斯涅爾定律(Snell's Law),也稱(chēng)為斯涅爾-笛卡爾定律或折射定律,是光學(xué)中的一個(gè)基本定律,用于描述光線在通過(guò)兩種不同介質(zhì)的界面時(shí)發(fā)生折射(即方向改變)的行為。斯涅爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
n1?sin(θ1?)=n2?sin(θ2?)
其中:
- n1? 和 n2?分別是光線在第一種介質(zhì)和第二種介質(zhì)中的折射率。
- θ1是光線在第一種介質(zhì)中的入射角,即光線與界面法線之間的角度。
- θ2是光線在第二種介質(zhì)中的折射角,即折射后的光線與界面法線之間的角度。
斯涅爾定律說(shuō)明了以下幾件事情:
- 折射角和入射角之間存在確定的關(guān)系,由兩種介質(zhì)的折射率決定。
- 當(dāng)光線從折射率較低的介質(zhì)(如空氣)進(jìn)入折射率較高的介質(zhì)(如水或玻璃)時(shí),光線會(huì)向法線方向折射,即折射角小于入射角。
- 當(dāng)光線從折射率較高的介質(zhì)進(jìn)入折射率較低的介質(zhì)時(shí),光線會(huì)遠(yuǎn)離法線方向折射,即折射角大于入射角。
- 當(dāng)光線垂直于界面入射時(shí)(即入射角為0度),無(wú)論兩種介質(zhì)的折射率如何,光線都不會(huì)改變方向。
斯涅爾定律是荷蘭數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家威立德·斯涅爾(Willebrord Snellius)在1621年發(fā)現(xiàn)的,盡管這個(gè)定律在斯涅爾之前就已經(jīng)被其他學(xué)者所了解。
斯涅爾定律是光學(xué)設(shè)計(jì)和分析中的一個(gè)重要工具,廣泛應(yīng)用于鏡頭設(shè)計(jì)、光纖通信、顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡等眾多領(lǐng)域。