روشنی کی عکاسی کے قوانین اور ان کی دریافت کی تاریخ
روشنی کے انعکاس کا قانون مشاہدے اور تجربے سے دریافت ہوا۔ بلاشبہ، یہ نظریاتی طور پر بھی اخذ کیا جا سکتا ہے، لیکن اب استعمال ہونے والے تمام اصولوں کا تعین اور جواز عملی طریقوں سے کیا گیا ہے۔ اس رجحان کی بنیادی خصوصیات کو جاننے سے روشنی کی منصوبہ بندی اور سامان کے انتخاب میں مدد ملتی ہے۔ یہ اصول دوسرے شعبوں میں بھی کام کرتا ہے - جب عکاسی ہوتی ہے تو ریڈیو لہریں، ایکس رے وغیرہ اسی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔
روشنی کی عکاسی کیا ہے اور اس کی اقسام، میکانزم
قانون اس طرح وضع کیا گیا ہے: واقعہ اور منعکس شدہ شعاعیں ایک ہی جہاز میں موجود ہوتی ہیں، ان کی عکاسی کرنے والی سطح پر کھڑا ہوتا ہے، جو وقوع کے مقام سے ابھرتی ہے۔ واقعات کا زاویہ عکاسی کے زاویہ کے برابر ہے۔
بنیادی طور پر، عکاسی ایک جسمانی عمل ہے جس میں ایک شہتیر، ذرہ، یا تابکاری جہاز کے ساتھ تعامل کرتی ہے۔ لہروں کی سمت دونوں ذرائع ابلاغ کی حدود میں تبدیل ہوتی ہے کیونکہ ان کی خصوصیات مختلف ہوتی ہیں۔ منعکس شدہ روشنی ہمیشہ اس درمیانے درجے کی طرف لوٹتی ہے جس سے یہ آئی ہے۔ اکثر عکاسی کے دوران لہروں کے انعطاف کا رجحان بھی دیکھا جاتا ہے۔
عکس کا عکس
اس صورت میں منعکس اور واقعہ شعاعوں کے درمیان واضح تعلق ہے، یہ اس قسم کی اہم خصوصیت ہے۔ مخصوص عکاسی کے کئی اہم نکات ہیں:
- منعکس شدہ شعاع ہمیشہ ایک ایسے جہاز میں ہوتی ہے جو وقوعہ والی شعاع سے گزرتی ہے اور نارمل سے عکاسی کرنے والی سطح تک جاتی ہے، جو وقوع کے مقام پر بحال ہوتی ہے۔
- واقعات کا زاویہ روشنی کی شہتیر کے انعکاس کے زاویہ کے برابر ہے۔
- منعکس شدہ بیم کی خصوصیات بیم کے پولرائزیشن اور واقعات کے زاویہ کے متناسب ہیں۔ انڈیکس دونوں میڈیا کی خصوصیات سے بھی متاثر ہوتا ہے۔
اضطراری انڈیکس ہوائی جہاز کی خصوصیات اور روشنی کی خصوصیات پر منحصر ہے۔ یہ انعکاس جہاں بھی ہموار سطحیں ہوں وہاں پایا جا سکتا ہے۔ لیکن حالات اور اصول مختلف ماحول کے لیے مختلف ہو سکتے ہیں۔
مکمل اندرونی عکاسی
آواز اور برقی مقناطیسی لہروں کی خصوصیت۔ اس وقت ہوتا ہے جہاں دو میڈیا ملتے ہیں۔ اس صورت میں، لہروں کو درمیانے درجے سے گرنا چاہیے جس میں پھیلاؤ کی رفتار کم ہو۔ روشنی کے معاملے میں، ہم کہہ سکتے ہیں کہ اس معاملے میں اضطراری اشارے بہت بڑھ جاتے ہیں۔
روشنی کی شہتیر کے واقعات کا زاویہ اپورتن کے زاویہ کو متاثر کرتا ہے۔ جیسے جیسے اس کی قدر میں اضافہ ہوتا ہے، منعکس شعاعوں کی شدت میں اضافہ ہوتا ہے اور ریفریکٹڈ شعاعوں کی شدت کم ہوتی جاتی ہے۔ جب ایک خاص اہم قدر تک پہنچ جاتی ہے تو، اضطراری اشاریے کم ہو کر صفر ہو جاتے ہیں، جو شعاعوں کی مکمل عکاسی کا باعث بنتے ہیں۔
تنقیدی زاویہ مختلف میڈیا کے لیے انفرادی طور پر شمار کیا جاتا ہے۔
پھیلا ہوا روشنی کی عکاسی
اس قسم کی خصوصیت یہ ہے کہ جب کسی ناہموار سطح سے ٹکراتے ہیں تو شعاعیں مختلف سمتوں سے منعکس ہوتی ہیں۔ انعکاس شدہ روشنی صرف بکھرتی ہے اور اس کی وجہ سے آپ کسی ناہموار یا دھندلا ہوائی جہاز پر اپنا عکس نہیں دیکھ سکتے۔شعاعوں کے پھیلاؤ کا رجحان اس وقت دیکھا جاتا ہے جب بے قاعدگی طول موج کے برابر ہو یا اس سے زیادہ ہو۔
ایک ہی وقت میں ایک اور ایک ہی طیارہ روشنی یا بالائے بنفشی کے لیے مختلف طریقے سے عکاس ہوسکتا ہے، لیکن انفراریڈ سپیکٹرم کو اچھی طرح سے منعکس کرتا ہے۔ یہ سب لہروں کی خصوصیات اور سطح کی خصوصیات پر منحصر ہے۔
ریورس عکاسی
یہ رجحان اس وقت دیکھا جاتا ہے جب شعاعیں، لہریں یا دیگر ذرات واپس منعکس ہوتے ہیں، یعنی ماخذ کی طرف۔ اس پراپرٹی کو فلکیات، قدرتی سائنس، طب، فوٹو گرافی اور دیگر شعبوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ دوربینوں میں محدب عدسے کے نظام کی وجہ سے، ستاروں کی روشنی کو دیکھنا ممکن ہے جو ننگی آنکھ سے نظر نہیں آتے۔
یہ ضروری ہے کہ کچھ حالات پیدا کیے جائیں تاکہ روشنی منبع کی طرف لوٹ آئے، یہ اکثر آپٹکس اور بیم کی سمت کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، یہ اصول الٹراساؤنڈ امتحانات میں استعمال ہوتا ہے، الٹراساؤنڈ کی عکاسی کی گئی لہروں کی بدولت معائنہ شدہ عضو کی تصویر مانیٹر پر ظاہر ہوتی ہے۔
عکاسی کے قوانین کی دریافت کی تاریخ
یہ رجحان ایک طویل وقت کے لئے جانا جاتا ہے. روشنی کی عکاسی کا تذکرہ سب سے پہلے "Catoptrics" نامی کام میں کیا گیا تھا، جو 200 قبل مسیح کا ہے، جسے قدیم یونانی سائنسدان یوکلڈ نے لکھا تھا۔ پہلے تجربات سادہ تھے، اس لیے اس وقت کوئی نظریاتی بنیاد سامنے نہیں آئی، لیکن اس نے ہی اس رجحان کو دریافت کیا۔ آئینے کی سطحوں کے لیے فرمیٹ کا اصول استعمال کیا گیا۔
فریسنل فارمولے۔
آگسٹ فریسنل ایک فرانسیسی طبیعیات دان تھا جس نے بہت سے فارمولے اخذ کیے، وہ آج تک بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ ان کا استعمال منعکس اور ریفریکٹڈ برقی مقناطیسی لہروں کی شدت اور طول و عرض کا حساب لگاتے وقت کیا جاتا ہے۔ اس صورت میں، انہیں اضطراب کی مختلف اقدار کے ساتھ دو میڈیا کے درمیان ایک واضح حد سے گزرنا چاہیے۔
تمام مظاہر جو فرانسیسی طبیعیات دان کے فارمولوں کے مطابق ہوتے ہیں انہیں فریسنل ریفلیکشن کہا جاتا ہے۔ لیکن یہ یاد رکھنا چاہیے کہ تمام اخذ کردہ قوانین صرف اسی صورت میں درست ہیں جب میڈیا isotropic ہو اور ان کے درمیان کی حد واضح ہو۔ اس صورت میں وقوع کا زاویہ ہمیشہ انعکاس کے زاویہ کے برابر ہوتا ہے، اور انعکاس کی قدر کا تعین سنیلیئس قانون سے ہوتا ہے۔
یہ ضروری ہے کہ جب روشنی کسی ہموار سطح پر گرتی ہے تو پولرائزیشن کی دو قسمیں ہو سکتی ہیں:
- پی پولرائزیشن کی خصوصیت اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ برقی مقناطیسی فیلڈ کی طاقت ویکٹر حادثوں کے جہاز میں موجود ہے۔
- s-پولرائزیشن پہلی قسم سے اس حقیقت سے مختلف ہے کہ برقی مقناطیسی لہروں کی شدت کا ویکٹر ہوائی جہاز پر کھڑا ہوتا ہے جس میں واقعہ اور منعکس شدہ شعاعیں ہوتی ہیں۔
مختلف پولرائزیشن والے حالات کے فارمولے مختلف ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پولرائزیشن بیم کی خصوصیات کو متاثر کرتی ہے اور یہ مختلف طریقے سے جھلکتی ہے۔ جب روشنی ایک خاص زاویہ پر واقع ہوتی ہے، تو منعکس شدہ بیم کو مکمل طور پر پولرائز کیا جا سکتا ہے۔ اس زاویے کو بریوسٹر زاویہ کہا جاتا ہے، اور یہ انٹرفیس میں میڈیا کی اپورتی خصوصیات پر منحصر ہے۔
ویسے! منعکس شدہ شہتیر ہمیشہ پولرائزڈ ہوتا ہے، چاہے واقعہ کی روشنی غیر قطبی ہو۔
Huygens اصول
Huygens ایک ڈچ ماہر طبیعیات تھا جو کسی بھی نوعیت کی لہروں کو بیان کرنے کے اصول اخذ کرنے میں کامیاب رہا۔ یہ اس کی مدد سے ہے کہ عکاسی کا قانون اور روشنی کے انعطاف کا قانون....
اس صورت میں، روشنی کا مطلب فلیٹ شکل کی لہر ہے، یعنی تمام لہر کی سطحیں چپٹی ہیں۔ اس صورت میں لہر کی سطح ایک ہی مرحلے میں دولن کے ساتھ پوائنٹس کا ایک مجموعہ ہے۔
فارمولیشن اس طرح لگتی ہے۔: کوئی بھی نقطہ جس تک ہچکچاہٹ بعد میں آئی وہ کروی لہروں کا ذریعہ بن جاتا ہے۔
ویڈیو گرافکس اور اینیمیشن کا استعمال کرتے ہوئے 8ویں جماعت کے فزکس کے قانون کی بہت آسان الفاظ میں وضاحت کرتی ہے۔
فیڈروف شفٹ۔
اسے Fedorov-Ember اثر بھی کہا جاتا ہے۔ اس صورت میں، روشنی کی شہتیر میں تبدیلی ہوتی ہے جب یہ مکمل طور پر اندرونی طور پر منعکس ہوتی ہے۔ ایک ہی وقت میں شفٹ غیر معمولی ہے، یہ ہمیشہ طول موج سے کم ہے. اس تبدیلی کی وجہ سے، منعکس شدہ شہتیر ایک ہی جہاز میں واقع نہیں ہوتا ہے، جو کہ روشنی کے انعکاس کے قانون کے خلاف ہے۔
سائنسی دریافت کا ڈپلومہ F.I کو دیا گیا۔ فیڈروف 1980 میں۔
شعاعوں کی پس منظر کی نقل مکانی کو ایک سوویت سائنسدان نے 1955 میں ریاضیاتی حسابات کی بدولت نظریاتی طور پر ثابت کیا تھا۔ جہاں تک اس اثر کی تجرباتی تصدیق کا تعلق ہے، یہ فرانسیسی ماہر طبیعیات ایمبرٹ نے تھوڑی دیر بعد کیا۔
قانون کو عملی طور پر استعمال کرنا
زیر بحث قانون اس سے کہیں زیادہ عام ہے جتنا لگتا ہے۔ یہ اصول بہت سے مختلف شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے:
- آئینہ - سب سے آسان مثال ہے۔ یہ ایک ہموار سطح ہے جو روشنی اور دیگر اقسام کی تابکاری کو اچھی طرح سے منعکس کرتی ہے۔ فلیٹ ورژن اور دیگر اشکال کے عناصر دونوں استعمال کیے جاتے ہیں، مثال کے طور پر، کروی سطحیں آپ کو اشیاء کو دور کرنے کی اجازت دیتی ہیں، جس کی وجہ سے وہ گاڑی میں پیچھے والے آئینے کے طور پر ناگزیر ہو جاتی ہیں۔
- مختلف آپٹیکل آلات مذکورہ بالا اصولوں کی بدولت بھی کام کرتا ہے۔ اس میں عینک سے لے کر ہر جگہ پائی جانے والی طاقتور دوربینوں سے لے کر محدب عدسے یا طب اور حیاتیات میں استعمال ہونے والی خوردبین تک سب کچھ شامل ہے۔
- الٹراساؤنڈ مشینیں۔ سوال میں اصول بھی استعمال کریں۔ الٹراساؤنڈ کا سامان عین مطابق امتحانات کی اجازت دیتا ہے۔ ایکس رے انہی اصولوں کے مطابق تقسیم کیے جاتے ہیں۔
- مائیکرو ویو اوون - عملی طور پر زیر غور قانون کے اطلاق کی ایک اور مثال۔ اس میں انفراریڈ ریڈی ایشن سے چلنے والے تمام آلات بھی شامل ہو سکتے ہیں (مثلاً نائٹ ویژن ڈیوائسز)۔
- مقعر آئینہ لالٹینوں اور لیمپوں کو اپنی کارکردگی کو بڑھانے کی اجازت دیں۔ایک ہی وقت میں، بلب کی طاقت آئینے کے عنصر کے استعمال کے بغیر بہت کم ہوسکتی ہے.
ویسے! روشنی کے انعکاس کی بدولت ہمیں چاند اور ستارے نظر آتے ہیں۔
روشنی کی عکاسی کا قانون بہت سے قدرتی مظاہر کی وضاحت کرتا ہے، اور اس کی خصوصیات کے علم سے ایسے آلات بنانے کی اجازت دی جاتی ہے جو آج کل بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔