กฎของสเนลล์ กล่าวไว้ว่าอย่างไร

กฎของสเนลล์: เคล็ดลับการเดินทางของแสงข้ามพรมแดน

แสงเดินทางเป็นเส้นตรง แต่เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง เช่น จากอากาศไปยังน้ำ หรือจากแก้วไปยังอากาศ มันจะไม่เดินทางเป็นเส้นตรงต่อไป แต่จะเปลี่ยนทิศทาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การหักเหของแสง (Refraction) และกฎที่อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้อย่างแม่นยำคือ กฎของสเนลล์ (Snell’s Law) หรือที่บางครั้งเรียกว่า กฎการหักเห

กฎของสเนลล์ไม่ได้เป็นเพียงแค่สูตรทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน แต่เป็นหลักการพื้นฐานที่อธิบายพฤติกรรมของแสงเมื่อพบกับพรมแดนระหว่างตัวกลางที่มีดัชนีหักเหแตกต่างกัน ดัชนีหักเห (Refractive Index) เป็นค่าที่บ่งบอกความเร็วของแสงในตัวกลางนั้นๆ เมื่อเทียบกับความเร็วของแสงในสุญญากาศ ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงกว่า แสงจะเดินทางช้าลงในตัวกลางนั้น

กฎของสเนลล์สามารถเขียนได้ในรูปสมการดังนี้:

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

โดยที่:

• n₁ คือดัชนีหักเหของตัวกลางแรก
• θ₁ คือมุมตกกระทบ (มุมระหว่างรังสีตกกระทบกับเส้นปกติที่จุดตกกระทบ)
• n₂ คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่สอง
• θ₂ คือมุมหักเห (มุมระหว่างรังสีหักเหกับเส้นปกติที่จุดตกกระทบ)

สมการนี้บอกเราว่า อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเห มีค่าคงตัวและเท่ากับอัตราส่วนของดัชนีหักเหของตัวกลางทั้งสอง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งดัชนีหักเหของตัวกลางที่สองสูงกว่าตัวกลางแรกมากเท่าใด แสงก็จะหักเหเข้าหาเส้นปกติมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน

ความสำคัญของกฎของสเนลล์นั้นยิ่งใหญ่ ไม่เพียงแต่ใช้ในการอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างการเกิดรุ้ง หรือการมองเห็นวัตถุใต้น้ำที่ดูเหมือนอยู่สูงกว่าตำแหน่งจริง แต่ยังเป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบและสร้างอุปกรณ์ทางแสงต่างๆ เช่น เลนส์ ปริซึม และใยแก้วนำแสง การออกแบบเลนส์กล้อง กล้องจุลทรรศน์ หรือแม้แต่แว่นสายตา ล้วนอาศัยหลักการของกฎของสเนลล์นี้ทั้งสิ้น ทำให้เราสามารถควบคุมและจัดการกับการเดินทางของแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กฎของสเนลล์ จึงเป็นมากกว่าแค่สูตรทางฟิสิกส์ แต่เป็นกุญแจสำคัญที่ไขความลับเบื้องหลังพฤติกรรมของแสง และเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีทางแสงมากมายที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน โดยการทำความเข้าใจกฎนี้ เราสามารถเข้าใจโลกแห่งแสงได้ดียิ่งขึ้น