Kas yra Snello dėsnis?

Fizikoje Snello dėsnis pateikia lygtį, apibūdinančią, kaip šviesa lūžta, kai ji keliauja iš vienos terpės į kitą. Naudojant Snello dėsnio lygtį, galima nustatyti šviesos lenkimo kampo dydį. Norint nustatyti lūžio kampą, turi būti žinomas pradinis šviesos kampas ir abiejų medžiagų lūžio rodiklis.

Kai bangos juda iš vienos rūšies terpės į kitą, pavyzdžiui, iš oro į vandenį, jos linksta arba keičia kryptį. Šis reiškinys vadinamas refrakcija. Lenkimo priežastis yra ta, kad skirtingose ​​medžiagose bangos sklinda skirtingu greičiu. Šviesa yra vienas iš bangos, kuri lūžta, kai ji juda per skirtingas terpes, pavyzdys.

Šviesos spindulio pradinis ir lenkimo kampai matuojami pagal santykį su normaliu. Normalioji yra tiesi linija, kuri yra statmena arba stačiu kampu paviršiui, kuriame šviesa patenka į terpę. Kritimo kampas yra kampas, kurį šviesa sudaro įprastą paviršių. Lūžio kampas yra kampas, kuriuo šviesa lūžta link normalios arba nuo jos naujoje terpėje.

Pavyzdžiui, šviesos spindulys sklinda per medžiagą, kurios lūžio rodiklis yra X, ir patenka į kitą medžiagą, kurios lūžio rodiklis yra Y. Kritimo kampas yra x, o lūžio kampas būtų y. Naudojant pateiktus kintamuosius, Snello dėsnis būtų parašytas taip: X*sine(x) = Y*sine(y). Norint sužinoti lūžio kampą, lygtį galima perrašyti kaip sinusas(y) = X*sinusas(x)/Y arba y = arcsin(X*sinusas(x)/Y).

Šviesos greitį lems terpės, kurioje sklinda šviesa, tankis. Jei šviesos spindulys pateks į tankesnę terpę, jis sulėtės, todėl spindulys pasislinks link normalaus. Lenkiant link normalaus lūžio kampas yra mažesnis nei kritimo kampas. Jei šviesa pereina į mažiau tankią terpę, ji pagreitėja, todėl ji nukrypsta nuo normalios ir lūžio kampas bus didesnis nei kritimo kampas.

Pavyzdžiui, jei šviesos spindulys keliauja iš oro į vandenį ir patenka į vandenį 30 laipsnių kampu, galime naudoti Snello dėsnį, kad išsiaiškintume, kiek šviesa pasislinks, arba y. Oro lūžio rodiklis yra 1, o vandens – 1.33. Naudojant anksčiau pateiktą lygtį, y = arcsin(1*sine(30)/1.33). sinusas(30) = 0.5, taigi y = arcsin(0.5/1.33) = 22.1. Taigi šviesos, patenkančios į vandenį 30 laipsnių kampu, lūžio kampas yra 22.1 laipsnio.