يعتمد قانون سنيل على القانون من الانكسار لأنه يمكن أن يتنبأ بكمية انحناء شعاع الضوء. قانون الانكسار ليس سوى ثني شعاع ضوئي عندما ينتقل بين وسيطين مختلفين مثل الماء أو الزجاج أو الهواء وما إلى ذلك (من وسيط إلى نوع آخر من الوسط). يعطي هذا القانون العلاقة بين زاوية الشعاع الساقط (الضوء) وزاوية الشعاع المرسل (الضوء) عندما يتداخلان في الوسطين المختلفين. يمكن ملاحظة قانون الظواهر في جميع أنواع المواد ، وخاصة في كابلات الألياف الضوئية. قانون ويلبرورد سنيل المعترف به للانكسار في عام 1621 وأطلق عليه فيما بعد قانون سنيل. يمكنه حساب سرعة الضوء ومعامل الانكسار عندما تكون المادة أو شعاع الضوء بين وسطين مختلفين من خلال خط حدودي. توضح هذه المقالة ورقة عمل قانون سنيل الكاملة.
ما هو قانون سنيل؟
تعريف: قانون سنيل يسمى أيضا قانون الانكسار أو سنيل ديكارت. يتم تعريفه على أنه نسبة جيوب زاوية الانكسار المتساوية مع النسبة المتبادلة لمؤشرات الانكسار أو سرعات الطور عندما ينتقل شعاع الضوء من وسط إلى نوع آخر من الوسط. يعطي العلاقة بين زاوية السقوط وزاوية الانكسار عندما ينتقل شعاع الضوء بين وسيطين متناحرين. كما أن زاوية سقوط الشعاع وزاوية الانكسار ثابتة.
صيغة قانون سنيل
صيغة قانون سنيل هي ،
Sin α1 / Sine α2 = V1 / V2
أو
Sin α1 / Sine α2 = n2 / n1
أو
الخطيئة أنا / الجيب ص = ثابت = ج
يشير الثابت هنا إلى مؤشرات الانكسار لوسطين
حيث α1 = زاوية شعاع السقوط
α2 = زاوية الانكسار
V1 و V2 = سرعات طور لوسائط مختلفة
n1 و n2 = مؤشرات الانكسار لوسائط مختلفة
معادلة قانون سنيل
تعطي هذه المعادلة العلاقة بين زاوية السقوط وزاوية انتقال يساوي معامل الانكسار لكل وسيط. يتم إعطاؤه كـ ،
بدون α1 / بدون α2 = n2 / n1
هنا يقيس 'α1' زاوية السقوط
يقيس 'α2' زاوية الانكسار
يقيس 'n1' معامل الانكسار للوسيط الأول
يقيس 'n2' معامل الانكسار للوسيط الثاني.
الاشتقاق
في الأساس، اشتقاق قانون سنيل مشتق من مبدأ فيرما. يُعرَّف مبدأ فيرمات بأنه ينتقل الضوء في أقصر مسار بفترة زمنية قصيرة. ضع في اعتبارك أن شعاع الضوء الثابت ينتقل من وسيط إلى وسيط آخر عبر خط عادي معين أو خط حدودي كما هو موضح في الشكل.
شعاع ضوء ثابت من قانون سنيل
عندما يعبر شعاع الضوء خط الحدود فإنه ينكسر بزاوية أصغر أو أكبر. زاويتا السقوط والانكسار تقاسان بالنسبة للخط الطبيعي.
وفقًا لهذا القانون ، يمكن اشتقاق هذه الزوايا ومؤشرات الانكسار من الصيغة التالية.
بدون α1 / بدون α2 = n2 / n1
تعتمد سرعة الضوء على معامل الانكسار لوسطين
بدون α1 / بدون α2 = V1 / V2
حيث 'α1' و 'α2' هما زاويتا السقوط والانكسار.
'n1' و 'n2' هما مؤشرا الانكسار للوسيط الأول والثاني
يحدد 'V1' و 'V2' سرعة أو سرعة شعاع الضوء.
الانكسار
قانون سنيل للانكسار يحدث عندما تتغير سرعة شعاع الضوء أثناء مروره من وسيط إلى وسط آخر. يمكن أن يسمى هذا القانون أيضًا قانون انكسار سنيل. يحدث عندما تختلف سرعة الضوء أثناء السفر عبر الوسطين المختلفين.
سفر الضوء في قانون سنيل
ضع في اعتبارك الوسيطين المختلفين الهواء والماء. عندما ينتقل الضوء من الوسيط الأول (الهواء) إلى الوسيط الثاني (الماء) ، ينكسر شعاع الضوء باتجاه الواجهة أو بعيدًا عنها (الخط العادي). زاوية الانكسار تعتمد على معامل الانكسار النسبي للوسيطين. تكون زاوية الانكسار عالية عندما ينتشر شعاع الضوء بعيدًا عن الوضع الطبيعي. عندما يكون معامل الانكسار للمادة الثانية أعلى من معامل الانكسار للمادة الأولى ، فإن الشعاع المنكسر ينتشر باتجاه المستوى الطبيعي وتكون زاوية الانكسار صغيرة. هذا يعطي الانعكاس الداخلي الكلي.
هذا يعني أنه عندما ينتقل شعاع الضوء من وسط منخفض إلى وسط أعلى ، فإنه ينحني نحو الوضع الطبيعي فيما يتعلق بالواجهة. يعتمد معامل الانكسار للمادة على الطول الموجي. إذا كان الطول الموجي مرتفعًا ، فسيكون معامل الانكسار منخفضًا. يمكن أن يتنوع معامل الانكسار من وسط إلى آخر. على سبيل المثال ، الفراغ = 1 ، الهواء = 1.00029 ، الماء = 1.33 ، الزجاج = 1.49 ، الكحول = 1.36 ، الجلسرين = 1.4729 ، الماس = 2.419.
تنتشر سرعة شعاع الضوء من وسيط إلى آخر ، وتعتمد على معامل الانكسار للمادة المستخدمة. لذلك ، يمكن أن يحدد انكسار هذا القانون سرعة الشعاع المنكسر من سطح السطح البيني. أخيرًا ، لوحظ أن قانون الانكسار سنيل يمكن تطبيقه على أي نوع من المواد أو الوسط.
مثال
يمكن ملاحظة أمثلة قانون سنيل في الغالب في كابلات الألياف الضوئية ، في جميع الأمور والمواد. يتم استخدامه في بصري أجهزة مثل النظارات والكاميرات والعدسات اللاصقة وأقواس قزح.
والمثال الأكثر أهمية هو أداة مقياس الانكسار ، والتي تُستخدم لحساب معامل انكسار السوائل.
تُستخدم نظرية قانون سنيل في أنظمة الاتصالات وأنظمة نقل البيانات ذات الخوادم عالية السرعة.
ورقة عمل قانون سنيل
أوجد زاوية السقوط ، فإذا كان الشعاع المنكسر عند 14 درجة ، يكون معامل الانكسار 1.2.
زاوية الانكسار الجيب 1 = 14 درجة
معامل الانكسار ج = 1.2
من قانون سنيل ،
الخطيئة أنا / الخطيئة ص = ج
الخطيئة أنا / الخطيئة 14 = 1
Sin i = 1.2 x sin 14
الخطيئة أنا = 1.2 × 0.24 = 0.24
ومن ثم أنا = 16.7 درجة.
أوجد معامل الانكسار للوسط إذا كانت زاوية السقوط 25 درجة وزاوية الانكسار 32 درجة
إذا كانت sin i = 25 درجة
بدون r = 32 درجة
معامل الانكسار الثابت = c =؟
من قانون سنيل ،
الخطيئة أنا / الخطيئة ص = ج
Sin25 / sin32 = ج
ج = 0.4226
أوجد زاوية الانكسار إذا كانت زاوية السقوط 45 درجة ، ومعامل انكسار الشعاع الساقط يساوي 1.00 ومعامل انكسار الشعاع المنكسر 1.33
إذا كانت sin α1 = 45 درجة
ن 1 = 1.00
n2= 1.33
بدون α2 =؟
من قانون سنيل ،
n1 بدون α1 = n2 بدون α2
1 × sin (45 درجة) = 1.33 × sin α2
0.707 = 1.33 x sin α2
بدون α2 = 0.53
α2 = 32.1 درجة
وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن قانون سنيل - التعريف والصيغة والمعادلة والاشتقاق والانكسار وورقة العمل. إليك سؤال لك ، 'ما هي مزايا وعيوب قانون سنيل للانكسار؟'
