Hukum Snell menjelaskan bagaimana cahaya dibelokkan ketika melewati batas antara dua media transparan — mengapa pensil terlihat patah di dalam segelas air, mengapa kolam renang terlihat lebih dangkal, dan mengapa kabel serat optik dapat membawa cahaya sejauh bermil-mil tanpa cahayanya keluar. Kalkulator ini menggunakan n1sinθ1 = n2sinθ2 untuk mencari sudut bias, sudut kritis, atau indeks bias yang tidak diketahui.
Mengapa cahaya membelok pada suatu batas
Cahaya merambat dengan kecepatan berbeda di berbagai media — paling cepat di ruang hampa, lebih lambat di benda yang memiliki massa untuk berinteraksi, seperti kaca atau air. Indeks bias n = c/v menunjukkan seberapa lambat cahaya merambat dalam medium tertentu dibandingkan dengan ruang hampa (c). Ketika seberkas sinar menyilang pada suatu sudut ke dalam medium dengan indeks berbeda, salah satu sisi muka gelombang melambat (atau bertambah cepat) sebelum sisi lainnya, sehingga membelokkan arah rambatnya. Hukum Snell, n1sinθ1 = n2sinθ2, adalah konsekuensi geometrik dari perubahan kecepatan tersebut dan berlaku untuk pasangan media transparan mana pun.
Sudut kritis dan refleksi internal total
Pemantulan internal total hanya terjadi dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat (n1 > n2), karena sudut bias bertambah lebih cepat daripada sudut datang pada arah tersebut. Pada sudut kritis θc = asin(n2/n1), sinar bias akan menyentuh permukaan tepat pada sudut 90°. Dorong sudut datang melewati batas tersebut, dan hukum Snell tidak memiliki solusi yang valid — sin(θ2) harus melebihi 1 — sehingga semua cahaya dipantulkan kembali ke medium yang lebih rapat. Inilah prinsip fisik di balik kabel serat optik (cahaya memantul ke inti kaca melalui TIR berulang) dan mengapa indeks bias berlian yang tinggi (2,42) memberikan sudut kritis yang kecil dan kilauan yang dramatis.
Batasan dan kasus tepi
Kalkulator ini mengasumsikan medium yang ideal, tidak menyerap, dan non-dispersif — kalkulator ini tidak memperhitungkan dispersi kromatik (panjang gelombang cahaya yang berbeda dibengkokkan dengan jumlah yang sedikit berbeda, itulah sebabnya prisma membagi cahaya putih menjadi pelangi), atau persamaan Fresnel yang menentukan berapa banyak cahaya yang dipantulkan versus dibiaskan pada batasnya. Indeks bias juga sedikit berbeda menurut panjang gelombang dan suhu; preset menggunakan perkiraan cahaya tampak standar. Selalu ukur sudut dari garis normal, bukan dari permukaan — sumber umum kesalahan sebesar 90°.