Định luật Snell là gì?
Định luật Snell mô tả cách ánh sáng bị bẻ cong (khúc xạ) khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường khác có mật độ quang học khác nhau. Định luật liên hệ giữa góc tới \(\theta_1\) và góc khúc xạ \(\theta_2\) với chiết suất \(n_1\) và \(n_2\) của hai môi trường: \(n_1\cdot\sin\theta_1 = n_2\cdot\sin\theta_2\). Công cụ này giúp bạn tìm góc khúc xạ \(\theta_2\) và đồng thời tính góc tới hạn khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang.
Cách sử dụng máy tính
Hãy nhập chiết suất của môi trường mà ánh sáng xuất phát (\(n_1\)), góc tới \(\theta_1\) đo từ pháp tuyến của mặt phân cách (0–90°), và chiết suất của môi trường mà ánh sáng đi vào (\(n_2\)). Máy tính sẽ trả về \(\theta_2\). Nếu hình học bài toán cho ra \(\sin\theta_2\) lớn hơn 1 thì không tồn tại tia khúc xạ, và kết quả sẽ được báo là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Giải thích công thức
Biến đổi định luật Snell ta được $$\theta_2 = \arcsin\left(\frac{n_1 \cdot \sin\theta_1}{n_2}\right)$$ Khi \(n_1 < n_2\), tia sáng bị bẻ cong lại gần pháp tuyến; khi \(n_1 > n_2\), tia sáng lệch ra xa pháp tuyến. Nếu \(n_1 > n_2\) thì tồn tại một góc tới hạn $$\theta_c = \arcsin\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$$ vượt quá góc này, ánh sáng bị phản xạ toàn phần — đây chính là nguyên lý hoạt động của cáp quang.
Ví dụ minh họa
Ánh sáng truyền từ không khí (\(n_1 = 1.00\)) vào nước (\(n_2 = 1.33\)) với góc tới 30°. Khi đó $$\sin\theta_2 = \frac{1.00 \times \sin 30°}{1.33} = \frac{0.5}{1.33} \approx 0.3759$$ nên \(\theta_2 = \arcsin(0.3759) \approx 22.08°\). Tia sáng bị bẻ cong lại gần pháp tuyến, đúng như dự đoán khi đi vào môi trường chiết quang hơn.
Câu hỏi thường gặp
Chiết suất của một số vật liệu phổ biến là bao nhiêu? Chân không ≈ 1.0000, không khí ≈ 1.0003, nước ≈ 1.33, thủy tinh ≈ 1.5, kim cương ≈ 2.42.
Vì sao tôi nhận được kết quả "Phản xạ toàn phần"? Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang và vượt quá góc tới hạn, \(\sin\theta_2\) sẽ lớn hơn 1 — điều này không có nghiệm thực, nên ánh sáng bị phản xạ hoàn toàn trở lại.
Góc có được đo từ mặt phân cách không? Không — cả \(\theta_1\) và \(\theta_2\) đều được đo từ pháp tuyến (đường vuông góc với mặt phân cách).
