การหักเห

การหักเห (Refraction)


เมื่อคลื่นเดินทางไปพบรอยต่อระหว่างตัวกลางสองชนิดแล้ว คลื่นที่เคลื่อนที่เข้าไปตัวกลางใหม่เรียกว่าคลื่นหักเห

การสะท้อนและการหักเหเกิดขึ้นพร้อมกันได้

การหักเหเกิดจากการที่คลื่นมีอัตราเร็วในตัวกลางไม่เท่ากันนั่นคือ เมื่อคลื่นเดินทางจากตัวกลางหนึ่งผ่านรอยต่อเข้าไปในอีกตัวกลางหนึ่งปริมาณของคลื่นที่เปลี่ยนไปคือ อัตราเร็ว ความยาวคลื่น แต่ปริมาณที่มีค่าคงเดิมคือความถี่

ในกรณีของคลื่นน้ำ อัตราเร็วของคลื่นจะขึ้นอยู่กับความลึก คือ

เมื่อ v = อัตราเร็วคลื่นผิวน้ำ
g = ความเร่งโน้มถ่วงของโลก
d = ความลึกของน้ำ

จากการทดลอง พบว่าการหักเหเป็นไปตาม "กฎของสเนล" (Snell's Law) คือ

“ สำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง ๆ อัตราส่วนของค่า sine ของมุมในตัวกลางตกกระทบ (ตัวกลางที่ 1 ) ต่อค่า sine ของมุมในตัวกลางหักเห ( ตัวกลางที่ 2 ) จะมีค่าคงที่เสมอ ”

จากกฎของสเนล เขียนเป็นสมการได้ว่า


หรือ


เมื่อ คือ มุมตกกระทบในตัวกลาง 1
คือ มุมหักเหในตัวกลาง 2
คือ อัตราเร็วของคลื่นตกกระทบในตัวกลาง 1
คือ อัตราเร็วของคลื่นหักเหในตัวกลาง 2
คือ ความยาวคลื่นตกกระทบในตัวกลาง 1
คือ ความยาวคลื่นหักเหในตัวกลาง 2