Snellův zákon závisí na zákon lomu, protože dokáže předpovědět míru ohybu světelného paprsku. Zákon lomu není nic jiného než ohýbání světelného paprsku, když se pohybuje mezi dvěma různými médii, jako je voda nebo sklo nebo vzduch atd. (Z jednoho média do jiného typu média). Tento zákon stanoví vztah mezi úhlem dopadajícího paprsku (světlo) a úhlem přenášeného paprsku (světlo), když se vzájemně propojují na dvou různých médiích. Zákon jevu lze pozorovat u všech typů materiálů, zejména u optických kabelů. Willebrord Snell uznal zákon lomu v roce 1621 a později jej pojmenoval jako Snellův zákon. Může vypočítat rychlost světla a index lomu, když materiál nebo světelný paprsek rozhraní na dvou různých médiích přes hraniční čáru. Tento článek popisuje kompletní pracovní list zákona Snell.
Co je Snellův zákon?
Definice: Snellův zákon je také nazýván zákonem lomu nebo Snellovým Descartem. Je definován jako poměr sinusů úhlu lomu dopadu rovný recipročnímu poměru indexů lomu nebo fázových rychlostí, když se paprsek světla pohybuje z jednoho média na jiný typ média. Udává vztah mezi úhlem dopadu a úhlem lomu, když se světelný paprsek pohybuje mezi dvěma izotropními médii. Rovněž úhel dopadajícího paprsku a úhel lomu jsou konstantní.
Snellův zákonný vzorec
Vzorec Snellova zákona je,
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
nebo
Sin α1 / Sine α2 = n2 / n1
nebo
Sin i / sine r = konstantní = c
Zde konstanta označuje indexy lomu dvou médií
Kde α1 = úhel dopadu paprsku
α2 = úhel lomu
V1 a V2 = fázové rychlosti dvou různých médií
n1 a n2 = indexy lomu dvou různých médií
Snellova zákonná rovnice
Tato rovnice udává vztah mezi úhlem dopadu a úhlem přenos rovná indexu lomu každého média. Udává se jako,
Bez α1 / Bez α2 = n2 / n1
Zde „α1“ měří úhel dopadu
„Α2“ měří úhel lomu
„N1“ měří index lomu prvního média
„N2“ měří index lomu druhého média.
Derivace
V podstatě, Snellova derivace zákona je odvozeno od Fermatova principu. Fermatův princip je definován jako světlo cestující nejkratší cestou s malým množstvím času. Vezměme si, že paprsky konstantního světla se pohybují z jednoho média do jiného média danou normální čárou nebo hraniční čárou, jak je znázorněno na obrázku.
Konstantní světelný paprsek Snellova zákona
Když světelný paprsek překročí hraniční čáru, lomí se pod menším nebo větším úhlem. Úhly dopadu a lomu se měří vzhledem k normální přímce.
Podle tohoto zákona lze tyto úhly a indexy lomu odvodit z následujícího vzorce.
Bez α1 / Bez α2 = n2 / n1
Rychlost světla závisí na indexu lomu dvou médií
Bez α1 / Bez α2 = V1 / V2
Kde „α1“ a „α2“ jsou úhly dopadu a lomu.
„N1“ a „n2“ jsou indexy lomu prvního a druhého média
„V1“ a „V2“ určují rychlost nebo rychlost světelného paprsku.
Lom světla
Snellov zákon lomu probíhá, když se mění rychlost světelného paprsku při přechodu z jednoho média na jiné. Tento zákon lze také nazvat Snellovým zákonem lomu. K tomu dochází, když se rychlost světla mění při cestování dvěma různými médii.
Cestování světlem podle Snellova zákona
Zvažte dvě různá média, vzduch a vodu. Když se světlo pohybuje z prvního média (vzduch) do druhého (voda), paprsek světla se láme směrem k rozhraní nebo od něj (normální čára). Úhel lomu závisí na relativním indexu lomu obou médií. Úhel lomu je vysoký, když se světelný paprsek šíří od normálu. Když je index lomu druhého materiálu vyšší než index lomu prvního materiálu, pak se lomený paprsek šíří směrem k normálu a úhel lomu je malý. To dává celkovou vnitřní reflexi.
To znamená, že když se světelný paprsek pohybuje z nižšího média do vyššího média, ohýbá se směrem k normálu vzhledem k rozhraní. Index lomu materiálu závisí na vlnové délce. Pokud je vlnová délka vysoká, index lomu by byl nízký. Index lomu se může měnit od jednoho média k druhému médiu. Například vakuum = 1, vzduch = 1,00029, voda = 1,33, sklo = 1,49, alkohol = 1,36, glycerin = 1,4729, diamant = 2,419.
Rychlost světelného paprsku se šíří z jednoho média do druhého se mění a závisí na indexu lomu použitého materiálu. Takže lom tohoto zákona může určit rychlost lomeného paprsku z povrchu rozhraní. Nakonec je pozorováno, že Snellov zákon lomu lze aplikovat na jakýkoli typ materiálu nebo média.
Příklad
Příklady Snellova zákona lze většinou pozorovat u kabelů z optických vláken, ve všech záležitostech a materiálech. Používá se v optický zařízení jako brýle, fotoaparáty, kontaktní čočky a duhy.
Nejdůležitějším příkladem je refraktometrický přístroj, který se používá k výpočtu indexu lomu kapalin.
Teorie Snellova zákona se používá v telekomunikačních systémech a systémech přenosu dat s vysokorychlostními servery.
Pracovní list zákona Snell
Najděte úhel dopadu, pokud má lom paprsku 14 stupňů, index lomu je 1,2.
Úhel lomu sinus 1 = 14 stupňů
Index lomu c = 1,2
Ze zákona Snelly,
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
Proto i = 16,7 stupňů.
Najděte index lomu média, pokud je úhel dopadu 25 stupňů a úhel lomu 32 stupňů
Vzhledem k hříchu i = 25 stupňů
Bez r = 32 stupňů
Konstantní index lomu = c =?
Ze Snellova zákona
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Najděte úhel lomu, pokud je úhel dopadu 45 stupňů, index lomu dopadajícího paprsku je 1,00 a index lomu lomeného paprsku je 1,33
Vzhledem k tomu, že sin α1 = 45 stupňů
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Bez α2 =?
Ze zákona Snelly,
n1 bez α1 = n2 bez α2
1 x hřích (45 stupňů) = 1,33 x hřích α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Bez α2 = 0,53
α2 = 32,1 stupňů
O toto tedy jde přehled Snellova zákona - definice, vzorec, rovnice, derivace, lom a list. Zde je pro vás otázka: „Jaké jsou výhody a nevýhody Snellova zákona lomu?“
