प्रकाश का अपवर्तन: तत्व, नियम और प्रयोग - शारीरिक - 2025

प्रकाश के अपवर्तन ऑप्टिकल घटना होती है कि जब प्रकाश अलग अपवर्तनांक के साथ दो मीडिया की जुदाई सतह पर तिरछे घटना है। जब ऐसा होता है तो प्रकाश अपनी दिशा और गति बदल देता है।

अपवर्तन होता है, उदाहरण के लिए, जब प्रकाश हवा से पानी में गुजरता है, क्योंकि इसमें अपवर्तनांक कम होता है। यह एक घटना है जिसे पूल में पूरी तरह से सराहा जा सकता है, जब यह देखते हुए कि पानी के नीचे शरीर की आकृतियाँ उस दिशा से भटकने लगती हैं जो उनके पास होनी चाहिए।

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यह एक ऐसी घटना है जो विभिन्न प्रकार की तरंगों को प्रभावित करती है, हालांकि प्रकाश का मामला सबसे अधिक प्रतिनिधि है और हमारे दिन के जीवन में सबसे अधिक उपस्थिति वाला है।

प्रकाश के अपवर्तन के लिए स्पष्टीकरण की पेशकश डच भौतिक विज्ञानी Willebrord Snell van Royen द्वारा की गई थी, जिन्होंने इसे समझाने के लिए एक कानून की स्थापना की जिसे Snell's Law के नाम से जाना जाता है।

एक और वैज्ञानिक जिन्होंने प्रकाश के अपवर्तन पर विशेष ध्यान दिया वह आइजैक न्यूटन थे। इसका अध्ययन करने के लिए, उन्होंने प्रसिद्ध ग्लास प्रिज्म बनाया। प्रिज्म में, प्रकाश अपने एक चेहरे के माध्यम से इसे भेदता है, अलग-अलग रंगों में अपवर्तित और विघटित होता है। इस तरह, प्रकाश के अपवर्तन की घटना के माध्यम से, उन्होंने साबित कर दिया कि सफेद प्रकाश इंद्रधनुष के सभी रंगों से बना है।

अपवर्तन के तत्व

प्रकाश के अपवर्तन के अध्ययन में जिन मुख्य तत्वों पर विचार किया जाना आवश्यक है, वे निम्नलिखित हैं: - घटना किरण, जो कि वह किरण है जो दो भौतिक मीडिया की पृथक्करण सतह पर सर्वथा गिरती है। -वर्तित किरण, वह किरण जो माध्यम से गुजरती है, अपनी दिशा और गति को संशोधित करती है। -सामान्य रेखा, जो दो मीडिया की पृथक्करण सतह की लंबवत काल्पनिक रेखा है। -आग की घटना (i), जिसे सामान्य के साथ घटना किरण द्वारा गठित कोण के रूप में परिभाषित किया गया है। -वाहन अपवर्तन (r) का कोण, जिसे अपवर्तित किरण के साथ सामान्य द्वारा निर्मित कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है।

-इसके अलावा, एक माध्यम के अपवर्तक सूचकांक (एन) पर भी विचार किया जाना चाहिए, जो वैक्यूम में प्रकाश की गति और माध्यम में प्रकाश की गति का भागफल है।

n = c / v

इस संबंध में, यह याद रखना चाहिए कि वैक्यूम में प्रकाश की गति 300,000,000 m / s का मान लेती है।

विभिन्न मीडिया में प्रकाश का अपवर्तनांक

कुछ सबसे आम मीडिया में प्रकाश के अपवर्तक सूचकांक हैं:

अपवर्तन के नियम

स्नेल के नियम को अक्सर अपवर्तन के नियम के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन सच्चाई यह है कि यह कहा जा सकता है कि अपवर्तन के दो नियम हैं।

अपवर्तन का पहला नियम

घटना किरण, अपवर्तित किरण और सामान्य अंतरिक्ष के एक ही विमान में हैं। इस कानून में, स्नेल द्वारा कटौती, प्रतिबिंब भी लागू होता है।

अपवर्तन का दूसरा नियम

दूसरा, अपवर्तन या स्नेल का नियम, निम्न अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

n ₁ पाप i = n ₂ पाप r

जहां n ₁ उस माध्यम के अपवर्तन का सूचकांक है जहां से प्रकाश आता है; मैं घटना के कोण; n ₂ उस माध्यम के अपवर्तन का सूचकांक जिसमें प्रकाश अपवर्तित होता है; आर अपवर्तन का कोण है।

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फर्मट का सिद्धांत

न्यूनतम समय के सिद्धांत या फ़र्मेट के सिद्धांत से, प्रतिबिंब के दोनों कानून और अपवर्तन के नियम, जो हमने अभी देखा है, काटा जा सकता है।

यह सिद्धांत बताता है कि अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच चलने वाली प्रकाश की किरण के बाद वास्तविक पथ वह है जिसे यात्रा करने के लिए कम से कम समय की आवश्यकता होती है।

स्नेल के नियम के परिणाम

पिछले अभिव्यक्ति से घटाए गए कुछ प्रत्यक्ष परिणाम हैं:

क) यदि एन ₂ > एन ₁; sin r <sin io let r <i

इसलिए जब प्रकाश की एक किरण एक माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक के साथ दूसरे से उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ गुजरती है, तो अपवर्तित किरण सामान्य से संपर्क करती है।

बी) अगर n2 <n ₁; sin r> sin io let r> i

इसलिए जब एक प्रकाश किरण एक उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ एक माध्यम से दूसरे से कम सूचकांक के साथ गुजरती है, तो अपवर्तित किरण सामान्य से दूर जाती है।

ग) यदि घटना कोण शून्य है, तो अपवर्तन किरण का कोण शून्य है।

कोण और कुल आंतरिक प्रतिबिंब को सीमित करें

स्नेल के नियम का एक अन्य महत्वपूर्ण परिणाम वह है जिसे सीमा कोण के रूप में जाना जाता है। यह घटना के कोण को दिया गया नाम है जो 90º के अपवर्तन के कोण से मेल खाता है।

जब ऐसा होता है, तो अपवर्तित किरण दो मीडिया की पृथक्करण सतह के साथ प्रवाहित होती है। इस कोण को महत्वपूर्ण कोण भी कहा जाता है।

सीमा कोण से अधिक कोणों के लिए, कुल आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में जाना जाने वाली घटना होती है। जब ऐसा होता है, तो कोई अपवर्तन नहीं होता है, क्योंकि प्रकाश की पूरी किरण आंतरिक रूप से परिलक्षित होती है। कुल आंतरिक प्रतिबिंब केवल तब होता है जब एक मध्यम से उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ एक मध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक के साथ बढ़ रहा है।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब का एक अनुप्रयोग ऊर्जा के नुकसान के बिना ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रकाश का प्रवाह है। इसके लिए धन्यवाद, हम फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क द्वारा की पेशकश की उच्च डेटा ट्रांसफर गति का आनंद ले सकते हैं।

प्रयोगों

अपवर्तन की घटना का निरीक्षण करने में सक्षम होने के लिए एक बहुत ही बुनियादी प्रयोग में पानी से भरे गिलास में एक पेंसिल या एक कलम शुरू करना शामिल है। प्रकाश के अपवर्तन के परिणामस्वरूप, पेंसिल या कलम का जलमग्न हिस्सा उस रास्ते से थोड़ा टूटा या भटका हुआ दिखाई देता है जिसकी किसी को उम्मीद होती है।

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आप लेज़र पॉइंटर के साथ भी इसी तरह के प्रयोग की कोशिश कर सकते हैं। बेशक, लेजर प्रकाश की दृश्यता में सुधार करने के लिए पानी के गिलास में दूध की कुछ बूंदें डालना आवश्यक है। इस मामले में, यह सिफारिश की जाती है कि प्रकाश किरण के मार्ग की बेहतर सराहना करने के लिए कम रोशनी की स्थिति में प्रयोग किया जाए।

दोनों मामलों में, घटना के विभिन्न कोणों का प्रयास करना दिलचस्प है और निरीक्षण करते हैं कि अपवर्तन के कोण कैसे बदलते हैं।

कारण

इस ऑप्टिकल प्रभाव के कारणों को प्रकाश के अपवर्तन में पाया जाना चाहिए जो पेंसिल की छवि (या लेजर से प्रकाश की किरण) का कारण बनता है जो हम हवा में दिखाई देने वाली छवि के संबंध में पानी के नीचे विचलित दिखाई देते हैं।

रोजमर्रा की जिंदगी में प्रकाश का अपवर्तन

प्रकाश की अपवर्तन हमारे दिन प्रति दिन की कई स्थितियों में देखी जा सकती है। कुछ हमने पहले ही नाम कर लिए हैं, दूसरे हम नीचे टिप्पणी करेंगे।

अपवर्तन का एक परिणाम यह है कि पूल वास्तव में की तुलना में उथले दिखाई देते हैं।

अपवर्तन का एक अन्य प्रभाव इंद्रधनुष होता है जो कि होता है क्योंकि प्रकाश वायुमंडल में मौजूद पानी की बूंदों से होकर गुजरता है। यह एक ही घटना है जो तब होती है जब प्रकाश की किरण एक प्रिज्म से गुजरती है।

प्रकाश के अपवर्तन का एक और परिणाम यह है कि हम सूर्य के सूर्यास्त का निरीक्षण करते हैं जब वास्तव में ऐसा हुए कई मिनट बीत चुके हैं।

संदर्भ

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