กฎของสเนลล์คืออะไรและที่มา

กฎหมายของ Snell ขึ้นอยู่กับ กฏหมาย การหักเหของแสงเนื่องจากสามารถทำนายปริมาณการโค้งงอของแสงได้ กฎของการหักเหของแสงไม่ได้เป็นอะไรนอกจากการโค้งงอของรังสีแสงเมื่อมันเดินทางระหว่างตัวกลางสองชนิดที่แตกต่างกันเช่นน้ำหรือแก้วหรืออากาศเป็นต้น (จากสื่อชนิดหนึ่งไปยังตัวกลางชนิดอื่น) กฎหมายนี้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างมุมของรังสีตกกระทบ (แสง) และมุมของรังสีที่ส่งผ่าน (แสง) เมื่อพวกมันเชื่อมต่อกับสื่อทั้งสองที่ต่างกัน กฎปรากฏการณ์สามารถสังเกตได้ในวัสดุทุกประเภทโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง กฎการหักเหของแสงของ Willebrord Snell ได้รับการยอมรับในปี 1621 และต่อมาได้รับการตั้งชื่อเป็นกฎของ Snell สามารถคำนวณความเร็วของแสงและดัชนีหักเหของแสงเมื่อวัสดุหรือ แสงเรย์ เชื่อมต่อกับสื่อสองสื่อที่แตกต่างกันผ่านเส้นแบ่งเขต บทความนี้อธิบายแผ่นงานกฎหมายของ Snell ฉบับสมบูรณ์

Snell’s Law คืออะไร?

คำจำกัดความ: กฎของ Snell เรียกอีกอย่างว่ากฎการหักเหของแสงหรือ Snell’s Descartes มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของไซน์ของมุมการหักเหของอุบัติการณ์เท่ากับอัตราส่วนซึ่งกันและกันของดัชนีการหักเหของแสงหรือความเร็วเฟสเมื่อรังสีแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังตัวกลางประเภทอื่น ให้ความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและมุมหักเหเมื่อแสงเดินทางระหว่างสื่อไอโซทรอปิกสองสื่อ นอกจากนี้มุมตกกระทบและมุมหักเหจะคงที่

สูตรกฎหมายของ Snell

สูตรของกฎของ Snell คือ

บาปα1 / ไซน์α2 = V1 / V2

หรือ

บาปα1 / ไซน์α2 = n2 / n1

หรือ

บาป i / ไซน์ r = ค่าคงที่ = c

ในที่นี้ค่าคงที่หมายถึงดัชนีหักเหของตัวกลางสองตัว

โดยที่α1 = มุมตกกระทบ

α2 = มุมหักเห

V1 และ V2 = ความเร็วเฟสของสื่อสองชนิด

n1 และ n2 = ดัชนีหักเหของสื่อสองชนิด

สมการกฎหมายของ Snell

สมการนี้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและมุมของ การแพร่เชื้อ เท่ากับดัชนีหักเหของตัวกลางแต่ละตัว ได้รับเป็น

ไม่มีα1 / ไม่มีα2 = n2 / n1

ที่นี่ 'α1' จะวัดมุมตกกระทบ

‘α2’ วัดมุมหักเห

‘n1’ วัดดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางแรก

‘n2’ วัดดัชนีหักเหของตัวกลางที่สอง

ที่มา

โดยพื้นฐานแล้ว การมาจากกฎหมายของ Snell มาจากหลักการของ Fermat หลักการของแฟร์มาต์กำหนดให้แสงเดินทางไปในเส้นทางที่สั้นที่สุดโดยใช้เวลาเพียงเล็กน้อย พิจารณาการเดินทางของแสงคงที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังตัวกลางอื่นผ่านเส้นปกติหรือเส้นแบ่งเขตตามที่แสดงในรูป

แสงคงที่ของกฎของ Snell

เมื่อรังสีแสงพาดผ่านเส้นแบ่งเขตจะหักเหด้วยมุมที่เล็กกว่าหรือมากกว่า มุมตกกระทบและการหักเหวัดเทียบกับเส้นปกติ

ตามกฎนี้มุมเหล่านี้และดัชนีหักเหได้มาจากสูตรต่อไปนี้

ไม่มีα1 / ไม่มีα2 = n2 / n1

ความเร็วของแสงขึ้นอยู่กับดัชนีหักเหของตัวกลางสองชนิด

ไม่มีα1 / ไม่มีα2 = V1 / V2

โดยที่ 'α1' และ 'α2' คือมุมตกกระทบและการหักเหของแสง

'n1' และ 'n2' คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่หนึ่งและสอง

'V1' และ 'V2' กำหนดความเร็วหรือความเร็วของแสง

การหักเห

กฎการหักเหของแสงของ Snell เกิดขึ้นเมื่อความเร็วของแสงเปลี่ยนไปในขณะที่ส่งผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังตัวกลางอื่น กฎนี้เรียกอีกอย่างว่ากฎการหักเหของแสงของสเนลล์ เกิดขึ้นเมื่อความเร็วของแสงแตกต่างกันไปในขณะที่เดินทางผ่านสื่อทั้งสองชนิด

การเดินทางของแสงในกฎหมายของ Snell

พิจารณาสื่อทั้งสองชนิดที่แตกต่างกันทั้งอากาศและน้ำ เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางแรก (อากาศ) ไปยังตัวกลาง (น้ำ) ตัวที่สองรังสีของแสงจะหักเหเข้าหาหรือออกจากส่วนต่อประสาน (เส้นปกติ) มุมของการหักเหขึ้นอยู่กับดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางทั้งสอง มุมของการหักเหของแสงจะสูงเมื่อรังสีแสงแพร่กระจายออกไปจากปกติ เมื่อดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุที่สองสูงกว่าดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุชนิดแรกรังสีหักเหจะแพร่กระจายไปทางปกติและมุมของการหักเหจะมีขนาดเล็ก สิ่งนี้ให้การสะท้อนภายในทั้งหมด

นั่นหมายความว่าเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่ต่ำกว่าไปยังตัวกลางที่สูงกว่ามันจะโค้งเข้าหาปกติเมื่อเทียบกับอินเทอร์เฟซ ดัชนีหักเหของวัสดุขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ถ้าความยาวคลื่นสูงดัชนีหักเหก็จะต่ำ ดัชนีการหักเหของแสงสามารถเปลี่ยนแปลงได้จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ตัวอย่างเช่นสูญญากาศ = 1, อากาศ = 1.00029, น้ำ = 1.33, แก้ว = 1.49, แอลกอฮอล์ = 1.36, กลีเซอรีน = 1.4729, เพชร = 2.419

ความเร็วของรังสีแสงแพร่กระจายจากตัวกลางหนึ่งไปยังตัวกลางอื่น ๆ เปลี่ยนแปลงไปและขึ้นอยู่กับดัชนีหักเหของวัสดุที่ใช้ ดังนั้นการหักเหของกฎนี้สามารถกำหนดความเร็วของรังสีหักเหจากพื้นผิวส่วนต่อประสานได้ สุดท้ายเป็นที่สังเกตว่ากฎการหักเหของแสงของหอยทากสามารถนำไปใช้กับวัสดุหรือสื่อประเภทใดก็ได้

ตัวอย่าง

ตัวอย่างกฎหมายของ Snell ส่วนใหญ่สามารถสังเกตได้ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในทุกเรื่องและวัสดุ มันถูกใช้ใน ออปติคอล อุปกรณ์เช่นแว่นตากล้องคอนแทคเลนส์และสายรุ้ง

ตัวอย่างที่สำคัญที่สุดคือเครื่องมือวัดการหักเหของแสงซึ่งใช้ในการคำนวณดัชนีหักเหของของเหลว

ทฤษฎีกฎของ snell ใช้ในระบบโทรคมนาคมและระบบส่งข้อมูลด้วยเซิร์ฟเวอร์ความเร็วสูง

ใบงานกฎหมายของ Snell

หามุมตกกระทบถ้ารังสีหักเหอยู่ที่ 14 องศาดัชนีหักเหเท่ากับ 1.2

มุมของการหักเหของไซน์ 1 = 14 องศา

ดัชนีหักเห c = 1.2

จากกฎของ snell

บาป i / sin r = c

บาป i / sin 14 = 1

บาป i = 1.2 x บาป 14

บาป i = 1.2 x 0.24 = 0.24

ดังนั้นฉัน = 16.7 องศา

ค้นหาดัชนีหักเหของตัวกลางหากมุมตกกระทบเป็น 25 องศาและมุมการหักเหคือ 32 องศา

ให้บาป i = 25 องศา

ไม่มี r = 32 องศา

ดัชนีหักเหคงที่ = c =?

จากกฎของ Snell

บาป i / sin r = c

Sin25 / sin32 = ค

C = 0.4226

หามุมหักเหถ้ามุมตกกระทบ 45 องศาดัชนีหักเหของรังสีตกกระทบเท่ากับ 1.00 และดัชนีหักเหของรังสีหักเหเท่ากับ 1.33

ให้บาปα1 = 45 องศา

n1 = 1.00

n2 = 1.33

ไม่มีα2 =?

จากกฎของ snell

n1 ที่ไม่มีα1 = n2 โดยไม่มีα2

1 x บาป (45 องศา) = 1.33 x บาปα2

0.707 = 1.33 x บาปα2

ไม่มีα2 = 0.53

α2 = 32.1 องศา

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของกฎหมายของ snell - นิยามสูตรสมการอนุพันธ์การหักเหและแผ่นงาน นี่คือคำถามสำหรับคุณ 'อะไรคือข้อดีและข้อเสียของกฎการหักเหของแสงของสเนลล์'