Ο νόμος του Snell εξαρτάται από ο νόμος της διάθλασης επειδή μπορεί να προβλέψει το ύψος της κάμψης της ακτίνας φωτός. Ο νόμος της διάθλασης δεν είναι παρά κάμψη μιας ακτίνας φωτός όταν ταξιδεύει μεταξύ δύο διαφορετικών μέσων όπως νερό ή γυαλί ή αέρας κ.λπ. (από ένα μέσο σε άλλο τύπο μέσου). Αυτός ο νόμος δίνει τη σχέση μεταξύ της γωνίας της προσπίπτουσας ακτίνας (φως) και της γωνίας της μεταδιδόμενης ακτίνας (φως) όταν διασυνδέονται στα δύο διαφορετικά μέσα. Ο νόμος για το φαινόμενο μπορεί να τηρηθεί σε όλους τους τύπους υλικών, κυρίως σε καλώδια οπτικών ινών. Ο αναγνωρισμένος νόμος περί διάθλασης του Willebrord Snell το 1621 και αργότερα το ονόμασε ως νόμο του Snell. Μπορεί να υπολογίσει την ταχύτητα του φωτός και του δείκτη διάθλασης όταν το υλικό ή ακτίνα φωτός διασύνδεση σε δύο διαφορετικά μέσα μέσω μιας οριακής γραμμής. Αυτό το άρθρο περιγράφει το πλήρες φύλλο εργασίας του νόμου του Snell.
Τι είναι ο νόμος του Snell;
Ορισμός: Ο νόμος του Snell ονομάζεται επίσης νόμος διάθλασης ή Snc's Descartes. Ορίζεται ως η αναλογία ημιτονοειδών της γωνίας διάθλασης επίπτωσης ίση με την αμοιβαία αναλογία διαθλαστικών δεικτών ή ταχύτητες φάσης όταν η ακτίνα φωτός ταξιδεύει από ένα μέσο σε άλλο τύπο μέσου. Δίνει τη σχέση μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης όταν η ακτίνα φωτός ταξιδεύει μεταξύ δύο ισοτροπικών μέσων. Επίσης, η γωνία πρόσπτωσης και η γωνία διάθλασης είναι σταθερές.
Φόρμουλα νόμου του Snell
Ο τύπος του νόμου του Snell είναι,
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
ή
Sin α1 / Sine α2 = n2 / n1
ή
Sin i / sine r = σταθερά = c
Εδώ η σταθερά αναφέρεται στους διαθλαστικούς δείκτες δύο μέσων
Όπου α1 = γωνία ακτίνας πρόσπτωσης
α2 = γωνία διάθλασης
V1 και V2 = ταχύτητες φάσης δύο διαφορετικών μέσων
n1 και n2 = διαθλαστικοί δείκτες δύο διαφορετικών μέσων
Η εξίσωση νόμου του Snell
Αυτή η εξίσωση δίνει τη σχέση μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας του μετάδοση ίσο με τον δείκτη διάθλασης κάθε μέσου. Δίνεται ως,
Χωρίς α1 / Χωρίς α2 = n2 / n1
Εδώ το «α1» μετρά τη γωνία πρόσπτωσης
Το «α2» μετρά τη γωνία της διάθλασης
Το «n1» μετρά τον δείκτη διάθλασης του πρώτου μέσου
Το «n2» μετρά τον δείκτη διάθλασης του δεύτερου μέσου.
Παραγωγή
Βασικα, Παραγωγή νόμου του Snell προέρχεται από την αρχή του Fermat. Η αρχή του Fermat ορίζεται ως το φως που ταξιδεύει στο μικρότερο μονοπάτι με μικρό χρονικό διάστημα. Σκεφτείτε ότι οι σταθερές ακτίνες φωτός ταξιδεύουν από το ένα μέσο στο άλλο μέσο μέσω μιας δεδομένης κανονικής γραμμής ή οριακής γραμμής όπως φαίνεται στο σχήμα.
Σταθερή ελαφριά ακτίνα του νόμου του Snell
Όταν η ακτίνα φωτός διασχίζει τη γραμμή ορίου διαθλάται με μικρότερη ή μεγαλύτερη γωνία. Οι γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης μετρώνται σε σχέση με την κανονική γραμμή.
Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, αυτές οι γωνίες και οι διαθλαστικοί δείκτες μπορούν να προέλθουν από τον ακόλουθο τύπο.
Χωρίς α1 / Χωρίς α2 = n2 / n1
Η ταχύτητα του φωτός εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης δύο μέσων
Χωρίς α1 / Χωρίς α2 = V1 / V2
Όπου «α1» και «α2» είναι οι γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης.
«N1» και «n2» είναι οι διαθλαστικοί δείκτες του πρώτου και του δεύτερου μέσου
Τα «V1» και «V2» καθορίζουν την ταχύτητα ή την ταχύτητα της ακτίνας φωτός.
Διάθλαση
Ο νόμος της διάθλασης του Snell λαμβάνει χώρα όταν η ταχύτητα της ακτίνας φωτός αλλάζει ενώ περνά από το ένα μέσο στο άλλο μέσο. Αυτός ο νόμος μπορεί επίσης να ονομαστεί νόμος περί διάθλασης του Snell. Εμφανίζεται όταν η ταχύτητα του φωτός ποικίλλει ενώ ταξιδεύετε στα δύο διαφορετικά μέσα.
Ταξιδεύοντας στο Φως στο Νόμο του Snell
Εξετάστε τα δύο διαφορετικά μέσα αέρα και νερού. Όταν το φως κινείται από το πρώτο μέσο (αέρα) στο δεύτερο μέσο (νερό), η ακτίνα φωτός διαθλάται προς ή μακριά από τη διεπαφή (κανονική γραμμή). Η γωνία διάθλασης εξαρτάται από τον σχετικό δείκτη διάθλασης των δύο μέσων. Η γωνία διάθλασης είναι υψηλή όταν η ακτίνα φωτός διαδίδεται μακριά από την κανονική. Όταν ο δείκτης διάθλασης του δεύτερου υλικού είναι υψηλότερος από τον δείκτη διάθλασης του πρώτου υλικού, τότε η διαθλασμένη ακτίνα διαδίδεται προς το φυσιολογικό και η γωνία διάθλασης είναι μικρή. Αυτό δίνει τη συνολική εσωτερική αντανάκλαση.
Αυτό σημαίνει, όταν η ακτίνα φωτός ταξιδεύει από κατώτερο μέσο σε υψηλότερο μέσο, κάμπτει προς το φυσιολογικό σε σχέση με τη διεπαφή. Ο δείκτης διάθλασης του υλικού εξαρτάται από το μήκος κύματος. Εάν το μήκος κύματος είναι υψηλό, ο δείκτης διάθλασης θα είναι χαμηλός. Ο δείκτης διάθλασης μπορεί να κυμαίνεται από ένα μέσο σε άλλο μέσο. Για παράδειγμα, κενό = 1, αέρας = 1.00029, νερό = 1,33, γυαλί = 1,49, αλκοόλ = 1,36, γλυκερίνη = 1,4729, διαμάντι = 2,419.
Η ταχύτητα της ακτίνας φωτός μεταδίδεται από το ένα μέσο στο άλλο μέσο αλλάζει και εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης του χρησιμοποιούμενου υλικού. Έτσι, η διάθλαση αυτού του νόμου μπορεί να καθορίσει την ταχύτητα της διαθλασμένης ακτίνας από την επιφάνεια της διεπαφής. Τέλος, παρατηρείται ότι ο νόμος περί διάθλασης του σαλιγκαριού μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιονδήποτε τύπο υλικού ή μέσου.
Παράδειγμα
Τα νομικά παραδείγματα της Snell μπορούν να παρατηρηθούν ως επί το πλείστον σε καλώδια οπτικών ινών, σε όλα τα θέματα και τα υλικά. Χρησιμοποιείται σε οπτικός συσκευές όπως γυαλιά, κάμερες, φακοί επαφής και ουράνια τόξα.
Το πιο σημαντικό παράδειγμα είναι το όργανο διάθλασης, το οποίο χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του δείκτη διάθλασης των υγρών.
Η θεωρία του νόμου του snell χρησιμοποιείται σε συστήματα τηλεπικοινωνιών και μετάδοσης δεδομένων με διακομιστές υψηλής ταχύτητας.
Φύλλο εργασίας του Snell's Law
Βρείτε τη γωνία πρόσπτωσης, εάν η διαθλασμένη ακτίνα είναι 14 μοίρες, ο δείκτης διάθλασης είναι 1,2.
Γωνία διάθλασης ημιτονοειδές 1 = 14 μοίρες
Δείκτης διάθλασης c = 1.2
Από το νόμο του σαλιγκαριού,
Sin i / sin r = γ
Sin i / sin 14 = 1
Sin i = 1,2 x sin 14
Sin i = 1,2 x 0,24 = 0,24
Ως εκ τούτου i = 16,7 μοίρες.
Βρείτε τον δείκτη διάθλασης του μέσου εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι 25 μοίρες και η γωνία διάθλασης είναι 32 μοίρες
Δεδομένου sin = 25 μοίρες
Χωρίς r = 32 μοίρες
Σταθερός δείκτης διάθλασης = c =?
Από το νόμο του Snell,
Sin i / sin r = γ
Sin25 / sin32 = γ
C = 0,4226
Βρείτε τη γωνία διάθλασης εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι 45 μοίρες, ο δείκτης διάθλασης της προσπίπτουσας ακτίνας είναι 1,00 και ο δείκτης διάθλασης της διαθλασμένης ακτίνας είναι 1,33
Δόθηκε αμαρτία α1 = 45 μοίρες
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Χωρίς α2 =?
Από το νόμο του σαλιγκαριού,
n1 χωρίς α1 = n2 χωρίς α2
1 x sin (45 μοίρες) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Χωρίς α2 = 0,53
α2 = 32,1 μοίρες
Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του νόμου του snell - ορισμός, τύπος, εξίσωση, παράγωγος, διάθλαση και φύλλο εργασίας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, 'Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του νόμου περί διάθλασης του Snell;'
