La Legge di Snell regola i fenomeni di Riflessione e Rifrazione. Supponiamo di avere una superficie orizzontale che separa due mezzi diversi, l’onda può propagarsi in entrambi i mezzi. Le onde sismiche durante la propagazione nella crosta terrestre subiscono gli effetti di numerosi fenomeni che ne modificano in modo significativo le caratteristiche: Riflessione, rifrazione, conversione, attenuazione, diffusione. Inoltre, l'interazione delle onde di volume SV e SH con la superficie libera genera le onde superficiali.
La Prima Legge di Snell ci dice che le tre direzioni, raggio incidente, raggio riflesso e raggio normale alla superficie si trovano nello stesso piano.
La Seconda Legge di Snell mi dice che l’angolo di incidenza e l’angolo di riflessione sono uguali, misurati sempre rispetto alla normale della superficie di discontinuità; se lo specchio è orizzontale la normale è verticale.
La Terza Legge di Snell, quella della Rifrazione, mi dice che il seno dell’angolo di incidenza diviso la velocità di propagazione di questo è uguale al seno dell’angolo di rifrazione diviso la velocità di propagazione dello strato sottostante.
Se vogliamo studiare i terremoti è necessario lo studio della propagazione delle onde. Un terremoto libera energia sotto forma di onde P ed S e il Near Field.
Ma si notano una serie di altri segnali prodotti a sua volta del mezzo stesso e non dalla sorgente, si tratta di mezzi eterogenei. La Conversione è un fenomeno esclusivamente valido per le onde meccaniche nei solidi, dunque onde sismiche. È un fenomeno che avviene quando un’onda sismica raggiunge una superficie di discontinuità che separa due mezzi elastici solidi con proprietà fisiche diverse, con velocità di propagazione diversa, anche in questo caso V2>V1. In questo caso sono specificati i versi di propagazione che segue in ogni caso una certa simmetria rispetto alla normale alla superficie di discontinuità.
All'interfaccia tra due mezzi elastici con velocità di propagazione diverse si verifica il fenomeno della conversione delle onde sismiche. Se l'onda incidente è di tipo P, una parte dell'energia si trasforma in onda S (riflessa e rifratta). In modo analogo se l'onda incidente è di tipo S vengono prodotte delle onde P convertite (riflessa e rifratta).
L’esistenza di onde convertite può essere dimostrata con i tensori degli sforzi. Stessa cosa vale se l’onda incidente è di tipo S. Anche le onde convertite seguono la Legge di Snell.
Poiché Vp > Vs, affinché valga l’uguaglianza, dove al denominatore abbiamo Vs, il corrispondente angolo deve essere più piccolo rispetto a quello dove al denominatore c’è Vp.
Se l’angolo è più piccolo anche il seno dell’angolo è più piccolo, diviso una velocità più piccola può contenere un rapporto uguale a quello dove ha una velocità più grande e un angolo più grande.
Questo è il motivo per cui le fasi convertite S stanno sempre tra la normale e la fase P.
Affinché valgono tutte queste uguaglianze, se la fase P si propaga con velocità maggiore della S, vuol dire che il suo angolo di incidenza deve essere più grande rispetto alla S. Diverso il discoro per l'incidenza con angolo critico.