La llei de Snell depèn la Llei de refracció perquè pot predir la quantitat de corba del raig de llum. La llei de la refracció no és altra cosa que la flexió d’un raig de llum quan viatja entre dos mitjans diferents com l’aigua, el vidre o l’aire, etc. (d’un mitjà a un altre tipus de mitjà). Aquesta llei dóna la relació entre l'angle del raig incident (llum) i l'angle del raig transmès (llum) quan es relacionen amb els dos suports diferents. La llei del fenomen es pot observar en tot tipus de materials, especialment en els cables de fibra òptica. La reconeguda llei de refracció de Willebrord Snell el 1621 i més tard la va anomenar llei de Snell. Pot calcular la velocitat de la llum i l’índex de refracció quan el material o raig de llum interfície en dos suports diferents a través d’una línia límit. En aquest article es descriu el full de treball complet de la llei de Snell.
Què és la llei de Snell?
Definició: La llei de Snell també s’anomena llei de refracció o Descartes de Snell. Es defineix com la proporció de sinus de l'angle de refracció d'incidència igual a la relació recíproca d'índexs de refracció o velocitats de fase quan el raig de llum viatja d'un medi a un altre tipus de medi. Dóna la relació entre l’angle d’incidència i l’angle de refracció quan el raig de llum viatja entre dos medis isotròpics. A més, l’angle de raig d’incidència i l’angle de refracció són constants.
Fórmula de la llei de Snell
La fórmula de la llei de Snell és:
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
o bé
Sin α1 / Sinus α2 = n2 / n1
o bé
Sin i / sine r = constant = c
Aquí la constant fa referència als índexs de refracció de dos mitjans
On α1 = angle d'incidència del raig
α2 = angle de refracció
V1 i V2 = velocitats de fase de dos suports diferents
n1 i n2 = índexs de refracció de dos suports diferents
Equació de la llei de Snell
Aquesta equació dóna la relació entre l'angle d'incidència i l'angle de transmissió igual a l’índex de refracció de cada mitjà. Es dóna com,
Sense α1 / Sense α2 = n2 / n1
Aquí ‘α1’ mesura l’angle d’incidència
‘Α2’ mesura l’angle de refracció
'N1' mesura l'índex de refracció del primer mitjà
'N2' mesura l'índex de refracció del segon medi.
Derivació
Bàsicament, Derivació de la llei de Snell es deriva del principi de Fermat. El principi de Fermat es defineix com la llum viatja pel camí més curt amb una petita quantitat de temps. Penseu en el recorregut constant de raigs de llum d’un mitjà a un altre mitjà a través d’una determinada línia normal o línia límit, tal com es mostra a la figura.
Raig de llum constant de la llei de Snell
Quan el raig de llum creua la línia límit es refracta amb un angle més petit o més gran. Els angles d’incidència i refracció es mesuren respecte a la línia normal.
Segons aquesta llei, aquests angles i índexs de refracció es poden derivar de la següent fórmula.
Sense α1 / Sense α2 = n2 / n1
La velocitat de la llum depèn de l’índex de refracció de dos suports
Sense α1 / Sense α2 = V1 / V2
On ‘α1’ i ‘α2’ són els angles d’incidència i refracció.
'N1' i 'n2' són els índexs de refracció del primer i segon mitjà
'V1' i 'V2' determinen la velocitat o la velocitat del raig de llum.
Refracció
Llei de refracció de Snell té lloc quan la velocitat del raig de llum canvia en passar d’un mitjà a un altre. Aquesta llei també es pot anomenar llei de refracció de Snell. Es produeix quan la velocitat de la llum varia mentre es viatja a través dels dos suports diferents.
Viatjar de llum a la llei de Snell
Penseu en els dos mitjans diferents aire i aigua. Quan la llum viatja del primer mitjà (aire) al segon (aigua), el raig de llum es refracta cap a la interfície (línia normal). L’angle de refracció depèn de l’índex de refracció relatiu dels dos mitjans. L’angle de refracció és alt quan el raig de llum es propaga lluny del normal. Quan l’índex de refracció del segon material és superior a l’índex de refracció del primer material, el raig refractat es propaga cap al normal i l’angle de refracció és petit. Això dóna la reflexió interna total.
Això significa que, quan el raig de llum viatja de mitjà inferior a mitjà superior, es dobla cap al normal respecte a la interfície. L’índex de refracció del material depèn de la longitud d’ona. Si la longitud d'ona és alta, l'índex de refracció seria baix. L'índex de refracció es pot variar d'un mitjà a un altre. Per exemple, buit = 1, aire = 1.00029, aigua = 1.33, got = 1.49, alcohol = 1.36, glicerina = 1.4729, diamant = 2.419.
La velocitat del raig de llum es propaga d’un medi a un altre i canvia el medi i depèn de l’índex de refracció del material utilitzat. Per tant, la refracció d’aquesta llei pot determinar la velocitat del raig refractat des de la superfície de la interfície. Finalment, s’observa que la llei de refracció de Snell es pot aplicar a qualsevol tipus de material o suport.
Exemple
Els exemples de llei de Snell es poden observar sobretot en els cables de fibra òptica, en totes les matèries i materials. S'utilitza a òptic dispositius com ulleres, càmeres, lents de contacte i arc de Sant Martí.
L’exemple més important és l’instrument de refractòmetre, que s’utilitza per calcular l’índex de refracció dels líquids.
La teoria de la llei de snell s’utilitza en sistemes de telecomunicacions i sistemes de transmissió de dades amb servidors d’alta velocitat.
Full de treball de la llei de Snell
Trobeu l’angle d’incidència, si el raig refractat està a 14 graus, l’índex de refracció és 1,2.
Angle de refracció sinus 1 = 14 graus
Índex de refracció c = 1,2
Des de la llei de l’esbufec,
Sin i / sin r = c
Sense i / sense 14 = 1
Sense i = 1.2 x sense 14
Sense i = 1.2 x 0.24 = 0.24
Per tant, i = 16,7 graus.
Trobeu l’índex de refracció del medi si l’angle d’incidència és de 25 graus i l’angle de refracció és de 32 graus
Donat sin i = 25 graus
Sense r = 32 degrees
Índex de refracció constant = c =?
Per la llei de Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Trobeu l’angle de refracció si l’angle d’incidència és de 45 graus, l’índex de refracció del raig incident és 1,00 i l’índex de refracció del raig refractat és 1,33
Given sense α1 = 45 degrees
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Sense α2 =?
Des de la llei de l’esbufec,
n1 sense α1 = n2 sense α2
1 x sense (45 degrees) = 1.33 x sense α2
0.707 = 1.33 x sense α2
Sense α2 = 0.53
α2 = 32,1 graus
Per tant, tot això es tracta una visió general de la llei de Snell - definició, fórmula, equació, derivació, refracció i full de treball. Aquí teniu una pregunta: 'Quins avantatges i desavantatges té la llei de refracció de Snell?'
