Luật của Snell phụ thuộc vào luật khúc xạ vì nó có thể dự đoán mức độ uốn cong của tia sáng. Quy luật khúc xạ không là gì khác ngoài sự bẻ cong của một tia sáng khi nó truyền giữa hai môi trường khác nhau như nước hoặc thủy tinh hoặc không khí, v.v. (từ môi trường này sang loại môi trường khác). Định luật này đưa ra mối quan hệ giữa góc của tia tới (ánh sáng) và góc của tia truyền qua (ánh sáng) khi chúng giao nhau tại hai phương tiện truyền thông khác nhau. Quy luật hiện tượng có thể được quan sát thấy trong tất cả các loại vật liệu, vật chất, đặc biệt là trong cáp quang. Định luật khúc xạ được Willebrord Snell công nhận vào năm 1621 và sau đó đặt tên nó là định luật Snell. Nó có thể tính toán tốc độ ánh sáng và chỉ số khúc xạ khi vật liệu hoặc tia sáng giao diện ở hai phương tiện khác nhau thông qua một đường ranh giới. Bài viết này mô tả toàn bộ bảng luật của Snell.
Luật Snell là gì?
Định nghĩa: Định luật Snell còn được gọi là định luật khúc xạ hoặc Snell’s Descartes. Nó được định nghĩa là tỷ số sin của góc khúc xạ tới bằng tỷ số nghịch đảo của chiết suất hoặc vận tốc pha khi tia sáng truyền từ môi trường này sang loại môi trường khác. Nó cho ta quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ khi tia sáng truyền giữa hai phương tiện đẳng hướng. Ngoài ra, góc của tia tới và góc khúc xạ là không đổi.
Công thức định luật Snell
Công thức của định luật Snell là,
Sin α1 / sin α2 = V1 / V2
hoặc là
Sin α1 / sin α2 = n2 / n1
hoặc là
Sin i / sin r = hằng số = c
Ở đây hằng số đề cập đến chiết suất của hai môi trường
Trong đó α1 = góc của tia tới
α2 = góc khúc xạ
V1 và V2 = vận tốc pha của hai môi trường khác nhau
n1 và n2 = chiết suất của hai môi trường khác nhau
Phương trình luật Snell
Phương trình này cho ta quan hệ giữa góc tới và góc của truyền tải bằng chiết suất của mỗi môi trường. Nó được cho là,
Không có α1 / Không có α2 = n2 / n1
Ở đây ‘α1’ đo góc tới
‘Α2’ đo góc khúc xạ
‘N1’ đo chiết suất của môi trường đầu tiên
‘N2’ đo chiết suất của môi trường thứ hai.
Nguồn gốc
Về cơ bản, Sự suy diễn luật của Snell có nguồn gốc từ nguyên tắc Fermat. Nguyên lý Fermat được định nghĩa là ánh sáng truyền theo đường ngắn nhất với một khoảng thời gian nhỏ. Coi tia sáng không đổi truyền từ môi trường này sang môi trường khác qua một đường pháp tuyến cho trước hoặc đường biên như hình vẽ bên.
Định luật Snell của Tia sáng không đổi
Khi tia sáng đi qua đường biên, nó bị khúc xạ với một góc nhỏ hơn hoặc lớn hơn. Các góc tới và khúc xạ được đo so với đường chuẩn.
Theo định luật này, các góc và chiết suất này có thể được suy ra từ công thức sau.
Không có α1 / Không có α2 = n2 / n1
Tốc độ ánh sáng phụ thuộc vào chiết suất của hai môi trường
Không có α1 / Không có α2 = V1 / V2
Trong đó ‘α1’ và ‘α2’ là các góc tới và khúc xạ.
‘N1’ và ‘n2’ là chiết suất của môi trường thứ nhất và thứ hai
‘V1’ và ‘V2’ xác định tốc độ hoặc vận tốc của tia sáng.
Khúc xạ
Định luật khúc xạ của Snell diễn ra khi tốc độ của tia sáng thay đổi trong khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Định luật này cũng có thể được gọi là định luật khúc xạ của Snell. Nó xảy ra khi tốc độ của ánh sáng thay đổi trong khi truyền qua hai môi trường khác nhau.
Du hành ánh sáng trong Định luật Snell
Hãy xem xét hai môi trường khác nhau là không khí và nước. Khi tia sáng truyền từ môi trường thứ nhất (không khí) sang môi trường thứ hai (nước), tia sáng bị khúc xạ về phía hoặc ra khỏi mặt phân cách (pháp tuyến). Góc khúc xạ phụ thuộc vào chiết suất tỉ đối của hai môi trường. Góc khúc xạ lớn khi tia sáng truyền ra xa pháp tuyến. Khi chiết suất của vật liệu thứ hai lớn hơn chiết suất của vật liệu thứ nhất thì tia khúc xạ truyền về phía pháp tuyến và góc khúc xạ nhỏ. Điều này mang lại phản ánh tổng thể bên trong.
Điều đó có nghĩa là, khi tia sáng truyền từ môi trường thấp hơn đến môi trường cao hơn, nó sẽ uốn cong về phía pháp tuyến so với mặt phân cách. Chiết suất của vật liệu phụ thuộc vào bước sóng. Nếu bước sóng cao, chiết suất sẽ thấp. Chiết suất có thể thay đổi từ môi trường này sang môi trường khác. Ví dụ, chân không = 1, không khí = 1.00029, nước = 1,33, thủy tinh = 1,49, rượu = 1,36, glycerine = 1,4729, kim cương = 2,419.
Tốc độ của tia sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác thay đổi và phụ thuộc vào chiết suất của vật liệu sử dụng. Vì vậy, định luật khúc xạ này có thể xác định tốc độ của tia khúc xạ khỏi bề mặt phân cách. Cuối cùng, quan sát thấy rằng định luật khúc xạ của ánh sáng có thể được áp dụng cho bất kỳ loại vật liệu hoặc phương tiện nào.
Thí dụ
Các ví dụ về định luật Snell có thể được quan sát hầu hết trong cáp quang, trong mọi vấn đề và vật liệu. Nó được sử dụng trong quang học các thiết bị như kính đeo mắt, máy ảnh, kính áp tròng và cầu vồng.
Ví dụ quan trọng nhất là dụng cụ khúc xạ kế, được sử dụng để tính chiết suất của chất lỏng.
Lý thuyết luật lén lút được sử dụng trong các hệ thống viễn thông và hệ thống truyền dữ liệu với các máy chủ tốc độ cao.
Bảng luật của Snell
Tìm góc tới, nếu tia khúc xạ ở góc 14 độ thì chiết suất là 1,2.
Góc khúc xạ sin 1 = 14 độ
Chỉ số khúc xạ c = 1,2
Từ định luật lén lút,
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
Do đó i = 16,7 độ.
Tìm chiết suất của môi trường nếu góc tới là 25 độ và góc khúc xạ là 32 độ
Cho sin i = 25 độ
Không có r = 32 độ
Chiết suất không đổi = c =?
Từ định luật Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Tìm góc khúc xạ nếu góc tới là 45 độ, chiết suất của tia tới là 1,00 và chiết suất của tia khúc xạ là 1,33
Cho sin α1 = 45 độ
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Không có α2 =?
Từ định luật lén lút,
n1 không có α1 = n2 không có α2
1 x sin (45 độ) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Không có α2 = 0,53
α2 = 32,1 độ
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về luật lén lút - định nghĩa, công thức, phương trình, đạo hàm, khúc xạ và trang tính. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, 'Ưu điểm và nhược điểm của định luật khúc xạ Snell là gì?'
