斯涅尔定律

描述光在两介质间折射角度的定律,在光学里,光线跟踪科技应用斯涅尔定律来计算入射角与折射角。在实验光学与宝石学里,这定律被应用来计算物质的折射率。

当光波从一种介质传播到另一种具有不同折射率的介质时,会发生折射现象,其入射角与折射角之间的关系,可以用斯涅尔定律(Snell's Law)来描述。斯涅尔定律是因荷兰物理学家威理博·斯涅尔而命名,又称为“折射定律”。


威理博·斯涅尔

折射机制示意图。

在光学里,光线跟踪科技应用斯涅尔定律来计算入射角与折射角。在实验光学与宝石学里,这定律被应用来计算物质的折射率。对于具有负折射率的负折射率超材料(metamaterial),这定律也成立,允许光波因负折射角而朝后折射。

斯涅尔定律表明,当光波从介质1传播到介质2时,假若两种介质的折射率不同,则会发生折射现象,其入射光和折射光都处于同一平面,称为“入射平面”,并且与界面法线的夹角满足如下关系:

n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}

其中,n_{1}n_{2}分别是两种介质的折射率,\theta_1\theta_2分别是入射光、折射光与界面法线的夹角,分别叫做“入射角”、“折射角”。

这公式称为“斯涅尔公式”。

斯涅尔定律可以从费马原理推导出来,也可以从惠更斯原理、平移对称性或麦克斯韦方程组推导出来。

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