Sketcher ConstrainSnellsLaw/de

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Sketcher

Constraint SnellsLaw
Menüeintrag
Sketch → Sketcher Constraints → Constrain refraction (Snell's law)
Arbeitsbereich
Sketcher
Standardtastenkürzel
Keiner
Eingeführt in Version
0.15
Siehe auch
Keiner

Beschreibung==

Beschränkt zwei Linien, um dem Gesetz der Lichtbrechung zu folgen, wenn es durch eine Grenzfläche dringt, in der sich zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes treffen. Siehe [1] auf Wikipedia für weitere Informationen.

Snell's law

Anwendung

Die Reihenfolge der Klicks wird durch gelbe Pfeile mit Zahlen angezeigt. n1, n2 sind nur Bezeichnungen, die zeigen, wo sich die Brechungsindizes befinden.

• Du brauchst zwei Linien, die einem Lichtstrahl folgen sollen, und eine Kurve, die als Schnittfläche dient. Die Linien sollten sich auf verschiedenen Seiten der Schnittfläche befinden.
• Wählen den Endpunkt einer Linie, einen Endpunkt einer anderen Linie und die Schnittflächenkante. Die Schnittfläche kann eine Linie, ein Kreis/Bogen, eine Ellipse/Bogen der Ellipse sein. Notiere dir die Reihenfolge, in der du die Endpunkte ausgewählt hast.
• Rufe die Zwangsbeschränkung auf. Es erscheint ein Dialog, in dem nach einem Verhältnis der Brechungsindizes n2/n1 gefragt wird. n2 entspricht dem Medium, in dem sich die Linie des zweiten ausgewählten Endpunkts befindet, n1 ist für die erste Linie.
• Die Endpunkte werden zufällig (falls erforderlich), auf die Schnittstelle zwangsbeschränkt (falls erforderlich) und das Gesetz des Snellius wird zwangsbeschränkt.

Beachte, dass mehrere Hilfs Zwangsbeschränkungen intelligent hinzugefügt werden (Punkt-auf-Objekt, deckungsgleich). Sie können gelöscht werden, wenn sie Redundanz verursachen, oder manuell hinzugefügt werden, wenn sie nicht automatisch hinzugefügt wurden. Für die tatsächliche Zwangsbeschränkung des Snelliusschen Brechungsgesetzes müssen die Endpunkte der Linien übereinstimmen und auf der Schnittfläche liegen, sonst ist das Verhalten undefiniert.

Durch verwenden des Polylinie erstellen ist es möglich, die Zeichnung von Lichtstrahlen zu beschleunigen. In diesem Fall kann man zwei deckungsgleiche Endpunkte durch Kastenauswahl auswählen.

Anmerkungen==

• Die eigentliche Zwangsbeschränkung nach Snelliussches Brechungsgesetz erzwingt die einfachgesetzliche Gleichung n1*sin(theta1) = n2*sin(theta2). Es ist notwendig, dass die Linienenden durch andere Zwangsbeschränkungen zufällig und auf der Schnittfläche gemacht werden. Die notwendigen Hilfsbeschränkungen werden automatisch auf der Grundlage der aktuellen Koordinaten der Elemente hinzugefügt.
• Die Pythonroutine fügt die Hilfsbeschränkungen nicht hinzu. Diese müssen vom Skript manuell hinzugefügt werden (siehe Beispiel im Abschnitt Skripten).
• Diese Hilfsbeschränkungen können vorübergehend gelöscht und die Endpunkte auseinandergezogen werden, was nützlich sein kann, wenn man einen reflektierten Strahl oder Doppelbrechungsstrahl konstruieren möchte.
• Im Gegensatz zur Realität sind Brechungsindizes mit Lichtstrahlen verknüpft, aber nicht entsprechend der Grenzseiten. Dies ist nützlich, um die Doppelbrechung zu emulieren, Pfade verschiedener Wellenlängen aufgrund der Brechung zu konstruieren und den Winkel des Auftretens der Totalreflexion leicht zu konstruieren.
• Beide Strahlen können sich auf der gleichen Seite der Grenzfläche befinden und erfüllen damit die Randbedingung. Dies ist physikalischer Unfug, es sei denn, das Verhältnis n2/n1 ist 1,0, in diesem Fall emuliert die Einschränkung eine Reflexion.
• Kreis- und Ellipsenbögen werden auch als Strahlen (physikalischer Unfug) akzeptiert.

Skripten

Die Zwangsbeschränkung kann von Makros und von der Python Konsole durch einen der folgenden Funktionen erzeugt werden:

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:

import Sketcher
import Part
import FreeCAD

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.LineSegment(App.Vector(-667.331726,244.127090,0),App.Vector(-604.284241,269.275238,0)))
iline2 = f.addGeometry(Part.LineSegment(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

Internal Angle

Internal Alignment

Sketcher

Sketcher

• General: Create sketch, Edit sketch, Map sketch to face, Reorient sketch, Validate sketch, Merge sketches, Mirror sketch, Leave sketch, View sketch, View section, Toggle grid, Toggle snap, Configure rendering order, Stop operation

---

• Sketcher geometries: Point, Line, Arc, Arc by 3 points, Circle, Circle by 3 points, Ellipse, Ellipse by 3 points, Arc of ellipse, Arc of hyperbola, Arc of parabola, B-spline by control points, Periodic B-spline by control points, B-spline by knots, Periodic B-spline by knots, Polyline, Rectangle, Centered rectangle, Rounded rectangle, Triangle, Square, Pentagon, Hexagon, Heptagon, Octagon, Regular polygon, Slot, Fillet, Corner-preserving fillet, Trim, Extend, Split, External geometry, Carbon copy, Toggle construction geometry

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• Sketcher constraints:
  • Geometric constraints: Coincident, Point on object, Vertical, Horizontal, Parallel, Perpendicular, Tangent, Equal, Symmetric, Block
  • Dimensional constraints: Lock, Horizontal distance, Vertical distance, Distance, Radius or weight, Diameter, Auto radius/diameter, Angle, Refraction (Snell's law)
  • Constraint tools: Toggle driving/reference constraint, Activate/deactivate constraint

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• Sketcher tools: Select unconstrained DoF, Select associated constraints, Select associated geometry, Select redundant constraints, Select conflicting constraints, Show/hide internal geometry, Select origin, Select horizontal axis, Select vertical axis, Symmetry, Clone, Copy, Move, Rectangular array, Remove axes alignment, Delete all geometry, Delete all constraints

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• Sketcher B-spline tools: Show/hide B-spline degree, Show/hide B-spline control polygon, Show/hide B-spline curvature comb, Show/hide B-spline knot multiplicity, Show/hide B-spline control point weight, Convert geometry to B-spline, Increase B-spline degree, Decrease B-spline degree, Increase knot multiplicity, Decrease knot multiplicity, Insert knot, Join curves

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• Sketcher virtual space: Switch virtual space

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• Additional: Sketcher Dialog, Preferences, Sketcher scripting

User documentation

• Getting started
• Installation: Download, Windows, Linux, Mac, Additional components, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
• Basics: About FreeCAD, Interface, Mouse navigation, Selection methods, Object name, Preferences, Workbenches, Document structure, Properties, Help FreeCAD, Donate

---

• Help: Tutorials, Video tutorials
• Workbenches: Std Base, Arch, Assembly, CAM, Draft, FEM, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Start, Surface, TechDraw, Test Framework, Web

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• Addons: Addon Manager, External workbenches, Scripting and macros

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• Hubs: User hub, Power users hub, Developer hub