Hukum Snell bergantung pada hukum pembiasan karena dapat memprediksi jumlah tikungan sinar cahaya. Hukum pembiasan tidak lain adalah pembengkokan sinar cahaya ketika ia bergerak di antara dua media yang berbeda seperti air atau kaca atau udara dll (dari satu media ke jenis media lain). Hukum ini memberikan hubungan antara sudut sinar datang (cahaya) dan sudut sinar yang ditransmisikan (cahaya) ketika keduanya berinteraksi pada dua media yang berbeda. Fenomena hukum dapat diamati pada semua jenis material, terutama pada kabel serat optik. Hukum refraksi yang diakui Willebrord Snell pada tahun 1621 dan kemudian menamakannya sebagai hukum Snell. Itu dapat menghitung kecepatan cahaya dan indeks bias ketika material atau sinar cahaya antarmuka di dua media berbeda melalui garis batas. Artikel ini menjelaskan lembar kerja hukum Snell lengkap.
Apa itu Hukum Snell?
Definisi: Hukum Snell juga disebut sebagai hukum refraksi atau Snell's Descartes. Ini didefinisikan sebagai rasio sinus dari sudut bias datang yang sama dengan rasio timbal balik indeks bias atau kecepatan fase ketika sinar cahaya bergerak dari satu medium ke medium lain. Ini memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias ketika sinar cahaya bergerak di antara dua media isotropik. Juga, sudut sinar datang dan sudut bias adalah konstan.
Rumus Hukum Snell
Rumus hukum Snell adalah,
Dosa α1 / Sinus α2 = V1 / V2
atau
Dosa α1 / Sinus α2 = n2 / n1
atau
Sin i / sinus r = konstanta = c
Di sini konstanta mengacu pada indeks bias dua media
Dimana α1 = sudut sinar datang
α2 = sudut bias
V1 dan V2 = kecepatan fase dari dua media yang berbeda
n1 dan n2 = indeks bias dari dua media berbeda
Persamaan Hukum Snell
Persamaan ini memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut penularan sama dengan indeks bias masing-masing media. Itu diberikan sebagai,
Tanpa α1 / Tanpa α2 = n2 / n1
Di sini 'α1' mengukur sudut kejadian
'Α2' mengukur sudut refraksi
'N1' mengukur indeks bias media pertama
'N2' mengukur indeks bias media kedua.
Penurunan
Pada dasarnya, Derivasi hukum Snell diturunkan dari prinsip Fermat. Prinsip Fermat diartikan sebagai perjalanan cahaya di jalur terpendek dengan waktu yang singkat. Pertimbangkan perjalanan sinar cahaya konstan dari satu media ke media lain melalui garis normal atau garis batas seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Sinar Cahaya Konstan dari Hukum Snell
Ketika sinar melewati garis batas itu dibiaskan dengan sudut yang lebih kecil atau lebih besar. Sudut kemunculan dan refraksi diukur dengan memperhatikan garis normal.
Sesuai hukum ini, sudut dan indeks bias ini dapat diturunkan dari rumus berikut.
Tanpa α1 / Tanpa α2 = n2 / n1
Kecepatan cahaya tergantung pada indeks bias dua medium
Tanpa α1 / Tanpa α2 = V1 / V2
Dimana 'α1' dan 'α2' adalah sudut datang dan refraksi.
'N1' dan 'n2' adalah indeks bias dari media pertama dan kedua
'V1' dan 'V2' menentukan kecepatan atau kecepatan sinar cahaya.
Pembiasan
Hukum pembiasan Snell terjadi ketika kecepatan perubahan sinar cahaya saat berpindah dari satu media ke media lain. Hukum ini juga bisa disebut hukum pembiasan Snell. Itu terjadi ketika kecepatan cahaya bervariasi saat bergerak melalui dua media yang berbeda.
Perjalanan Cahaya dalam Hukum Snell
Pertimbangkan dua media berbeda udara dan air. Ketika cahaya bergerak dari media pertama (udara) ke media kedua (air), sinar cahaya dibiaskan menuju atau menjauh dari antarmuka (garis normal). Sudut bias tergantung pada indeks bias relatif kedua medium tersebut. Sudut refraksi tinggi ketika sinar merambat menjauh dari normal. Jika indeks bias bahan kedua lebih tinggi dari indeks bias bahan pertama, maka sinar bias merambat ke arah normal dan sudut biasnya kecil. Ini memberikan refleksi internal total.
Itu berarti, ketika sinar cahaya bergerak dari medium yang lebih rendah ke medium yang lebih tinggi, itu membengkok ke arah normal sehubungan dengan antarmuka. Indeks bias material bergantung pada panjang gelombang. Jika panjang gelombang tinggi, indeks bias akan rendah. Indeks bias dapat divariasikan dari satu medium ke medium lainnya. Misalnya vakum = 1, udara = 1.00029, air = 1.33, gelas = 1.49, alkohol = 1.36, gliserin = 1.4729, berlian = 2.419.
Kecepatan rambat sinar cahaya dari satu medium ke medium lainnya berubah dan bergantung pada indeks bias bahan yang digunakan. Jadi, pembiasan hukum ini dapat menentukan kecepatan sinar bias dari permukaan antarmuka. Akhirnya, diamati bahwa hukum pembiasan snell dapat diterapkan pada semua jenis bahan atau media.
Contoh
Contoh hukum Snell sebagian besar dapat diamati pada kabel serat optik, dalam semua hal dan material. Ini digunakan dalam optik perangkat seperti kacamata, kamera, lensa kontak, dan pelangi.
Contoh terpenting adalah instrumen refraktometer, yang digunakan untuk menghitung indeks bias cairan.
Teori hukum snell digunakan dalam sistem telekomunikasi dan sistem transmisi data dengan server berkecepatan tinggi.
Lembar Kerja Hukum Snell
Tentukan sudut datangnya, jika sinar bias pada 14 derajat, indeks biasnya adalah 1,2.
Sudut bias sinus 1 = 14 derajat
Indeks bias c = 1.2
Dari hukum snell,
Sin i / sin r = c
Dosa i / sin 14 = 1
Sin i = 1,2 x sin 14
Sin i = 1,2 x 0,24 = 0,24
Jadi i = 16,7 derajat.
Hitung indeks bias medium jika sudut datang 25 derajat dan sudut bias 32 derajat
Diketahui sin i = 25 derajat
Tanpa r = 32 derajat
Indeks bias konstan = c =?
Dari hukum Snell,
Sin i / sin r = c
Sin25 / sin32 = c
C = 0,4226
Tentukan sudut bias jika sudut datang 45 derajat, indeks bias sinar datang adalah 1,00 dan indeks bias sinar bias 1,33.
Diketahui sin α1 = 45 derajat
n1 = 1.00
n2 = 1,33
Tanpa α2 =?
Dari hukum snell,
n1 tanpa α1 = n2 tanpa α2
1 x sin (45 derajat) = 1,33 x sin α2
0,707 = 1,33 x sin α2
Tanpa α2 = 0,53
α2 = 32,1 derajat
Jadi, ini semua tentang ikhtisar hukum snell - definisi, rumus, persamaan, penurunan, refraksi, dan lembar kerja. Berikut pertanyaan untuk Anda, “Apa keuntungan dan kerugian dari hukum refraksi Snell?”
