Kas ir Snela likums?

Kad viļņi pārvietojas no viena veida vides uz citu, piemēram, no gaisa uz ūdeni, tie izliecas vai maina virzienu. Šo parādību sauc par refrakciju. Liekšanas iemesls ir tas, ka dažādos materiālos viļņi pārvietojas ar atšķirīgu ātrumu. Gaisma ir viens no piemēriem viļņam, kas laužas, pārvietojoties pa dažādiem nesējiem.

Gaismas stara sākotnējo un saliekto leņķi mēra, pamatojoties uz attiecību pret normālo. Parastā ir taisna līnija, kas ir perpendikulāra vai taisnā leņķī pret virsmu, kur gaisma nonāk vidē. Krituma leņķis ir leņķis, ko gaisma veido ar parasto virsmu. Rerakcijas leņķis ir leņķis, kurā gaisma tiek lauzta pret normālu vai prom no tā jaunā vidē.

Piemēram, gaismas stars pārvietojas caur materiālu, kura laušanas indekss ir X, un ieplūst citā materiālā, kura laušanas indekss ir Y. Krituma leņķis ir x un laušanas leņķis būtu y. Izmantojot dotos mainīgos, Snela likums tiktu uzrakstīts šādi: X*sine(x) = Y*sine(y). Lai noskaidrotu laušanas leņķi, vienādojumu var pārrakstīt kā sinus(y) = X*sinus(x)/Y vai y = arcsin(X*sinus(x)/Y).

Vides blīvums, kurā gaisma pārvietojas, noteiks gaismas ātrumu. Ja gaismas stars pāriet blīvākā vidē, tas palēnināsies, tāpēc stars liecīsies normālā virzienā. Liekšanās pret normālu padara refrakcijas leņķi mazāku par krišanas leņķi. Ja gaisma pārvietojas mazāk blīvā vidē, tā paātrinās, izraisot tās noliekšanos no normas un laušanas leņķis būs lielāks par krišanas leņķi.

Piemēram, ja gaismas stars virzās no gaisa uz ūdeni un iekļūst ūdenī 30 grādu leņķī, mēs varam izmantot Snella likumu, lai noskaidrotu, cik ļoti gaisma liecīsies jeb y. Gaisa laušanas koeficients ir 1, bet ūdenim tas ir 1.33. Izmantojot iepriekš doto vienādojumu, y = arcsin(1*sinus(30)/1.33). sinusa(30) = 0.5, tātad y = arcsin(0.5/1.33) = 22.1. Tādējādi gaismas laušanas leņķis, kas nonāk ūdenī 30 grādu leņķī, ir 22.1 grāds.