प्रकाश के अपवर्तन के नियम का सूत्र - सामान्य और विशेष मामले
प्रकाश के अपवर्तन के नियम का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है और आपको यह निर्धारित करने की अनुमति देता है कि किरणें एक माध्यम से दूसरे माध्यम से टकराने पर कैसे व्यवहार करेंगी। इस घटना की विशेषताओं, इसकी घटना के कारणों और अन्य महत्वपूर्ण बारीकियों को समझना आसान है। यह अपवर्तन के प्रकारों को भी समझने योग्य है, क्योंकि कानून के सिद्धांतों की गणना और व्यावहारिक उपयोग में इसका बहुत महत्व है।
प्रकाश के अपवर्तन की घटना क्या है
इस घटना से लगभग सभी परिचित हैं, क्योंकि यह रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक रूप से सामने आती है। उदाहरण के लिए, यदि आप साफ पानी वाले जलाशय के तल को देखते हैं, तो यह हमेशा जितना है, उससे कहीं अधिक करीब लगता है। एक्वैरियम में विकृति देखी जा सकती है, यह विकल्प लगभग सभी से परिचित है।लेकिन इस मुद्दे को समझने के लिए कई अहम पहलुओं पर गौर करना जरूरी है।
अपवर्तन के कारण
यहां, विभिन्न माध्यमों की विशेषताएं जिनके माध्यम से प्रकाश प्रवाह गुजरता है, निर्णायक महत्व के हैं। उनका घनत्व अक्सर भिन्न होता है, इसलिए प्रकाश विभिन्न गति से यात्रा करता है। इसका सीधा असर इसके गुणों पर पड़ता है।
एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर (उनके कनेक्शन के बिंदु पर), घनत्व और अन्य विशेषताओं में अंतर के कारण प्रकाश अपनी दिशा बदलता है। विचलन भिन्न हो सकता है, मीडिया की विशेषताओं में जितना अधिक अंतर होगा, अंत में विकृति उतनी ही अधिक होगी।
वैसे! जब प्रकाश अपवर्तित होता है, तो उसका कुछ भाग हमेशा परावर्तित होता है।
वास्तविक जीवन के उदाहरण
आप लगभग हर जगह विचाराधीन घटना के उदाहरण पा सकते हैं, इसलिए हर कोई देख सकता है कि अपवर्तन वस्तुओं की धारणा को कैसे प्रभावित करता है। सबसे विशिष्ट विकल्प हैं:
- यदि आप एक गिलास पानी में एक चम्मच या एक ट्यूब रखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि दो वातावरणों की सीमा से शुरू होकर, आप देख सकते हैं कि वस्तु कितनी दृष्टि से सीधी हो जाती है और विचलित हो जाती है। इस ऑप्टिकल भ्रम का प्रयोग अक्सर एक उदाहरण के रूप में किया जाता है।
- गर्म मौसम में अक्सर फुटपाथ पर पोखर का असर होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि तापमान में तेज गिरावट (पृथ्वी के पास) के स्थान पर, किरणें अपवर्तित हो जाती हैं, जिससे आंखों को आकाश का हल्का प्रतिबिंब दिखाई देता है।
- अपवर्तन के परिणामस्वरूप मिराज भी दिखाई देते हैं। यहां सब कुछ बहुत अधिक जटिल है, लेकिन साथ ही, यह घटना न केवल रेगिस्तान में, बल्कि पहाड़ों में और यहां तक कि मध्य गली में भी होती है। एक अन्य विकल्प तब होता है जब क्षितिज रेखा के पीछे की वस्तुएं दिखाई देती हैं।
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मिराज प्रकृति के चमत्कारों में से एक है, जो प्रकाश के अपवर्तन के कारण ठीक होता है। - अपवर्तन के सिद्धांतों का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जाने वाली कई वस्तुओं में भी किया जाता है: चश्मा, आवर्धक कांच, पीपहोल, प्रोजेक्टर और स्लाइड शो मशीन, दूरबीन और बहुत कुछ।
- कई प्रकार के वैज्ञानिक उपकरण विचाराधीन कानून को लागू करके काम करते हैं। इसमें सूक्ष्मदर्शी, दूरबीन और अन्य परिष्कृत ऑप्टिकल उपकरण शामिल हैं।
अपवर्तन कोण क्या है
अपवर्तन कोण वह कोण है जो विभिन्न प्रकाश संचरण गुणों वाले दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस में अपवर्तन की घटना के कारण बनता है। यह अपवर्तित तल पर खींची गई लंब रेखा से निर्धारित होता है।
यह घटना दो नियमों के कारण है - ऊर्जा का संरक्षण और संवेग का संरक्षण। माध्यम के गुणों में परिवर्तन के साथ, तरंग की गति अनिवार्य रूप से बदल जाती है, लेकिन इसकी आवृत्ति समान रहती है।
अपवर्तन कोण क्या निर्धारित करता है
संकेतक भिन्न हो सकता है और मुख्य रूप से दो मीडिया की विशेषताओं पर निर्भर करता है जिसके माध्यम से प्रकाश गुजरता है। उनके बीच का अंतर जितना अधिक होगा, दृश्य विचलन उतना ही अधिक होगा।
साथ ही, कोण उत्सर्जित तरंगों की लंबाई पर भी निर्भर करता है। जैसे-जैसे यह सूचक बदलता है, विचलन भी बदलता है। कुछ मीडिया में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति का भी बहुत प्रभाव पड़ता है, लेकिन यह विकल्प हमेशा नहीं मिलता है।
वैकल्पिक रूप से अनिसोट्रोपिक सामग्री में, कोण प्रकाश के ध्रुवीकरण और उसकी दिशा से प्रभावित होता है।
अपवर्तन के प्रकार
प्रकाश का सामान्य अपवर्तन सबसे आम है, जब, मीडिया की विभिन्न विशेषताओं के कारण, एक डिग्री या किसी अन्य के लिए विरूपण प्रभाव देखा जा सकता है।लेकिन ऐसी अन्य किस्में हैं जो समानांतर में दिखाई देती हैं या एक अलग घटना के रूप में मानी जा सकती हैं।
जब एक लंबवत ध्रुवीकृत तरंग एक निश्चित कोण (जिसे ब्रूस्टर कोण कहा जाता है) पर दो मीडिया की सीमा से टकराती है, तो आप कुल अपवर्तन देख सकते हैं। इस मामले में, कोई भी परावर्तित तरंग बिल्कुल नहीं होगी।
पूर्ण आंतरिक परावर्तन केवल तभी देखा जा सकता है जब विकिरण उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम से कम सघन माध्यम में जाता है। इस मामले में, यह पता चला है कि अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक है। यानी एक उलटा संबंध है। इसके अलावा, कोण में वृद्धि के साथ, इसके कुछ मूल्यों तक पहुंचने पर, संकेतक 90 डिग्री के बराबर हो जाता है।
यदि आप मान को और भी बढ़ा देते हैं, तो किरण दूसरे माध्यम में जाने के बिना दो पदार्थों की सीमा से परावर्तित हो जाएगी। यह वह घटना है जिसे पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहा जाता है।
यहां आपको संकेतकों की गणना के संबंध में स्पष्टीकरण की आवश्यकता है, क्योंकि सूत्र मानक एक से अलग है। इस मामले में, यह इस तरह दिखेगा:
पाप आदि=एन21
इस घटना से ऑप्टिकल फाइबर का निर्माण हुआ, एक ऐसी सामग्री जो अन्य विकल्पों द्वारा अप्राप्य गति से असीमित दूरी पर बड़ी मात्रा में सूचना प्रसारित कर सकती है। एक दर्पण के विपरीत, इस मामले में कई प्रतिबिंबों के साथ भी ऊर्जा की हानि के बिना प्रतिबिंब होता है।
ऑप्टिकल फाइबर की एक सरल संरचना होती है:
- प्रकाश संचारण कोर प्लास्टिक या कांच से बना होता है। इसका क्रॉस सेक्शन जितना बड़ा होगा, उतनी ही अधिक मात्रा में सूचना प्रसारित की जा सकती है।
- कोर में प्रकाश प्रवाह को प्रतिबिंबित करने के लिए खोल आवश्यक है ताकि यह केवल इसके माध्यम से फैल सके। यह महत्वपूर्ण है कि फाइबर में प्रवेश के बिंदु पर, बीम सीमा से अधिक कोण पर गिरती है, फिर यह ऊर्जा की हानि के बिना परावर्तित हो जाएगी।
- सुरक्षात्मक अलगाव फाइबर को नुकसान से बचाता है और इसे प्रतिकूल प्रभावों से बचाता है। इस हिस्से की वजह से केबल को अंडरग्राउंड भी बिछाया जा सकता है।
अपवर्तन के नियम की खोज कैसे हुई?
यह खोज की गई थी विलेब्रॉड स्नेलियस, एक डच गणितज्ञ, 1621 में। प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद, वह उन मुख्य पहलुओं को तैयार करने में सक्षम था जो आज तक लगभग अपरिवर्तित रहे हैं। यह वह था जिसने सबसे पहले आपतन और परावर्तन के कोणों की ज्याओं के अनुपात की स्थिरता को नोट किया था।
खोज की सामग्री के साथ पहला प्रकाशन एक फ्रांसीसी वैज्ञानिक द्वारा किया गया था रेने डेस्कर्टेस. उसी समय, विशेषज्ञ असहमत हैं, किसी का मानना है कि उसने स्नेल की सामग्री का उपयोग किया था, और किसी को यकीन है कि उसने स्वतंत्र रूप से इसे फिर से खोजा।
अपवर्तनांक की परिभाषा और सूत्र
आपतित और अपवर्तित किरणें, साथ ही दो माध्यमों के जंक्शन से गुजरने वाले लंबवत, एक ही तल के भीतर हैं। अपवर्तन कोण की ज्या के सापेक्ष आपतन कोण की ज्या एक स्थिर मान होती है। यह परिभाषा कैसी लगती है, जो प्रस्तुति में भिन्न हो सकती है, लेकिन अर्थ हमेशा एक ही रहता है। चित्रमय व्याख्या और सूत्र नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए हैं।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि संकेतक अपवर्तन की कोई इकाई नहीं होती है. एक समय में, विचाराधीन घटना की भौतिक नींव का अध्ययन करते समय, दो वैज्ञानिक एक साथ - क्रिश्चियन ह्यूजेंस हॉलैंड से और फ्रांस से पियरे डी फर्मेट एक ही निष्कर्ष पर पहुंचे। उनके अनुसार, आपतन की ज्या और अपवर्तन की ज्या मीडिया में वेगों के अनुपात के बराबर होती है जिससे तरंगें गुजरती हैं। यदि प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम से तेजी से यात्रा करता है, तो यह वैकल्पिक रूप से कम घना होता है।
वैसे! निर्वात में प्रकाश की गति किसी भी अन्य पदार्थ से अधिक।
"स्नेल के नियम" का भौतिक अर्थ
जब प्रकाश निर्वात से किसी अन्य पदार्थ में जाता है, तो यह अनिवार्य रूप से अपने अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है। माध्यम का प्रकाशिक घनत्व जितना अधिक होता है, प्रकाश का परमाणुओं के साथ संपर्क उतना ही मजबूत होता है और उसके प्रसार की गति कम होती है, जबकि घनत्व बढ़ने के साथ अपवर्तनांक भी बढ़ता है।
निरपेक्ष अपवर्तन को अक्षर n द्वारा निरूपित किया जाता है और आपको यह समझने की अनुमति देता है कि निर्वात से किसी भी माध्यम में जाने पर प्रकाश की गति कैसे बदलती है।
सापेक्ष अपवर्तन (एन21) एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की गति में परिवर्तन के मापदंडों को दर्शाता है।
वीडियो ग्राफिक्स और एनिमेशन की मदद से 8वीं कक्षा के भौतिकी के नियमों को बहुत ही सरलता से समझाता है।
प्रौद्योगिकी में कानून का दायरा
घटना की खोज और व्यावहारिक अनुसंधान के बाद से बहुत समय बीत चुका है। परिणामों ने विभिन्न उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले बड़ी संख्या में उपकरणों को विकसित करने और लागू करने में मदद की, यह सबसे सामान्य उदाहरणों का विश्लेषण करने योग्य है:
- नेत्र उपकरण। आपको विभिन्न प्रकार के अध्ययन करने और विकृति की पहचान करने की अनुमति देता है।
- पेट और आंतरिक अंगों के अध्ययन के लिए उपकरण। आप एक कैमरा पेश किए बिना एक स्पष्ट छवि प्राप्त कर सकते हैं, जो प्रक्रिया को बहुत सरल और गति देता है।
- टेलीस्कोप और अन्य खगोलीय उपकरण, अपवर्तन के कारण, ऐसी छवियां प्राप्त करना संभव बनाते हैं जो नग्न आंखों को दिखाई नहीं देती हैं।
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दूरबीनों के लेंस में प्रकाश का अपवर्तन उच्च-सटीक अनुसंधान प्रदान करते हुए, एक फोकस पर प्रकाश एकत्र करना संभव बनाता है। - दूरबीन और इसी तरह के उपकरण भी उपरोक्त सिद्धांतों के आधार पर काम करते हैं। इसमें सूक्ष्मदर्शी भी शामिल हैं।
- फोटो और वीडियो उपकरण, या बल्कि इसके प्रकाशिकी, प्रकाश के अपवर्तन का उपयोग करते हैं।
- फाइबर ऑप्टिक लाइनें जो किसी भी दूरी पर बड़ी मात्रा में सूचना प्रसारित करती हैं।
वीडियो पाठ: प्रकाश के अपवर्तन के नियम के अनुसार निष्कर्ष।
प्रकाश का अपवर्तन एक ऐसी घटना है जो विभिन्न माध्यमों की विशेषताओं के कारण होती है। यह उनके कनेक्शन के बिंदु पर देखा जा सकता है, विचलन का कोण पदार्थों के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। यह सुविधा आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।