Snellin laki - valon taittuminen

Jos valon taittuminen selostettaisiin juurta jaksain, pitäisi mennä kvanttielektrodynamiikan puolelle, ja siitä tulisi liian pitkä stoori. Eräs selitysmalli on, että valo minimoi kulkuaikansa. Valon nopeus esim. lasissa on pienempi kuin ilmassa (taitekertoimen verran). Siksi tullessaan vinosti lasiin valo taittuu niin, että matka lasissa tulee lyhyemmäksi kuin suoraan mentäessä, ja matka ilmassa vastaavasti jonkin verran pitemmäksi.

Ei tarvitse selittää fysiikan avulla. Matemaattinen selitys riittää.

Tosta sen ehkä ymmärtää:
https://www.jyu.fi/fysiikka/opiskelu/tyoosasto/tyot/fys103/fys103_k3.pdf

Sen lain mukaanhan valon taittuessa kahden aineen rajapinnalla sen tulo- ja taitekulman sinien suhde on sama kuin valon nopeuksien suhde näissä aineissa. Sama tulos itse asiassa pätee, paitsi valolle, myös mekaanisille aalloille niiden siirtyessä väliaineesta toiseen, jossa niillä on eri etenemisnopeus.

Koulussa sitä aikoinaan havainnollistettiin kaavioilla, johon oli piirretty rajapintaa kuvaava suora sekä sen toiselle puolelle (sille, mistä valon oletettiin tulevan), koko joukko suoria viivoja, jotka kohtasivat tämän suoran tietyssä kulmassa. Nämä viivat eivät kuitenkaan kuvanneet itse valonsäteitä vaan valoaaltojen aallonharjoja (ns. aaltorintamia), ja ne olivat kohtisuorassa valon oletettua tulosuuntaa vastaan. Näiden viivojen ja rajaviivan välinen kulma oli siis 90 astetta - valon tulokulma, ja tämän kulman kosini on sama kuin tulokulman sini.

Niitä viivoja jatkettiin sen rajaviivan toiselle puolelle siten, että sielläkin ne olivat kohtisuorassa taittuneen valon etenemissuuntaa vastaan. Siellä niiden ja rajaviivan välinen kulma oli siis 90 astetta - valon taitekulma, ja tämän kulman kosini on sama kuin tulokulman kosini. Rajaviivalta ne jatkuivat samoista kohdista joihin ne toisella puolella päättyivät, mutta koska niiden suunta vaihtui, niiden välinen etäisyyskin oli toinen. Viivojen välisen etäisyys kuvaa matkaa, jonka valo etenee yhden jaksonaikansa (taajuuden käänteisarvo) kuluessa, ja se on rajapinnan eri puolilla eri suuri, koska valon nopeuskin on eri suuri. Jaksonaika sen sijaan ei rajapinnalla muutu.

Tänne en valitettavasti voi sellaista kuviota piirtää, mutta nämä ohjeet lienevät tarpeeksi selvät, jotta voisit itse piirtää sen paperille. Ehkä tämä on luonnollisemmalta tuntuva lähestymistapa kuin Fermat'n periaate.