Snell yasası
Kısa tanım
Snell yasası, ışığın iki ortam arasından geçerken kırılma açısını, ortamların kırılma indisleriyle n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂ bağıntısıyla açıklar.
Diğer adları: Kırılma yasası, Snell-Descartes yasası
Su dolu bir bardağa koyduğun kalem kırılmış gibi görünür. Bunun sebebi ışığın su ile hava arasında farklı hızlarda ilerlemesi ve sınırda yön değiştirmesidir. Bu yön değişimini sayısal olarak veren kurala Snell yasası denir; 17. yüzyılda Willebrord Snellius tarafından formüle edilmiştir.
Formül
n₁ × sin θ₁ = n₂ × sin θ₂
n₁ ve n₂ ortamların kırılma indisleri, θ₁ geliş açısı, θ₂ kırılma açısıdır; açılar yüzeyin normaline, yani yüzeye dik çizgiye göre ölçülür. Kırılma indisi, ışığın boşluktaki hızının o ortamdaki hızına oranıdır: hava ≈ 1,00, su ≈ 1,33, cam ≈ 1,5, elmas ≈ 2,42.
Örnek
Işık havadan suya 45°'lik açıyla giriyor. sin θ₂ = (1,00 × sin 45°) / 1,33 = 0,7071 / 1,33 ≈ 0,532 olur ve θ₂ ≈ 32,1° bulunur. Işık daha yoğun ortama geçerken normale yaklaşır. Başka ortam çiftlerini denemek için Snell yasası hesaplama aracını kullanabilirsin.
Kritik açı ve tam yansıma
Işık yoğun ortamdan seyrek ortama geçerken normalden uzaklaşır. Geliş açısı belirli bir değeri aştığında kırılan ışın yüzeye paralel olur, daha büyük açılarda ışık hiç geçmez ve tamamen geri yansır. Bu sınır açı θc = arcsin(n₂ / n₁) ile bulunur. Su–hava için arcsin(1 / 1,33) ≈ 48,8°, cam–hava için yaklaşık 41,8°'dir. Fiber optik kablolar, ışığı bu tam iç yansıma sayesinde kilometrelerce taşır; elmasların parıltısı da düşük kritik açıdan gelir.
Dikkat edilecek noktalar
Kırılma indisi dalga boyuna göre biraz değişir; prizmanın beyaz ışığı renklerine ayırması bu yüzdendir. Açıları hesap makinesine girerken derece ve radyan ayarını kontrol etmelisin; sinüs değerleri için trigonometri aracı yardımcı olur.