En physique, la loi de Snell donne l’équation qui décrit comment la lumière est réfractée lorsqu’elle se déplace d’un milieu à un autre. En utilisant l’équation de la loi de Snell, la taille de l’angle de courbure de la lumière peut être déterminée. Pour déterminer l’angle de réfraction, il faut connaître l’angle initial de la lumière et l’indice de réfraction des deux matériaux.
Lorsque les vagues passent d’un type de milieu à un autre, de l’air à l’eau par exemple, elles se courbent ou changent de direction. Ce phénomène est appelé réfraction. La flexion se produit parce que les ondes se déplacent à des vitesses différentes dans différents matériaux. La lumière est un exemple d’onde qui est réfractée lorsqu’elle se déplace à travers différents supports.
Les angles initiaux et courbés d’un rayon lumineux sont mesurés en fonction de la relation à la normale. La normale est une ligne droite perpendiculaire, ou à angle droit, à la surface où la lumière pénètre dans le milieu. L’angle d’incidence est l’angle que fait la lumière avec la normale à la surface. L’angle de réfraction est l’angle auquel la lumière est réfractée vers ou loin de la normale dans le nouveau milieu.
Par exemple, un rayon de lumière traverse un matériau avec un indice de réfraction de X et pénètre dans un autre matériau avec un indice de réfraction de Y. L’angle d’incidence est x et l’angle de réfraction serait y. En utilisant les variables données, la loi de Snell s’écrirait : X*sine(x) = Y*sine(y). Pour connaître l’angle de réfraction, l’équation peut être réécrite comme sine(y) = X*sine(x)/Y ou y = arcsin(X*sine(x)/Y).
La densité du milieu dans lequel la lumière se déplace déterminera la vitesse de la lumière. Si le rayon lumineux se déplace dans un milieu plus dense, il ralentira, de sorte que le rayon se courbera vers la normale. La flexion vers la normale rend l’angle de réfraction plus petit que l’angle d’incidence. Si la lumière se déplace dans un milieu moins dense, elle accélère, la faisant s’écarter de la normale et l’angle de réfraction sera plus grand que l’angle d’incidence.
Par exemple, si un rayon de lumière passe de l’air à l’eau et pénètre dans l’eau à un angle de 30 degrés, nous pouvons utiliser la loi de Snell pour déterminer de combien la lumière se pliera, ou y. L’indice de réfraction de l’air est de 1, et pour l’eau, il est de 1.33. En utilisant l’équation donnée précédemment, y = arcsin(1*sine(30)/1.33). sinus(30) = 0.5, donc y = arcsin(0.5/1.33) = 22.1. Ainsi, l’angle de réfraction de la lumière entrant dans l’eau à un angle de 30 degrés est de 22.1 degrés.