스넬의 법칙

1. 개요

스넬의 법칙은 파동이 통과하는 매질의 굴절률에 따라 굴절각과 파속이 달라짐을 설명하는 법칙이다. 빛이 파동임을 처음으로 제안한 사람은 네덜란드의 물리학자 Christian Huygens이다. Huygens의 제안은 후에 등장한 Maxwell의 전자기파 이론만큼 포괄적이지는 않지만, 수학적으로 단순하므로 많이 이용된다. Huygens이론은 반사법칙과 굴절 법칙을 파동으로 설명하고 있으며 굴절률에 물리적 의미를 부여하고 있다는 점에 의의가 있다. Snell의 원리는 이러한 Huygens의 제안에 근거를 두고 있으며 Snell의 원리에 따르면 파동의 현재 위치를 알 경우 기하학적 원리에 의해 일정한 시간 후에 파동의 위치 및 각종 물리량을 알 수 있다.
그림 1. 빛이 유리를 통과할 때를 나타낸 그림
2. 스넬의 법칙 유도
[그림1]을 통해 스넬의 법칙을 유도해 보자. 공기 중에 빛이 입사할 때의 빛의 속력을 , 유리 속에 빛이 통과할 때 빛의 속력을 라고 하면 의 식이 성립한다. [그림1]에서 빛이 점 e와 h를 지날 때, 전자기파는 각각 c와 g로 이동한다. 이때 걸린 시간은 각각 이다. 그리고 빛이 점 e에서 점 c로, 점 h에서 점 g로 진행할 때 걸린 시간은 같다.

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