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斯涅尔定律是光学中的基本定律，描述了光线在不同介质界面发生折射的规律。定律的数学表达式为 n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)，其中 n₁ 和 n₂ 分别是两种介质的折射率，θ₁ 是入射角，θ₂ 是折射角。入射角和折射角都是相对于界面法线测量的。例如，当光从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线方向弯曲。
折射现象的本质是光在不同介质中传播速度的差异。光速与折射率成反比，公式为 v 等于 c 除以 n。当光从光疏介质进入光密介质时，速度减慢，光线向法线弯曲；反之，光线远离法线弯曲。光密介质是指折射率大的介质，如玻璃、水；光疏介质是指折射率小的介质，如空气。不同介质的折射率差异越大，折射现象越明显。
当入射角从零度逐渐增大到九十度时，折射角也相应增大，但两者的变化关系并非线性。从图表可以看出，当入射角较小时，折射角的增长相对较快；但随着入射角继续增大，折射角的增长速度逐渐减缓。这是因为正弦函数的非线性特性。当入射角接近九十度时，折射角趋向于一个极限值，这个极限值取决于两种介质的折射率比值。
临界角是光学中的重要概念，只存在于光从光密介质射向光疏介质的情况。临界角的计算公式是 θc 等于 arcsin(n₂除以n₁)，其中n₁大于n₂。当入射角等于临界角时，折射角恰好为九十度，折射光线沿着界面传播。当入射角大于临界角时，就会发生全反射现象，光线完全被反射回原介质中。例如，水和空气界面的临界角约为48.6度。