Snelli murdumisseaduse simulaator
Lohista nurgaliugurit, et näha, kuidas valgus kahe keskkonna piiril murdub.
Faasikiiruse erinevus ja murdumispiirid 🖖
Snelli seadus n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) kirjeldab laine suuna muutust erineva murdumisnäitajaga keskkondade piiril. Murdumine on põhjustatud valguse faasikiiruse erinevusest keskkondades: v = c/n. Kui valgus liigub tihedamast keskkonnast hõredamasse, murdub see normaali suhtes eemale, tekitades kriitilise nurga ületamisel täieliku sisepeegelduse.
Miks kõrs paistab vees murdunud 🖖
Kui valgus liigub ühest ainest teise – näiteks veest õhku –, muutub selle kiirus ja see muutus paneb valguse pinnal murduma. Snelli seadus n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) muudab selle uue nurga täpseks ennustuseks. Mida suurem on kahe murdumisnäitaja vahe, seda järsem on murdumine. Just seetõttu paistab kõrs veeklaasis veepiiril katkisena: selle alumisest osast tulev valgus jõuab silma murdunud teed pidi.
Valgus valib kiireima, mitte lühima tee 🖖
Fermat' printsiip ütleb, et valgus liigub kahe punkti vahel mööda vähima aja teed – ja sellest tulenebki Snelli seadus otse. Kuna valgus on tihedamas keskkonnas aeglasem, võimaldab piiril murdumine läbida aeglases aines lühema teekonna, nii nagu rannavalvur jookseb kauem mööda liiva, et vähem ujuda. Kogu liikumisaja miinimumini viimine annab täpselt n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂).
Näiteülesanded
- Õhk → Vesi - Õhk→vesi: kiir murdub normaali poole
- Õhk → Teemant - Õhk→teemant: tugev murdumine
- Täielik sisepeegeldus (klaas→õhk) - Klaas→õhk 50° juures: täielik sisepeegeldus
- Valguskaabel - Valguskaabel: piirnurga lähedal