Sketcher ConstrainSnellsLaw/it

Rifrazione
Posizione nel menu
Sketch → Sketcher Constraints → Rifrazione (Legge di Snell)
Ambiente
Sketcher, PartDesign
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Nessuno
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Nessuno

Descrizione

Vincola due linee a disporsi secondo la legge della rifrazione di un raggio di luce che attraversa un'interfaccia, ovvero nella transizione tra due materiali con differenti indici di rifrazione. Per maggiori informazioni si può consultare la pagina sulla Legge di Snell di Wikipedia.

Snell's law

Uso

Le frecce gialle con i numeri indicano la sequenza dei punti da cliccare. Le etichette n1 e n2 di questa immagine servono per mostrare dove si trovano gli indici di rifrazione.

• Servono due linee che rappresentino un raggio di luce e una curva che funga da interfaccia. Le linee devono essere su lati diversi dell'interfaccia.
• Selezionare l'estremità di una linea, il punto finale di un'altra linea e il bordo dell'interfaccia. L'interfaccia può essere una linea, un cerchio, un arco, una ellisse o un arco di ellisse. Stare attenti all'ordine di selezione dei punti finali.
• Richiamare il vincolo. Appare una finestra di dialogo in cui si deve indicare il rapporto tra gli indici di rifrazione n2/n1. L'indice n2 si riferisce al mezzo in cui risiede la linea del secondo punto finale selezionato, n1 si riferisce alla prima linea.
• Prima di applicare il vincolo legge di Snell, i punti finali devono essere resi coincidenti e vincolati sull'interfaccia, se non lo sono.

Notare che ci sono diversi autovincoli addizionali (punto-su-oggetto, coincidenza, ecc.) e che essi possono essere eliminati se causano la ridondanza, o essere aggiunti manualmente se non sono stati aggiunti automaticamente. Per l'attuale vincolo di Rifrazione, i punti finali delle linee devono coincidere e trovarsi sull'interfaccia, altrimenti il suo comportamento è imprevedibile.

Using polyline tool, it is possible to speedup drawing of rays of light. In this case, one can select two coincident endpoints by box selection.

Remarks

• The actual Snell's law constraint enforces the plain law equation n1*sin(theta1) = n2*sin(theta2). It needs the line ends to be made coincident and on the interface by other constraints. The necessary helper constraints are added automatically based on the current coordinates of the elements.
• Python routine does not add the helper constraints. These must be added manually by the script (see example in Scripting section).
• These helper constraints can be temporarily deleted and the endpoints dragged apart, which can be useful in case one wants to construct a reflected ray or birefringence rays.
• Unlike the reality, refraction indices are associated with rays of light, but not according to the sides of the boundary. This is useful to emulate birefringence, construct paths of different wavelengths due to refraction, and easily construct angle of onset of total internal reflection.
• Both rays can be on the same side of the interface, satisfying the constraint equation. This is physical nonsense, unless the ratio n2/n1 is 1.0, in which case the constraint emulates a reflection.
• Arcs of circle and ellipse are also accepted as rays (physical nonsence).

Scripting

The constraints can be created from macros and from the python console by using the following function:

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('SnellsLaw',line1,pointpos1,line2,pointpos2,interface,n2byn1))

where:

• Sketch is a sketch object
• line1 and pointpos1 are two integers identifying the endpoint of the line in medium with refractive index of n1. line1 is the line's index in the sketch (the value, returned by Sketch.addGeometry), and pointpos1 should be 1 for start point and 2 for end point.
• line2 and pointpos2 are the indexes specifying the endpoint of the second line (in medium n2)
• n2byn1 is a floating-point number equal to the ratio of refractive indices n2/n1

Example:

from Sketcher import *
from Part import *
from FreeCAD import *

StartPoint = 1
EndPoint = 2
MiddlePoint = 3

f = App.activeDocument().addObject("Sketcher::SketchObject","Sketch")

# add geometry to the sketch
icir = f.addGeometry(Part.Circle(App.Vector(-547.612366,227.479736,0),App.Vector(0,0,1),68.161979))
iline1 = f.addGeometry(Part.Line(App.Vector(-667.331726,244.127090,0),App.Vector(-604.284241,269.275238,0)))
iline2 = f.addGeometry(Part.Line(App.Vector(-604.284241,269.275238,0),App.Vector(-490.940491,256.878265,0)))
# add constraints
# helper constraints:
f.addConstraint(Sketcher.Constraint('Coincident',iline1,EndPoint,iline2,StartPoint)) 
f.addConstraint(Sketcher.Constraint('PointOnObject',iline1,EndPoint,icir)) 
# the Snell's law:
f.addConstraint(Sketcher.Constraint('SnellsLaw',iline1,EndPoint,iline2,StartPoint,icir,1.47))

App.ActiveDocument.recompute()

Version

The constraint was introduced in FreeCAD v0.15.4387