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 में गिरने पर कैसे व्यवहार करेंगी। इस घटना की ख़ासियत, इसके कारणों और अन्य महत्वपूर्ण बारीकियों को समझना मुश्किल नहीं है। अपवर्तन के प्रकारों को समझना भी सार्थक है, क्योंकि कानून के सिद्धांतों की गणना और व्यावहारिक उपयोग में इसका बहुत महत्व है।

सबसे स्पष्ट उदाहरण एक साफ गिलास पानी में एक ट्यूब या चम्मच के साथ दिखाया गया 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 पारदर्शी पानी के 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 हमें कुछ महत्वपूर्ण पहलुओं पर विचार करने की जरूरत है।

अपवर्तन के कारण

विभिन्न माध्यमों की विशेषताएं जिनके माध्यम से प्रकाश गुजरता है, यहां निर्णायक हैं।उनका घनत्व अक्सर अलग होता है, इसलिए प्रकाश अलग-अलग गति से फैलता है। इसका सीधा असर इसके गुणों पर पड़ता है।

जब सूर्य का प्रकाश प्रिज्म से होकर गुजरता है, तो वह स्पेक्ट्रम के सभी रंगों में फैल जाता है।

जैसे ही यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है (जिस बिंदु पर वे जुड़ते हैं), 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 होता है, अंत में उतनी ही अधिक विकृति बनती है।

वैसे! जब प्रकाश अपवर्तित होता है, तो उसका कुछ भाग हमेशा परावर्तित होता है।

जीवन से उदाहरण

विचाराधीन घटना के उदाहरण लगभग हर जगह पाए जा सकते हैं, इसलिए हर कोई देख सकता है कि अपवर्तन वस्तुओं की धारणा को कैसे प्रभावित करता है। सबसे विशिष्ट रूप इस प्रकार हैं:

1. यदि आप एक गिलास पानी में एक चम्मच या एक ट्यूब रखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि दो मीडिया 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।
2. गर्म मौसम में अक्सर डामर पर पोखर का असर होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि तेज तापमान अंतर (जमीन के पास) के स्थान पर, किरणें अपवर्तित हो जाती हैं ताकि आंखों को आकाश का हल्का प्रतिबिंब दिखाई दे।
3. अपवर्तन के परिणामस्वरूप मिराज भी दिखाई देते हैं। यहां सब कुछ अधिक जटिल है, लेकिन यह घटना न केवल रेगिस्तान में, बल्कि पहाड़ों में और यहां तक ​​​​कि मध्य बेल्ट में भी पाई जाती है। एक अन्य विकल्प तब है जब आप क्षितिज रेखा के पीछे की वस्तुओं को देख सकते हैं।
   मृगतृष्णा प्रकृति के अजूबों में से एक है, जो प्रकाश के अपवर्तन के कारण ठीक होता है।
4. अपवर्तन के सिद्धांतों का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जाने वाली कई वस्तुओं में भी किया जाता है: चश्मा, आवर्धक कांच, दरवाजे के शीशे, प्रोजेक्टर और स्लाइड व्यूअर, दूरबीन, और बहुत कुछ।
5. कई प्रकार के वैज्ञानिक उपकरण विचाराधीन कानून को लागू करके काम करते हैं। इनमें सूक्ष्मदर्शी, दूरबीन और अन्य परिष्कृत ऑप्टिकल उपकरण शामिल हैं।

अपवर्तन कोण क्या है

अपवर्तन कोण वह कोण है जो प्रकाश पारगम्यता के विभिन्न गुणों वाले दो पारदर्शी मीडिया के जंक्शन पर अपवर्तन की घटना के कारण बनता है। यह अपवर्तित तल पर खींची गई लंब रेखा से निर्धारित होता है।

यदि आप एक गिलास में पानी से अधिक घनत्व का तरल डालते हैं, तो अपवर्तन कोण बड़ा हो जाएगा।

यह घटना दो नियमों के कारण होती है - ऊर्जा का संरक्षण और संवेग का संरक्षण। जैसे-जैसे माध्यम के गुण बदलते हैं, तरंग की गति अनिवार्य रूप से बदल जाती है, लेकिन इसकी आवृत्ति समान रहती है।

अपवर्तन कोण किस पर निर्भर करता है?

सूचकांक भिन्न हो सकता है और मुख्य रूप से दो मीडिया की विशेषताओं पर निर्भर करता है जिसके माध्यम से प्रकाश गुजरता है। उनके बीच जितना अधिक अंतर होगा, दृश्य विक्षेपण उतना ही अधिक होगा।

साथ ही, कोण उत्सर्जित तरंगों की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे यह पैरामीटर बदलता है, वैसे-वैसे विचलन भी होता है। कुछ मीडिया में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति का भी बहुत प्रभाव पड़ता है, लेकिन यह प्रकार हमेशा नहीं पाया जाता है।

वैकल्पिक रूप से अनिसोट्रोपिक पदार्थों में, कोण प्रकाश के ध्रुवीकरण और उसकी दिशा से प्रभावित होता है।

अपवर्तन के प्रकार

प्रकाश का सामान्य अपवर्तन सबसे आम है, जब माध्यम की विभिन्न विशेषताओं के कारण अधिक या कम हद तक आप विरूपण के प्रभाव का निरीक्षण कर सकते हैं। लेकिन ऐसी अन्य किस्में हैं जो समानांतर में दिखाई देती हैं या एक अलग घटना के रूप में देखी 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 एक पूर्ण अपवर्तन देख सकते हैं। इस मामले में कोई परावर्तित तरंग बिल्कुल नहीं होगी।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन 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 बड़ा है। यानी एक उलटा संबंध है।और, जैसे-जैसे कोण बढ़ता है, एक बार जब यह कुछ निश्चित मूल्यों तक पहुँच जाता है, तो सूचकांक 90 डिग्री के बराबर हो जाता है।

यदि प्रकाश एक निश्चित कोण पर दो माध्यमों की सीमा पर पड़ता है, तो यह आसानी से परावर्तित हो सकता है।

यदि आप मान को और भी अधिक बढ़ाते हैं, तो किरण दूसरे माध्यम में जाने के बिना दो पदार्थों की सीमा से परावर्तित होगी। यह वह घटना है जिसे पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहा जाता है।

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प्रकाश परावर्तन के नियम और उनकी खोज का इतिहास

 

यहां हमें संकेतकों की गणना के संबंध में एक स्पष्टीकरण की आवश्यकता है, क्योंकि सूत्र मानक एक से अलग है। इस मामले में यह इस तरह दिखेगा:

पाप _{अप्रैल}=एन₂₁

इस घटना ने ऑप्टिकल फाइबर बनाना संभव बना दिया, एक ऐसी सामग्री जो अन्य विकल्पों के लिए दुर्गम 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 हानि के बिना प्रतिबिंब होता है।

ऑप्टिकल फाइबर की एक सरल संरचना होती है:

1. प्रकाश-संचारण कोर प्लास्टिक या कांच से बना होता है। इसका क्रॉस-सेक्शन जितना बड़ा होगा, उतनी ही बड़ी मात्रा में सूचना प्रसारित की जा सकती है।
2. कोर में प्रकाश प्रवाह को प्रतिबिंबित करने के लिए म्यान आवश्यक है ताकि यह केवल इसके माध्यम से फैल सके। यह महत्वपूर्ण है कि प्रकाश गाइड में प्रवेश के बिंदु पर बीम सीमा से अधिक कोण पर गिरती है, फिर यह ऊर्जा की हानि के बिना परावर्तित हो जाएगी।
3. सुरक्षात्मक इन्सुलेशन ऑप्टिकल फाइबर को नुकसान से बचाता है और इसे प्रतिकूल प्रभावों से बचाता है। इस हिस्से के लिए धन्यवाद, केबल को भूमिगत भी रखा जा सकता है।

फाइबर ऑप्टिक्स ने सूचना के प्रसारण को एक नए स्तर पर ला दिया है।

अपवर्तन के नियम की खोज कैसे हुई

यह खोज द्वारा की गई थी विलेब्रॉड स्नेलियस द्वारा।, एक डच गणितज्ञ, 1621 में। प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद, वह बुनियादी 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 फ्रांसीसी वैज्ञानिक द्वारा किया गया था रेने डेस्कर्टेस।. उसी समय, विशेषज्ञों की राय अलग है, कुछ का मानना ​​​​है कि उन्होंने स्नेलियस की सामग्री का उपयोग किया था, और कुछ को यकीन है कि उन्होंने स्वतंत्र रूप से इसे फिर से खोजा।

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अपवर्तनांक की परिभाषा और सूत्र

आपतित और अपवर्तित किरणें, साथ ही दोनों माध्यमों के जंक्शन से गुजरने वाले लंब, एक ही तल के भीतर हैं। अपवर्तन कोण की ज्या के सापेक्ष आपतन कोण की ज्या एक स्थिर मान होती है। यह वही है जो परिभाषा लगती है, जो प्रस्तुति में भिन्न हो सकती है, लेकिन अर्थ हमेशा एक ही होता है। ग्राफिक स्पष्टीकरण और सूत्र नीचे दी गई तस्वीर में दिखाए गए हैं।

सूत्र सार्वभौमिक है और विभिन्न मीडिया के लिए उपयुक्त है।

यह ध्यान देने योग्य है कि सूचकांक अपवर्तन की माप की कोई इकाई नहीं होती है. एक समय में, विचाराधीन घटना की भौतिक नींव का अध्ययन करते समय, दो वैज्ञानिक एक साथ - क्रिश्चियन हाइजेंस... हॉलैंड और फ्रांस के पियरे 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 गुजरता है, तो यह वैकल्पिक रूप से कम घना होता है।

वैसे! निर्वात में प्रकाश की गति किसी भी अन्य पदार्थ की तुलना में अधिक है।

स्नेलियस 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 ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक प्रकाश परमाणुओं के साथ संपर्क करता है और इसके प्रसार की गति कम होती है, और घनत्व जितना अधिक होता है, अपवर्तक सूचकांक उतना ही अधिक होता है।

निरपेक्ष अपवर्तन को अक्षर n द्वारा निरूपित किया जाता है और हमें यह समझने की अनुमति देता है कि निर्वात से किसी 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 एनीमेशन के साथ 8 वीं कक्षा के भौतिकी के कानून को बहुत ही सरलता से समझाता है।

प्रौद्योगिकी में कानून का दायरा

घटना की खोज और व्यावहारिक अनुसंधान के बाद से एक लंबा समय बीत चुका है। परिणामों ने विभिन्न उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले बड़ी संख्या में उपकरणों को विकसित और कार्यान्वित करने में मदद की, यह सबसे आम उदाहरणों को अलग करने लायक है:

1. नेत्र उपकरण। विभिन्न प्रकार के अध्ययन करने और विकृति की पहचान करने की अनुमति देता है।
2. 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।
3. टेलीस्कोप और अन्य खगोलीय उपकरण, अपवर्तन के लिए धन्यवाद, आपको ऐसी छवियां प्राप्त करने की अनुमति देते हैं जो नग्न आंखों को दिखाई नहीं देती हैं।
   दूरबीन के लेंस में प्रकाश का अपवर्तन अनुसंधान की उच्च परिशुद्धता सुनिश्चित करते हुए प्रकाश को फोकस में एकत्र करने की अनुमति देता है।
4. दूरबीन और इसी तरह के उपकरण भी ऊपर वर्णित सिद्धांतों के आधार पर काम करते हैं। इसमें सूक्ष्मदर्शी भी शामिल हैं।
5. फोटो और वीडियो उपकरण, अधिक सटीक रूप से इसके प्रकाशिकी प्रकाश के अपवर्तन का उपयोग करते हैं।
6. फाइबर-ऑप्टिक लाइनें जो किसी भी दूरी पर बड़ी मात्रा में सूचना प्रसारित करती हैं।

वीडियो पाठ: प्रकाश के अपवर्तन के नियम पर निष्कर्ष।

प्रकाश का अपवर्तन एक ऐसी घटना है जो विभिन्न माध्यमों की विशेषताओं के कारण होती है। यह उस बिंदु पर देखा जा सकता है जहां वे संयुक्त होते हैं, विक्षेपण कोण पदार्थों के बीच के अंतर पर निर्भर करता है। यह सुविधा आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।