スネルの法則 屈折シミュレーター

スネルの法則 n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) は、異なる屈折率の媒質境界を波が横切る際の進行方向の変化を表します。この屈折は、媒質中の光の位相速度の違い（v = c/n）によって生じます。光が密な媒質から疎な媒質へ進む際、法線から遠ざかる方向に屈折し、臨界角を超えると全反射が発生します。

光がある物質から別の物質へ進むとき—たとえば水から空気へ—その速さが変わり、この変化によって光は境界面で折れ曲がります。スネルの法則 n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) は、これを新しい角度の正確な予測に変えます。二つの屈折率の差が大きいほど、曲がり方は急になります。だからこそコップの水に挿したストローは水面で折れて見えるのです。下半分から来た光が、折れ曲がった経路をたどって目に届くからです。

フェルマーの原理は、光が二点間を最小時間の経路で進むと述べており、スネルの法則はここから直接導かれます。光は密な媒質ほど遅いため、境界で曲がることで遅い物質の中を進む距離を減らせます。ちょうどライフセーバーが泳ぐ距離を減らすために砂浜を長く走るのと同じです。移動時間の合計を最小にすると、ちょうど n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) が得られます。