Snelli seadus sõltub seadus murdumisega, sest see suudab ennustada valguskiire painde suurust. Murdumiseadus pole midagi muud kui valguskiire painutamine, kui see liigub kahe erineva keskkonna, näiteks vee, klaasi või õhu jne vahel (ühest keskkonnast teise tüüpi keskkonda). See seadus annab seose langeva kiirte (valgus) ja ülekantava kiiri (valgus) nurga vahel, kui need liidetakse kahe erineva meediumiga. Nähtuseadust võib täheldada igat tüüpi materjalides, eriti kiudoptilistes kaablites. Willebrord Snelli tunnustatud murdumisseadus 1621. aastal ja nimetas seda hiljem Snelli seaduseks. See suudab arvutada valguse kiiruse ja murdumisnäitaja, kui materjal või valguskiir liides kahes erinevas keskkonnas läbi piirjoone. Selles artiklis kirjeldatakse Snelli seaduse täielikku töölehte.
Mis on Snelli seadus?
Definitsioon: Snelli seadust nimetatakse ka murdumisseaduseks või Snelli Descartes'iks. Seda määratletakse kui langemisnurga murdumisnurga siinuste suhet, mis on võrdne murdumisnäitajate või faasikiiruste vastastikuse suhtega, kui valguskiir liigub ühest keskkonnast teise tüüpi keskkonda. See annab seose langemisnurga ja murdumisnurga vahel, kui valguskiir liigub kahe isotroopse keskkonna vahel. Samuti on langemiskiire ja murdumisnurk konstantsed.
Snelli seaduse valem
Snelli seaduse valem on
Sin α1 / siinus α2 = V1 / V2
või
Sin α1 / siinus α2 = n2 / n1
või
Sin i / siinus r = konstant = c
Siin tähistab konstant kahe meediumi murdumisnäitajaid
Kus α1 = langemisnurk
α2 = murdumisnurk
V1 ja V2 = kahe erineva keskkonna faasikiirused
n1 ja n2 = kahe erineva keskkonna murdumisnäitajad
Snelli seaduse võrrand
See võrrand annab seose langemisnurga ja nurga vahel edasikandumine võrdub iga keskkonna murdumisnäitajaga. Seda antakse
Ilma α1 / ilma α2 = n2 / n1
Siin mõõdab ‘α1’ langemisnurka
‘Α2’ mõõdab murdumisnurka
‘N1’ mõõdab esimese keskkonna murdumisnäitajat
‘N2’ mõõdab teise keskkonna murdumisnäitajat.
Tuletus
Põhimõtteliselt Snelli seaduse tuletis on tuletatud Fermati põhimõttest. Fermati põhimõte on määratletud kui valgus liigub lühikese tee jooksul väikese ajaga. Vaatleme pidevat valguskiire liikumist ühest keskkonnast teise keskmise kaudu antud normaaljoone või piirjoone kaudu, nagu on näidatud joonisel.
Snelli seaduse pidev valguskiir
Kui valguskiir ületab piirjoone, murdub see väiksema või suurema nurga all. Langemis- ja murdumisnurki mõõdetakse normaaljoone suhtes.
Selle seaduse kohaselt saab need nurgad ja murdumisnäitajad tuletada järgmisest valemist.
Ilma α1 / ilma α2 = n2 / n1
Valguse kiirus sõltub kahe keskkonna murdumisnäitajast
Ilma α1 / ilma α2 = V1 / V2
Kus ‘α1’ ja ‘α2’ on langemis- ja murdumisnurgad.
‘N1’ ja ’n2’ on esimese ja teise meediumi murdumisnäitajad
“V1” ja “V2” määravad valguskiire kiiruse või kiiruse.
Murdumine
Snelli murdumisseadus toimub siis, kui valguskiire kiirus muutub ühest keskkonnast teise keskkonda liikudes. Seda seadust võib nimetada ka Snelli murdumisseaduseks. See tekib siis, kui valguse kiirus varieerub kahe erineva keskkonna kaudu liikudes.
Valguse reisimine Snelli seaduses
Vaatleme kahte erinevat õhku ja vett. Kui valgus liigub esimesest keskkonnast (õhust) teise (vee) keskkonda, siis valguskiir murdub liidese suunas või sellest eemale (tavaline joon). Murdumisnurk sõltub kahe keskkonna suhtelisest murdumisnäitajast. Murdumisnurk on suur, kui valguskiir levib normaalsest kaugemale. Kui teise materjali murdumisnäitaja on kõrgem kui esimese materjali murdumisnäitaja, siis murdunud kiir levib normaalse poole ja murdumisnurk on väike. See annab täieliku sisemise peegelduse.
See tähendab, et kui valguskiir liigub madalamalt keskmiselt kõrgemale, paindub see liidese suhtes normaalse poole. Materjali murdumisnäitaja sõltub lainepikkusest. Kui lainepikkus on suur, oleks murdumisnäitaja madal. Murdumisnäitajat saab muuta ühest keskkonnast teise. Näiteks vaakum = 1, õhk = 1,00029, vesi = 1,33, klaas = 1,49, alkohol = 1,36, glütseriin = 1,4729, teemant = 2,419.
Valguskiire levimise kiirus ühest keskkonnast teise keskkonda muutub ja sõltub kasutatud materjali murdumisnäitajast. Niisiis, selle seaduse murdumine võib määrata murdunud kiiri kiiruse liidese pinnalt. Lõpuks täheldatakse, et Snelli murdumisseadust saab rakendada igat tüüpi materjalile või keskkonnale.
Näide
Snelli seaduste näiteid võib enamasti jälgida fiiberoptilistes kaablites, kõigis küsimustes ja materjalides. Seda kasutatakse aastal optiline sellised seadmed nagu prillid, kaamerad, kontaktläätsed ja vikerkaared.
Kõige olulisem näide on refraktomeetri seade, mida kasutatakse vedelike murdumisnäitaja arvutamiseks.
Snelli seaduse teooriat kasutatakse telekommunikatsioonisüsteemides ja kiirete serveritega andmeedastussüsteemides.
Snelli seaduse tööleht
Leidke langemisnurk, kui murdunud kiir on 14 kraadi juures, on murdumisnäitaja 1,2.
Murdumisnurk siinus 1 = 14 kraadi
Murdumisnäitaja c = 1,2
Snelli seadusest lähtudes
Patt i / patt r = c
Patt i / patt 14 = 1
Sin i = 1,2 x patt 14
Sin i = 1,2 x 0,24 = 0,24
Seega i = 16,7 kraadi.
Leidke keskkonna murdumisnäitaja, kui langemisnurk on 25 kraadi ja murdumisnurk 32 kraadi
Arvestades pattu, i = 25 kraadi
Ilma r = 32 kraadi
Pidev murdumisnäitaja = c =?
Snelli seadusest lähtudes
Patt i / patt r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Leidke murdumisnurk, kui langemisnurk on 45 kraadi, langeva kiirte murdumisnäitaja on 1,00 ja murdunud kiirte murdumisnäitaja 1,33
Arvestades pattu α1 = 45 kraadi
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Ilma α2 =?
Snelli seadusest lähtudes
n1 ilma α1 = n2 ilma α2
1 x patt (45 kraadi) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Ilma α2 = 0,53
α2 = 32,1 kraadi
Seega on see kõik ülevaade snelli seadusest - määratlus, valem, võrrand, tuletis, murdumine ja tööleht. Siin on teile küsimus: 'Millised on Snelli murdumisseaduse eelised ja puudused?'
