Simulador de refração — Lei de Snell

A lei de Snell, n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂), descreve a mudança de direção de uma onda ao cruzar a fronteira entre meios com diferentes índices de refração. O desvio deve-se à diferença na velocidade de fase v = c/n. Se passar para um meio menos denso, ocorre reflexão interna total ao exceder o ângulo crítico.

Quando a luz passa de um material para outro — por exemplo, da água para o ar —, sua velocidade muda, e essa mudança a faz desviar na superfície. A lei de Snell, n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂), transforma isso numa previsão exata do novo ângulo. Quanto maior a diferença entre os dois índices de refração, mais acentuado é o desvio. É por isso que um canudo num copo d'água parece partido na linha da água: a luz vinda de sua metade inferior chega ao seu olho por um caminho quebrado.

O princípio de Fermat afirma que a luz percorre, entre dois pontos, o caminho de menor tempo — e a lei de Snell decorre diretamente disso. Como a luz é mais lenta no meio mais denso, desviar na fronteira permite percorrer menos distância no material lento, assim como um salva-vidas corre mais pela areia para nadar menos. Minimizando o tempo total de percurso, obtém-se exatamente n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂).