Sheria ya Snell inaeleza jinsi mwanga unavyopinda wakati unapita kati ya midia ya msongamano tofauti, kama vile kutoka hewani hadi kwenye maji au glasi. Kupinda huku (refraction) ndio maana majani kwenye maji yanaonekana yamepinda na kwa nini lenzi huzingatia mwanga. Kuelewa kinzani ni muhimu kwa macho, muundo wa lenzi, na kuelewa matukio kama vile miujiza na upinde wa mvua.
Mfumo
n₁ × sin(θ₁) = n₂ × sin(θ₂)
Wapi:
- n₁ = fahirisi ya refractive ya kati ya kwanza
- θ₁ = angle ya matukio (kutoka ya kawaida)
- n₂ = index refractive ya kati ya pili
- θ₂ = pembe ya kinzani (kutoka ya kawaida)
Angles daima hupimwa kutoka kwa kawaida (perpendicular) hadi kwenye uso, sio kutoka kwa uso yenyewe.
Fahirisi za Kawaida za Refractive
| Kati | Kielezo cha Refractive |
|---|---|
| Ombwe | 1.0 |
| Hewa | 1.0003 ≈ 1.0 |
| Maji | 1.33 |
| Kioo | 1.5 - 1.9 |
| Diamond | 2.42 |
Faharasa ya juu ya kuakisi ina maana mwanga husafiri polepole katika wastani huo.
Mfano Kazi
Mwangaza husafiri kutoka angani (n=1.0) hadi kwenye maji (n=1.33) kwa pembe ya tukio ya 45°.
1.0 × sin(45°) = 1.33 × sin(θ₂)
sin(θ₂) = sin(45°) / 1.33 = 0.707 / 1.33 = 0.531
θ₂ = arcsin(0.531) = 32.1°
Mwanga huinama kuelekea kawaida wakati wa kuingia katikati mnene. Mionzi iliyorudishwa iko karibu na ile ya kawaida (32.1°) kuliko miale ya tukio (45°).
Pembe Muhimu na Tafakari Jumla ya Ndani
Mwangaza unaposafiri kutoka kwenye mnene hadi katikati mnene kidogo (k.m., glasi hadi hewani), kuna pembe muhimu zaidi ambayo mwanga hautoki nje lakini huakisi nyuma kabisa. Hii ni tafakari kamili ya ndani:
sin(θc) = n₂ / n₁
Kwa glasi (n=1.5) hadi hewa (n=1.0):
θc = arcsin(1.0 / 1.5) = 41.8°
Pembe za matukio kubwa zaidi ya 41.8° husababisha uakisi wa ndani kabisa. Kanuni hii huwezesha optics ya nyuzi kunasa mwanga.
Maombi
Lenzi: Umbo la lenzi na faharasa ya kuakisi hufanya kazi pamoja ili kulenga au kutofautisha mwanga. Refraction kali zaidi (n ya juu) inamaanisha kuwa lenzi nyembamba zinaweza kufikia urefu wa focal sawa.
Prisms: Mwonekano katika urefu tofauti wa mawimbi (mtawanyiko) hutenganisha mwanga mweupe kuwa wigo.
Fiber Optics: Uakisi wa ndani jumla una ishara za mwanga ndani ya nyaya za nyuzi macho.
#Vidokezo
Pima pembe kila wakati kutoka kwa kawaida, sio uso. Nuru inapoingia kwenye sehemu mnene zaidi, huinama kuelekea ile ya kawaida. Wakati wa kutoka katikati ya mnene, huinama kutoka kwa kawaida. Asymmetry hii ndiyo sababu mabwawa ya kuogelea yanaonekana kuwa duni kuliko yalivyo.
Tumia Kikokotoo chetu cha Kikokotoo cha Kinyume cha Sheria cha Snell kupata pembe za kinzani papo hapo.