La legge di Snell dipende la legge di rifrazione perché può prevedere la quantità di curvatura del raggio di luce. La legge di rifrazione non è altro che la flessione di un raggio di luce quando viaggia tra due mezzi diversi come l'acqua o il vetro o l'aria, ecc. (Da un mezzo a un altro tipo di mezzo). Questa legge fornisce la relazione tra l'angolo del raggio incidente (luce) e l'angolo del raggio trasmesso (luce) quando si interfacciano con i due diversi mezzi. Il fenomeno legge può essere osservato in tutti i tipi di materiali, soprattutto nei cavi in fibra ottica. La legge della rifrazione riconosciuta da Willebrord Snell nel 1621 e successivamente la chiamò legge di Snell. Può calcolare la velocità della luce e l'indice di rifrazione quando il materiale o raggio di luce interfacciare due diversi mezzi attraverso una linea di confine. Questo articolo descrive il foglio di lavoro completo della legge di Snell.
Qual è la legge di Snell?
Definizione: La legge di Snell è anche chiamata legge di rifrazione o Descartes di Snell. È definito come il rapporto dei seni dell'angolo di rifrazione di incidenza uguale al rapporto reciproco degli indici di rifrazione o delle velocità di fase quando il raggio di luce viaggia da un mezzo a un altro tipo di mezzo. Fornisce la relazione tra l'angolo di incidenza e l'angolo di rifrazione quando il raggio di luce viaggia tra due mezzi isotropi. Inoltre, l'angolo di incidenza del raggio e l'angolo di rifrazione sono costanti.
Formula della legge di Snell
La formula della legge di Snell è,
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
o
Peccato α1 / Seno α2 = n2 / n1
o
Sin i / seno r = costante = c
Qui costante si riferisce agli indici di rifrazione di due mezzi
Dove α1 = angolo del raggio di incidenza
α2 = angolo di rifrazione
V1 e V2 = velocità di fase di due mezzi differenti
n1 e n2 = indici di rifrazione di due diversi mezzi
Equazione della legge di Snell
Questa equazione fornisce la relazione tra l'angolo di incidenza e l'angolo di trasmissione uguale all'indice di rifrazione di ciascun mezzo. È dato come,
Senza α1 / Senza α2 = n2 / n1
Qui 'α1' misura l'angolo di incidenza
'Α2' misura l'angolo di rifrazione
'N1' misura l'indice di rifrazione del primo mezzo
'N2' misura l'indice di rifrazione del secondo mezzo.
Derivazione
Fondamentalmente, Derivazione della legge di Snell è derivato dal principio di Fermat. Il principio di Fermat è definito come la luce viaggia nel percorso più breve con una piccola quantità di tempo. Si consideri il raggio di luce costante che viaggia da un mezzo all'altro attraverso una data linea normale o linea di confine come mostrato nella figura.
Raggio di luce costante della legge di Snell
Quando il raggio di luce attraversa la linea di confine viene rifratto con un angolo maggiore o minore. Gli angoli di incidenza e rifrazione vengono misurati rispetto alla linea normale.
Secondo questa legge, questi angoli e indici di rifrazione possono essere derivati dalla seguente formula.
Senza α1 / Senza α2 = n2 / n1
La velocità della luce dipende dall'indice di rifrazione di due mezzi
Senza α1 / Senza α2 = V1 / V2
Dove 'α1' e 'α2' sono gli angoli di incidenza e rifrazione.
'N1' e 'n2' sono gli indici di rifrazione del primo e del secondo mezzo
'V1' e 'V2' determinano la velocità o la velocità del raggio di luce.
Rifrazione
Legge di rifrazione di Snell si verifica quando la velocità del raggio luminoso cambia passando da un mezzo all'altro. Questa legge può anche essere chiamata legge di rifrazione di Snell. Si verifica quando la velocità della luce varia durante il viaggio attraverso i due diversi mezzi.
Viaggiare di luce nella legge di Snell
Considera i due diversi mezzi aria e acqua. Quando la luce viaggia dal primo mezzo (aria) al secondo (acqua) mezzo, il raggio luminoso viene rifratto verso o lontano dall'interfaccia (linea normale). L'angolo di rifrazione dipende dall'indice di rifrazione relativo dei due mezzi. L'angolo di rifrazione è alto quando il raggio luminoso si propaga lontano dal normale. Quando l'indice di rifrazione del secondo materiale è superiore all'indice di rifrazione del primo materiale, il raggio rifratto si propaga verso la normale e l'angolo di rifrazione è piccolo. Questo dà la riflessione interna totale.
Ciò significa che quando il raggio di luce viaggia da un mezzo inferiore a uno superiore, si piega verso il normale rispetto all'interfaccia. L'indice di rifrazione del materiale dipende dalla lunghezza d'onda. Se la lunghezza d'onda è alta, l'indice di rifrazione sarebbe basso. L'indice di rifrazione può essere variato da un mezzo all'altro. Ad esempio, vuoto = 1, aria = 1.00029, acqua = 1,33, vetro = 1,49, alcool = 1,36, glicerina = 1,4729, diamante = 2,419.
La velocità del raggio di luce si propaga da un mezzo all'altro cambia e dipende dall'indice di rifrazione del materiale utilizzato. Quindi, la rifrazione di questa legge può determinare la velocità del raggio rifratto dalla superficie dell'interfaccia. Infine, si osserva che la legge di rifrazione di Snell può essere applicata a qualsiasi tipo di materiale o mezzo.
Esempio
Gli esempi della legge di Snell possono essere osservati principalmente nei cavi in fibra ottica, in tutte le materie e materiali. È usato in ottico dispositivi come occhiali, macchine fotografiche, lenti a contatto e arcobaleni.
L'esempio più importante è lo strumento rifrattometro, che viene utilizzato per calcolare l'indice di rifrazione dei liquidi.
La teoria della legge di Snell viene utilizzata nei sistemi di telecomunicazione e nei sistemi di trasmissione dati con server ad alta velocità.
Foglio di lavoro sulla legge di Snell
Trova l'angolo di incidenza, se il raggio rifratto è a 14 gradi, l'indice di rifrazione è 1.2.
Angolo di rifrazione seno 1 = 14 gradi
Indice di rifrazione c = 1.2
Dalla legge di Snell,
Sin i / sin r = c
Peccato i / peccato 14 = 1
Peccato i = 1,2 x peccato 14
Peccato i = 1,2 x 0,24 = 0,24
Quindi i = 16,7 gradi.
Trova l'indice di rifrazione del mezzo se l'angolo di incidenza è di 25 gradi e l'angolo di rifrazione è di 32 gradi
Dato il peccato i = 25 gradi
Senza r = 32 gradi
Indice di rifrazione costante = c =?
Dalla legge di Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Trova l'angolo di rifrazione se l'angolo di incidenza è di 45 gradi, l'indice di rifrazione del raggio incidente è 1,00 e l'indice di rifrazione del raggio rifratto è 1,33
Dato il peccato α1 = 45 gradi
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Senza α2 =?
Dalla legge di Snell,
n1 senza α1 = n2 senza α2
1 x sin (45 gradi) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Senza α2 = 0,53
α2 = 32,1 gradi
Quindi, questo è tutto una panoramica della legge di Snell - definizione, formula, equazione, derivazione, rifrazione e foglio di lavoro. Ecco una domanda per te: 'Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della legge di rifrazione di Snell?'
