La loi de Snell dépend de la loi de réfraction car il peut prédire la quantité de courbure du rayon lumineux. La loi de la réfraction n'est rien d'autre que la flexion d'un rayon lumineux lorsqu'il se déplace entre deux milieux différents comme l'eau ou le verre ou l'air, etc. (d'un milieu à un autre type de milieu). Cette loi donne la relation entre l'angle du rayon incident (lumière) et l'angle du rayon transmis (lumière) lorsqu'ils s'interfacent aux deux milieux différents. La loi de phénomène peut être observée dans tous les types de matériaux, en particulier dans les câbles à fibres optiques. La loi reconnue de la réfraction de Willebrord Snell en 1621 et l’a plus tard nommée loi de Snell. Il peut calculer la vitesse de la lumière et l'indice de réfraction lorsque le matériau ou rayon de lumière interface sur deux supports différents via une ligne de démarcation. Cet article décrit la feuille de travail complète de la loi de Snell.
Quelle est la loi de Snell?
Définition: La loi de Snell est également appelée loi de la réfraction ou Descartes de Snell. Il est défini comme le rapport des sinus de l'angle de réfraction d'incidence égal au rapport réciproque des indices de réfraction ou des vitesses de phase lorsque le rayon lumineux se déplace d'un milieu à un autre type de milieu. Il donne la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de réfraction lorsque le rayon lumineux se déplace entre deux milieux isotropes. De plus, l'angle d'incidence du rayon et l'angle de réfraction sont constants.
La formule de la loi de Snell
La formule de la loi de Snell est:
Sin α1 / Sinus α2 = V1 / V2
ou
Sin α1 / Sinus α2 = n2 / n1
ou
Sin i / sinus r = constant = c
Ici, la constante fait référence aux indices de réfraction de deux milieux
Où α1 = angle du rayon d'incidence
α2 = angle de réfraction
V1 et V2 = vitesses de phase de deux milieux différents
n1 et n2 = indices de réfraction de deux milieux différents
Équation de la loi de Snell
Cette équation donne la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de transmission égal à l'indice de réfraction de chaque milieu. Il est donné comme,
Sans α1 / Sans α2 = n2 / n1
Ici, «α1» mesure l’angle d’incidence
«Α2» mesure l’angle de réfraction
«N1» mesure l’indice de réfraction du premier milieu
«N2» mesure l’indice de réfraction du deuxième milieu.
Dérivation
Fondamentalement, Dérivation de la loi de Snell est dérivé du principe de Fermat. Le principe de Fermat est défini comme la lumière voyage dans le chemin le plus court avec un peu de temps. Considérez le rayon lumineux constant se déplace d'un milieu à un autre milieu via une ligne normale ou une ligne de démarcation donnée, comme indiqué sur la figure.
Rayon lumineux constant de la loi de Snell
Lorsque le rayon lumineux traverse la ligne de démarcation, il est réfracté avec un angle plus petit ou plus grand. Les angles d'incidence et de réfraction sont mesurés par rapport à la ligne normale.
Conformément à cette loi, ces angles et indices de réfraction peuvent être dérivés de la formule suivante.
Sans α1 / Sans α2 = n2 / n1
La vitesse de la lumière dépend de l'indice de réfraction de deux milieux
Sans α1 / Sans α2 = V1 / V2
Où «α1» et «α2» sont les angles d’incidence et de réfraction.
«N1» et «n2» sont les indices de réfraction du premier et du deuxième milieu
«V1» et «V2» déterminent la vitesse ou la vitesse du rayon lumineux.
Réfraction
Loi de la réfraction de Snell a lieu lorsque la vitesse du rayon lumineux change en passant d'un milieu à un autre milieu. Cette loi peut également être appelée loi de la réfraction de Snell. Cela se produit lorsque la vitesse de la lumière varie en voyageant à travers les deux milieux différents.
Voyager de la lumière dans la loi de Snell
Considérez les deux médiums différents, l'air et l'eau. Lorsque la lumière se déplace du premier milieu (air) au second milieu (eau), le rayon lumineux est réfracté vers ou loin de l'interface (ligne normale). L'angle de réfraction dépend de l'indice de réfraction relatif des deux milieux. L'angle de réfraction est élevé lorsque le rayon lumineux se propage loin de la normale. Lorsque l'indice de réfraction du deuxième matériau est supérieur à l'indice de réfraction du premier matériau, alors le rayon réfracté se propage vers la normale et l'angle de réfraction est petit. Cela donne la réflexion interne totale.
Cela signifie que lorsque le rayon lumineux se déplace du milieu inférieur au milieu supérieur, il se penche vers la normale par rapport à l'interface. L'indice de réfraction du matériau dépend de la longueur d'onde. Si la longueur d'onde est élevée, l'indice de réfraction serait faible. L'indice de réfraction peut varier d'un milieu à un autre milieu. Par exemple, vide = 1, air = 1.00029, eau = 1.33, verre = 1.49, alcool = 1.36, glycérine = 1.4729, diamant = 2.419.
La vitesse du rayon lumineux se propage d'un milieu à l'autre change de milieu et dépend de l'indice de réfraction du matériau utilisé. Ainsi, la réfraction de cette loi peut déterminer la vitesse du rayon réfracté à partir de la surface d'interface. Enfin, on constate que la loi de réfraction de Snell peut s’appliquer à tout type de matériau ou de milieu.
Exemple
Les exemples de loi de Snell peuvent être principalement observés dans les câbles à fibres optiques, dans tous les domaines et matériaux. Il est utilisé dans optique des appareils comme des lunettes, des appareils photo, des lentilles de contact et des arcs-en-ciel.
L'exemple le plus important est l'instrument réfractomètre, qui est utilisé pour calculer l'indice de réfraction des liquides.
La théorie de la loi de Snell est utilisée dans les systèmes de télécommunication et les systèmes de transmission de données avec des serveurs à haut débit.
Feuille de travail sur la loi de Snell
Trouvez l'angle d'incidence, si le rayon réfracté est à 14 degrés, l'indice de réfraction est de 1,2.
Angle de réfraction sinusoïdal 1 = 14 degrés
Indice de réfraction c = 1,2
De la loi du snell,
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
D'où i = 16,7 degrés.
Trouvez l'indice de réfraction du milieu si l'angle d'incidence est de 25 degrés et l'angle de réfraction est de 32 degrés
Étant donné sin i = 25 degrés
Sans r = 32 degrés
Indice de réfraction constant = c =?
D'après la loi de Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Trouvez l'angle de réfraction si l'angle d'incidence est de 45 degrés, l'indice de réfraction du rayon incident est de 1,00 et l'indice de réfraction du rayon réfracté est de 1,33
Étant donné sin α1 = 45 degrés
n1 = 1,00
n2 = 1,33
Sans α2 =?
De la loi du snell,
n1 sans α1 = n2 sans α2
1 x sin (45 degrés) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Sans α2 = 0,53
α2 = 32,1 degrés
Ainsi, il s'agit de un aperçu de la loi de snell - définition, formule, équation, dérivation, réfraction et feuille de calcul. Voici une question pour vous: 'Quels sont les avantages et les inconvénients de la loi de réfraction de Snell?'
