在300多年前的荷兰莱顿大学,有一位才华横溢的教授想出了一个精妙的方法测量地球的半径,测出的数值与地球的真实半径非常接近。这位数学教授就是斯涅耳。
斯涅耳Ⓦ
不过,斯涅耳更为人所知的贡献是在1621年发现了折射定律,即一条描述光的折射现象规律的定律,也叫斯涅耳定律。
光入射到不同介质的界面上会发生反射和折射,入射光和折射光位于同一个平面上,并分别在界面法线的两侧,它们与界面法线的夹角满足如下关系:
n 1 sinθ 1 =n 2 sinθ 2
其中,n 1 和n 2 分别是两个介质的折射率,θ 1 和θ 2 分别是入射角和折射角。
光的折射定律示意图Ⓢ
折射定律是几何光学最重要的基本定律之一,斯涅耳的发现为几何光学的发展奠定了基础,使几何光学的精确计算成为可能。
描述折射定律的手稿Ⓦ
不过早在公元2世纪,古希腊学者托勒玫就研究过光的折射现象,得出了折射角与入射角成正比的结论。事实上,这个结论只在角度很小时才是正确的。后来,德国天文学家和数学家开普勒也对光学进行了深入的研究,可惜还是没有发现折射定律。最终,斯涅耳不厌其烦地通过多次实验得出了最终结论。可惜的是,斯涅耳生前从未正式公布或向人提起过折射定律,后人在整理他的遗稿时才看到这方面的记载。