Lomni kot je kot, pod katerim se svetloba lomi proti ali stran od normale v novem mediju.

Na primer, svetlobni žarek potuje skozi material z lomnim indeksom X in vstopi v drug material z lomnim indeksom Y. Vpadni kot je x, lomni kot pa y. Z uporabo danih spremenljivk bi Snellov zakon zapisali kot: X*sine(x) = Y*sine(y). Da bi ugotovili lomni kot, lahko enačbo prepišemo kot sinus(y) = X*sinus(x)/Y ali y = arcsin(X*sine(x)/Y).

Gostota medija, znotraj katerega potuje svetloba, bo določila hitrost svetlobe. Če se svetlobni žarek premakne v gostejši medij, se bo upočasnil, zato se bo žarek upognil proti normali. Zaradi upogibanja proti normali je lomni kot manjši od vpadnega kota. Če se svetloba premakne v manj gosto medij, se pospeši, zaradi česar se upogne stran od normale in bo lomni kot večji od vpadnega kota.

Na primer, če svetlobni žarek potuje iz zraka v vodo in vstopi v vodo pod kotom 30 stopinj, lahko uporabimo Snellov zakon, da ugotovimo, koliko se bo svetloba upognila, ali y. Indeks loma zraka je 1, za vodo pa 1.33. Z uporabo prej podane enačbe je y = arcsin(1*sinus(30)/1.33). sinus (30) = 0.5, torej y = arcsin (0.5/1.33) = 22.1. Tako je kot loma svetlobe, ki vstopa v vodo pod kotom 30 stopinj, 22.1 stopinje.