ถ้ามุมวิกฤตในน้ำตื้นเท่ากับ 30 องศา จงหาอัตราส่วนของความยาวคลื่นในน้ำลึกต่อความยาวคลื่นในน้ำตื้น

3. การหักเห (reflaction)

การหักเห เป็นสมบัติของคลื่น เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางจากตัวกลางหนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน ซึ่งเป็นต้นเหตุให้อัตราเร็วคลื่นเกิดการเปลี่ยนแปลงไป ทำให้ความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย เนื่องจากการหักเหคลื่นค่าความถี่คลื่นเป็นค่าคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง ถ้าคลื่นตกกระทบเขตรอยต่อระหว่างตัวกลางที่ 1 กับตัวกลางที่ 2 แบบไม่ตั้งฉาก จะทำให้เกิดมุมตกกระทบในตัวกลางที่ 1 และเกิดมุมหักเหในตัวกลางที่ 2 โดยคลื่นส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับในตัวตัวกลางที่ 1 (ในที่นี้เราไม่สนใจ เพราะผ่านเรื่องการสะท้อนมาแล้ว) เมื่อคลื่นหักเหเข้าไปในตัวกลางที่ 2 การหักเหจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางทั้งสอง

รูปแสดงการหักเหเมื่อคลื่นเดินทางจากน้ำลึกไปสู่น้ำตื้น

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

“ สำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง ๆ อัตราส่วนของค่า) ต่อค่า sine ของมุมในตัวกลางหักเห ( ตัวกลางที่ 2 )

จะมีค่าคงที่เสมอ " sine ของมุมในตัวกลางตกกระทบ (ตัวกลางที่ 1)

จากกฎของสเนล เขียนเป็นสมการได้ว่า

หรือ

เมื่อ

คือ มุมตกกระทบในตัวกลาง 1

คือ มุมหักเหในตัวกลาง 2

คือ อัตราเร็วของคลื่นตกกระทบในตัวกลาง 1

คือ อัตราเร็วของคลื่นหักเหในตัวกลาง 2

คือ ความยาวคลื่นตกกระทบในตัวกลาง 1

คือ ความยาวคลื่นหักเหในตัวกลาง 2

ในกรณีของคลื่นน้ำ อัตราเร็วของคลื่นจะขึ้นอยู่กับความลึกคือ

เมื่อ

v= อัตราเร็วคลื่นผิวน้ำ

g= ความเร่งโน้มถ่วงของโลก

d= ความลึกของน้ำ

ความสัมพันธ์ในเชิงแปรผันของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการหักเหคือ

การพิจารณามุมตกกระทบและมุมหักเห พิจารณาได้ 2 แบบ คือ
1.ถ้าใช้รังสีตกกระทบและรังสีหักเหเป็นหลัก ให้ดูมุมที่อยู่ระหว่างเส้นรังสีกับเส้นปกติ
2.ถ้าใช้หน้าคลื่นเป็นหลัก ให้ดูมุมที่อยู่ระหว่างหน้าคลื่นกับเส้นเขตรอยต่อตัวกลาง

มุมวิกฤตและการสะท้อนกลับหมดของคลื่น

ในกรณีที่คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางที่

- มีอัตราเร็วต่ำ ผ่านรอยต่อไปยังตัวกลางที่มีอัตราเร็วสูง

- มีความยาวคลื่นน้อย ผ่านรอยต่อไปยังตัวกลางที่มีความยาวคลื่นมาก

- ถ้าเป็นคลื่นผิวน้ำ คลื่นจากน้ำตื้นผ่านรอยต่อไปยังน้ำลึก

ทำให้ มุมตกกระทบมีค่าน้อยกว่ามุมหักเห กรณีนี้อาจทำให้เกิดมุมวิกฤต หรือเกิดการสะท้อนกลับหมดได้