روشنی کے اضطراب کے قانون کا فارمولہ - عام اور خصوصی معاملات
روشنی کے اضطراب کا قانون مختلف شعبوں میں استعمال ہوتا ہے اور آپ کو یہ تعین کرنے کی اجازت دیتا ہے کہ جب شعاعیں ایک میڈیم سے دوسرے میڈیم میں گریں گی تو وہ کیسا برتاؤ کریں گی۔ اس رجحان کی خصوصیات، اس کی وجوہات اور دیگر اہم باریکیوں کو سمجھنا مشکل نہیں ہے۔ اضطراب کی اقسام کو سمجھنا بھی مفید ہے، کیونکہ یہ حساب کتاب اور قانون کے اصولوں کے عملی استعمال میں بہت اہمیت رکھتا ہے۔
روشنی کے اضطراب کا رجحان کیا ہے؟
تقریبا ہر کوئی اس رجحان سے واقف ہے، کیونکہ یہ روزمرہ کی زندگی میں بڑے پیمانے پر سامنا کرنا پڑتا ہے. مثال کے طور پر، اگر آپ شفاف پانی کے ذخائر کے نچلے حصے کو دیکھتے ہیں، تو یہ ہمیشہ اس سے کہیں زیادہ قریب لگتا ہے۔ مسخ ایکویریم میں دیکھا جا سکتا ہے، یہ اختیار تقریبا ہر ایک سے واقف ہے. لیکن اس مسئلے کو سمجھنے کے لیے ہمیں چند اہم پہلوؤں پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔
انحراف کی وجوہات
مختلف ذرائع ابلاغ کی خصوصیات جن سے روشنی گزرتی ہے یہاں فیصلہ کن ہے۔ان کی کثافت اکثر مختلف ہوتی ہے، اس لیے روشنی مختلف رفتار سے پھیلتی ہے۔ اس کا براہ راست اثر اس کی خصوصیات پر پڑتا ہے۔
جب یہ ایک میڈیم سے دوسرے میڈیم تک جاتا ہے (اس مقام پر جہاں وہ جڑتے ہیں)، روشنی کثافت اور دیگر خصوصیات میں فرق کی وجہ سے اپنی سمت بدلتی ہے۔ انحراف مختلف ہوسکتا ہے، میڈیا کی خصوصیات میں جتنا زیادہ فرق ہوتا ہے، آخر میں بگاڑ پیدا ہوتا ہے۔
ویسے! جب روشنی ریفریکٹ ہوتی ہے تو اس کا کچھ حصہ ہمیشہ منعکس ہوتا ہے۔
زندگی سے مثالیں۔
زیربحث رجحان کی مثالیں تقریباً ہر جگہ مل سکتی ہیں، اس لیے ہر کوئی دیکھ سکتا ہے کہ کس طرح انعطاف اشیاء کے ادراک کو متاثر کرتا ہے۔ سب سے زیادہ خصوصیت کے متغیرات مندرجہ ذیل ہیں:
- اگر آپ ایک گلاس پانی میں چمچ یا ٹیوب ڈالتے ہیں، تو آپ دیکھ سکتے ہیں کہ دو ذرائع کی باؤنڈری سے شروع ہونے والی چیز کس طرح بصری طور پر سیدھی اور ہٹ جاتی ہے۔ یہ نظری وہم اکثر ایک مثال کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
- گرم موسم میں، اکثر اسفالٹ پر گہرے کا اثر ہوتا ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ تیز درجہ حرارت کے فرق کی جگہ (زمین کے قریب)، شعاعیں ریفریکٹ ہو جاتی ہیں تاکہ آنکھوں کو آسمان کا ہلکا سا عکس نظر آئے۔
- معراج بھی انحراف کے نتیجے میں ظاہر ہوتی ہے۔ یہاں سب کچھ زیادہ پیچیدہ ہے، لیکن یہ رجحان نہ صرف صحرا میں، بلکہ پہاڑوں اور یہاں تک کہ درمیانی پٹی میں بھی پایا جاتا ہے۔ دوسرا آپشن وہ ہے جب آپ ایسی اشیاء کو دیکھ سکتے ہیں جو افق کی لکیر کے پیچھے ہیں۔
![روشنی اپورتن قانون - عام اور خصوصی مقدمات]()
سراب قدرت کے عجائبات میں سے ایک ہے، جو روشنی کے انعطاف کی وجہ سے عین ممکن ہے۔ - اضطراب کے اصول روزمرہ کی زندگی میں استعمال ہونے والی بہت سی اشیاء میں بھی استعمال ہوتے ہیں: چشمے، میگنفائنگ گلاس، دروازے کے پیپفول، پروجیکٹر اور سلائیڈ دیکھنے والے، دوربین وغیرہ۔
- متعدد قسم کے سائنسی آلات زیربحث قانون کو لاگو کرکے کام کرتے ہیں۔ ان میں خوردبین، دوربینیں اور دیگر جدید ترین نظری آلات شامل ہیں۔
اپورتن کا زاویہ کیا ہے؟
اضطراب کا زاویہ وہ زاویہ ہے جو روشنی کی پارگمیتا کی مختلف خصوصیات کے ساتھ دو شفاف ذرائع ابلاغ کے سنگم پر اضطراب کے رجحان کی وجہ سے بنتا ہے۔ اس کا تعین ریفریکٹڈ ہوائی جہاز کی طرف کھینچی گئی کھڑی لکیر سے ہوتا ہے۔
یہ رجحان دو قوانین کی وجہ سے ہے - توانائی کا تحفظ اور رفتار کا تحفظ۔ جیسے جیسے درمیانے درجے کی خصوصیات تبدیل ہوتی ہیں، لہر کی رفتار لامحالہ بدل جاتی ہے، لیکن اس کی تعدد وہی رہتی ہے۔
اضطراب کا زاویہ کس چیز پر منحصر ہے؟
انڈیکس مختلف ہو سکتا ہے اور بنیادی طور پر ان دو ذرائع ابلاغ کی خصوصیات پر منحصر ہے جن سے روشنی گزرتی ہے۔ ان کے درمیان جتنا زیادہ فرق ہوگا، بصری انحراف اتنا ہی زیادہ ہوگا۔
نیز، زاویہ خارج ہونے والی لہروں کی طول موج پر منحصر ہے۔ جیسا کہ یہ پیرامیٹر تبدیل ہوتا ہے، اسی طرح انحراف بھی ہوتا ہے۔ کچھ میڈیا میں برقی مقناطیسی لہروں کی فریکوئنسی بھی بہت زیادہ اثر انداز ہوتی ہے، لیکن یہ تغیر ہمیشہ نہیں پایا جاتا ہے۔
نظری طور پر انیسوٹروپک مادوں میں، زاویہ روشنی کے پولرائزیشن اور اس کی سمت سے متاثر ہوتا ہے۔
ریفریکشن کی اقسام
سب سے زیادہ عام روشنی کا معمول کا اضطراب ہے، جب میڈیم کی مختلف خصوصیات کی وجہ سے زیادہ یا کم حد تک آپ مسخ کے اثر کو دیکھ سکتے ہیں۔ لیکن دوسری قسمیں ہیں جو متوازی طور پر ظاہر ہوتی ہیں یا ایک الگ رجحان کے طور پر دیکھی جا سکتی ہیں۔
جب عمودی طور پر پولرائزڈ لہر ایک خاص زاویہ (جسے بریوسٹر اینگل کہا جاتا ہے) پر دو میڈیا کی باؤنڈری سے ٹکراتی ہے، تو آپ ایک مکمل ریفریکشن دیکھ سکتے ہیں۔ اس صورت میں کوئی بھی منعکس لہر نہیں ہوگی۔
مکمل اندرونی انعکاس کا مشاہدہ صرف اس وقت کیا جا سکتا ہے جب تابکاری زیادہ ریفریکٹیو انڈیکس والے میڈیم سے کم گھنے میڈیم پر گزر جائے۔ اس صورت میں یہ پتہ چلتا ہے کہ اضطراب کا زاویہ واقعات کے زاویہ سے بڑا ہے۔ یعنی ایک الٹا رشتہ ہے۔اور، جیسے جیسے زاویہ بڑھتا ہے، ایک بار جب یہ کچھ قدروں تک پہنچ جاتا ہے، انڈیکس 90 ڈگری کے برابر ہو جاتا ہے۔
اگر آپ قدر میں مزید اضافہ کرتے ہیں، تو بیم دوسرے میڈیم میں گزرے بغیر دونوں مادوں کی باؤنڈری سے منعکس ہو جائے گی۔ یہ وہی رجحان ہے جسے کل اندرونی عکاسی کہا جاتا ہے۔
یہاں ہمیں اشارے کے حساب سے متعلق ایک وضاحت کی ضرورت ہے، کیونکہ فارمولا معیاری سے مختلف ہے۔ اس صورت میں یہ اس طرح نظر آئے گا:
گناہ اپریل=n21
اس رجحان نے آپٹیکل فائبر کی تخلیق کو ممکن بنایا، ایک ایسا مواد جو لامحدود فاصلے پر بہت زیادہ معلومات کو اس رفتار سے منتقل کر سکتا ہے جو دوسرے اختیارات کے لیے ناقابل رسائی ہے۔ آئینے کے برعکس، اس صورت میں، انعکاس توانائی کے ضیاع کے بغیر ہوتا ہے یہاں تک کہ متعدد انعکاس کے باوجود۔
آپٹیکل فائبر کی ایک سادہ ساخت ہے:
- روشنی منتقل کرنے والا کور پلاسٹک یا شیشے سے بنا ہے۔ اس کا کراس سیکشن جتنا بڑا ہوگا، معلومات کی اتنی ہی بڑی مقدار کو منتقل کیا جاسکتا ہے۔
- کور میں روشنی کے بہاؤ کو منعکس کرنے کے لیے میان ضروری ہے تاکہ یہ صرف اس کے ذریعے پھیلے۔ یہ ضروری ہے کہ لائٹ گائیڈ میں داخل ہونے کے وقت بیم حد سے زیادہ زاویہ پر گرے، پھر یہ توانائی کے نقصان کے بغیر منعکس ہو جائے گا۔
- حفاظتی موصلیت آپٹیکل فائبر کو پہنچنے والے نقصان کو روکتی ہے اور اسے منفی اثرات سے بچاتی ہے۔ اس حصے کی بدولت کیبل بھی زیر زمین بچھائی جا سکتی ہے۔
ریفریکشن کا قانون کیسے دریافت ہوا۔
یہ دریافت کی طرف سے کیا گیا تھا Willebrord Snellius کی طرف سے.ایک ڈچ ریاضی دان، 1621 میں۔ تجربات کی ایک سیریز کے بعد، وہ بنیادی پہلوؤں کو تشکیل دینے میں کامیاب ہوا، جو آج تک عملی طور پر کوئی تبدیلی نہیں کر رہے ہیں۔یہ وہی تھا جس نے سب سے پہلے واقعات اور انعکاس کے زاویوں کے سائنز کے تناسب کی مستقل مزاجی کو نوٹ کیا۔
دریافت کے مواد کے ساتھ پہلی اشاعت فرانسیسی سائنسدان نے کی تھی۔ رینے ڈیکارٹس۔. ایک ہی وقت میں، ماہرین کی رائے میں اختلاف ہے، کچھ کا خیال ہے کہ اس نے سنیلیس کے مواد کو استعمال کیا، اور کچھ اس بات کا یقین کرتے ہیں کہ اس نے آزادانہ طور پر اسے دوبارہ دریافت کیا.
ریفریکٹیو انڈیکس کی تعریف اور فارمولہ
واقعہ اور ریفریکٹڈ شعاعیں، نیز دونوں ذرائع ابلاغ کے جنکشن سے گزرنے والی لمبوتیں ایک ہی جہاز کے اندر ہیں۔ اضطراب کے زاویہ کی سائن کے حوالے سے وقوع کے زاویہ کی سائن ایک مستقل قدر ہے۔ یہ وہی ہے جو تعریف کی طرح لگتا ہے، جو پیشکش میں مختلف ہوسکتی ہے، لیکن معنی ہمیشہ ایک ہی ہے. گرافک وضاحت اور فارمولہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
یہ بات قابل غور ہے کہ انڈیکس اپورتن کی پیمائش کی کوئی اکائی نہیں ہوتی. ایک وقت میں، جب سوال میں موجود مظاہر کی جسمانی بنیادوں کا مطالعہ کر رہے تھے، تو ایک ساتھ دو سائنسدان - کرسچن ہیگنز... ہالینڈ کے اور فرانس کے پیری فرماٹ اسی نتیجے پر پہنچے۔ ان کے مطابق، ارتعاش کا سائن اور اضطراب کا سائن میڈیا کی رفتار کے تناسب کے برابر ہے جس سے لہریں گزرتی ہیں۔ اگر روشنی ایک میڈیم سے دوسرے کے مقابلے میں تیزی سے گزرتی ہے تو یہ آپٹیکل طور پر کم گھنے ہوتی ہے۔
ویسے! خلا میں روشنی کی رفتار کسی بھی دوسرے مادہ سے زیادہ ہے.
Snellius' Law کے طبعی معنی
جب روشنی کسی خلا سے کسی دوسرے مادے میں جاتی ہے، تو یہ لامحالہ اس کے مالیکیولز کے ساتھ تعامل کرتی ہے۔ میڈیم کی آپٹیکل کثافت جتنی زیادہ ہوگی، روشنی ایٹموں کے ساتھ اتنی ہی زیادہ تعامل کرے گی اور اس کے پھیلاؤ کی رفتار اتنی ہی کم ہوگی، اور کثافت جتنی زیادہ ہوگی، ریفریکٹیو انڈیکس اتنا ہی زیادہ ہوگا۔
مطلق اضطراب کو حرف n سے ظاہر کیا جاتا ہے اور ہمیں یہ سمجھنے کی اجازت دیتا ہے کہ خلا سے کسی میڈیم کی طرف جانے پر روشنی کی رفتار کیسے بدلتی ہے۔
رشتہ دار ریفریکشن (n21) روشنی کی رفتار میں تبدیلی کے پیرامیٹرز کو دکھاتا ہے جب ایک میڈیم سے دوسرے میڈیم میں منتقل ہوتا ہے۔
ویڈیو گرافکس اور اینیمیشن کے ساتھ 8ویں جماعت کے فزکس کے قانون کی وضاحت کرتی ہے۔
ٹیکنالوجی میں قانون کا دائرہ کار
مظاہر کی دریافت اور عملی تحقیق کو ایک طویل عرصہ گزر چکا ہے۔ نتائج نے مختلف صنعتوں میں استعمال ہونے والے آلات کی ایک بڑی تعداد کو تیار کرنے اور لاگو کرنے میں مدد کی، یہ سب سے عام مثالوں کو الگ کرنے کے قابل ہے:
- آنکھوں کا سامان۔ مختلف قسم کے مطالعہ کرنے اور پیتھالوجیز کی شناخت کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
- معدہ اور اندرونی اعضاء کے مطالعہ کے لیے آلات۔ آپ کیمرہ متعارف کرائے بغیر ایک واضح تصویر حاصل کر سکتے ہیں، جو عمل کو بہت آسان اور تیز کرتا ہے۔
- دوربینیں اور دیگر فلکیاتی آلات، اپورتن کی بدولت، آپ کو ایسی تصاویر حاصل کرنے کی اجازت دیتے ہیں جو ننگی آنکھ سے نظر نہیں آتی ہیں۔
![روشنی کے اضطراب کے قانون کا فارمولہ - عام اور خصوصی معاملات]()
دوربینوں کے لینز میں روشنی کا انعطاف روشنی کو فوکس میں جمع کرنے کی اجازت دیتا ہے، تحقیق کی اعلیٰ درستگی کو یقینی بناتا ہے۔ - دوربین اور اس سے ملتے جلتے آلات بھی اوپر بیان کردہ اصولوں کی بنیاد پر کام کرتے ہیں۔ اس میں خوردبین بھی شامل ہیں۔
- تصویر اور ویڈیو کا سامان، زیادہ واضح طور پر اس کے آپٹکس روشنی کے انعطاف کا استعمال کرتے ہیں۔
- فائبر آپٹک لائنیں جو کسی بھی فاصلے پر بڑی مقدار میں معلومات منتقل کرتی ہیں۔
ویڈیو سبق: روشنی کے انعطاف کے قانون پر نتیجہ۔
روشنی کا اضطراب ایک ایسا رجحان ہے جو مختلف ذرائع ابلاغ کی خصوصیات کی وجہ سے ہوتا ہے۔ یہ اس مقام پر دیکھا جا سکتا ہے جہاں وہ یکجا ہوتے ہیں، انحطاط کا زاویہ مادوں کے درمیان فرق پر منحصر ہوتا ہے۔ یہ خصوصیت جدید سائنس اور ٹیکنالوجی میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔