Legea lui Snell depinde de Legea de refracție deoarece poate prezice cantitatea de îndoire a razei de lumină. Legea refracției nu este altceva decât îndoirea unei raze de lumină atunci când se deplasează între două medii diferite, cum ar fi apa sau sticla sau aerul etc. (de la un mediu la alt tip de mediu). Această lege dă relația dintre unghiul razei incidente (lumină) și unghiul razei transmise (lumina) atunci când acestea interacționează la cele două medii diferite. Legea fenomenului poate fi observată în toate tipurile de materiale, în special în cablurile cu fibră optică. Legea recunoscută a refracției lui Willebrord Snell în 1621 și ulterior a numit-o drept legea lui Snell. Poate calcula viteza luminii și indicele de refracție atunci când materialul sau rază de lumină interfață la două medii diferite printr-o linie de graniță. Acest articol descrie foaia de lucru completă a legii Snell.
Ce este legea lui Snell?
Definiție: Legea lui Snell este numită și lege a refracției sau Descartes a lui Snell. Este definit ca raportul sinusurilor unghiului de refracție al incidenței egal cu raportul reciproc al indicilor de refracție sau al vitezelor de fază atunci când raza de lumină se deplasează de la un mediu la alt tip de mediu. Oferă relația dintre unghiul de incidență și unghiul de refracție atunci când raza de lumină se deplasează între două medii izotrope. De asemenea, unghiul de rază de incidență și unghiul de refracție sunt constante.
Formula Legii lui Snell
Formula legii lui Snell este,
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
sau
Sin α1 / Sine α2 = n2 / n1
sau
Sin i / sine r = constant = c
Aici constanta se referă la indicii de refracție a două medii
Unde α1 = raza unghiului de incidență
α2 = unghiul de refracție
V1 și V2 = viteza de fază a două medii diferite
n1 și n2 = indici de refracție a două medii diferite
Ecuația legii Snell
Această ecuație oferă relația dintre unghiul de incidență și unghiul lui transmisie egal cu indicele de refracție al fiecărui mediu. Este dat ca,
Fără α1 / Fără α2 = n2 / n1
Aici ‘α1’ măsoară unghiul de incidență
„Α2” măsoară unghiul de refracție
„N1” măsoară indicele de refracție al primului mediu
„N2” măsoară indicele de refracție al celui de-al doilea mediu.
Derivare
Pe scurt, Derivarea legii lui Snell este derivat din principiul Fermat. Principiul lui Fermat este definit ca lumina călătorește pe calea cea mai scurtă cu o cantitate mică de timp. Luați în considerare că raza de lumină constantă se deplasează de la un mediu la altul printr-o linie normală dată sau linie de graniță așa cum se arată în figură.
Raza de lumină constantă a legii lui Snell
Când raza de lumină traversează linia de hotar, aceasta este refractată cu un unghi mai mic sau mai mare. Unghiurile de incidență și refracție sunt măsurate în raport cu linia normală.
Conform acestei legi, aceste unghiuri și indicii de refracție pot fi derivați din următoarea formulă.
Fără α1 / Fără α2 = n2 / n1
Viteza luminii depinde de indicele de refracție a două medii
Fără α1 / Fără α2 = V1 / V2
Unde ‘α1’ și ‘α2’ sunt unghiurile de incidență și refracție.
„N1” și „n2” sunt indicii de refracție ai primului și celui de-al doilea mediu
„V1” și „V2” determină viteza sau viteza razei de lumină.
Refracţie
Legea refracției lui Snell are loc atunci când viteza razei de lumină se schimbă în timp ce trece de la un mediu la altul. Această lege poate fi numită și legea refracției lui Snell. Apare atunci când viteza luminii variază în timp ce călătoriți prin cele două medii diferite.
Călătorirea luminii în legea lui Snell
Luați în considerare cele două medii diferite de aer și apă. Când lumina se deplasează de la primul mediu (aer) la al doilea mediu (de apă), raza de lumină este refractată către sau departe de interfață (linia normală). Unghiul de refracție depinde de indicele de refracție relativ al celor două medii. Unghiul de refracție este mare atunci când raza de lumină se propagă departe de normal. Când indicele de refracție al celui de-al doilea material este mai mare decât indicele de refracție al primului material, atunci raza refractată se propagă spre normal și unghiul de refracție este mic. Acest lucru oferă o reflecție internă totală.
Asta înseamnă că, atunci când raza de lumină se deplasează de la mediu inferior la mediu superior, se îndoaie spre normal în raport cu interfața. Indicele de refracție al materialului depinde de lungimea de undă. Dacă lungimea de undă este mare, indicele de refracție ar fi scăzut. Indicele de refracție poate fi variat de la un mediu la altul. De exemplu, vid = 1, aer = 1.00029, apă = 1.33, sticlă = 1.49, alcool = 1.36, glicerină = 1.4729, diamant = 2.419.
Viteza razei de lumină se propagă de la un mediu la altul se schimbă și depinde de indicele de refracție al materialului utilizat. Deci, refracția acestei legi poate determina viteza razei refractate de pe suprafața interfeței. În cele din urmă, se observă că legea refracției snell poate fi aplicată oricărui tip de material sau mediu.
Exemplu
Exemplele legii Snell pot fi observate mai ales în cablurile de fibră optică, în toate materiile și materialele. Este folosit în optic dispozitive precum ochelari de vedere, camere, lentile de contact și curcubee.
Cel mai important exemplu este instrumentul refractometru, care este utilizat pentru a calcula indicele de refracție al lichidelor.
Teoria legii snell este utilizată în sistemele de telecomunicații și în sistemele de transmisie a datelor cu servere de mare viteză.
Foaia de lucru a legii Snell
Găsiți unghiul de incidență, dacă raza refractată este la 14 grade, indicele de refracție este 1,2.
Unghiul sinusului de refracție 1 = 14 grade
Indicele de refracție c = 1.2
Din legea lui Snell,
Sin i / sin r = c
Sin i / sin 14 = 1
Sin i = 1,2 x sin 14
Sin i = 1,2 x 0,24 = 0,24
Prin urmare, i = 16,7 grade.
Găsiți indicele de refracție al mediului dacă unghiul de incidență este de 25 de grade și unghiul de refracție este de 32 de grade
Dat fiind păcatul i = 25 de grade
Fără r = 32 de grade
Indicele de refracție constant = c =?
Din legea lui Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Găsiți unghiul de refracție dacă unghiul de incidență este de 45 de grade, indicele de refracție al razei incidente este de 1,00 și indicele de refracție al razei refractate este de 1,33
Dat fiind păcatul α1 = 45 de grade
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Fără α2 =?
Din legea lui Snell,
n1 fără α1 = n2 fără α2
1 x sin (45 grade) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Fără α2 = 0,53
α2 = 32,1 grade
Astfel, totul este vorba o imagine de ansamblu asupra legii lui Snell - definiție, formulă, ecuație, derivare, refracție și foaie de lucru. Iată o întrebare pentru dvs. „Care sunt avantajele și dezavantajele legii refracției Snell?”
