विभिन्न माध्यमों में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार परावर्तन और अपवर्तन के नियमों का पालन करता है। इन नियमों से, कुछ शर्तों के तहत, एक दिलचस्प प्रभाव होता है, जिसे भौतिकी में प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहा जाता है। आइए देखें कि यह प्रभाव क्या है।

परावर्तन और अपवर्तन

प्रकाश के आंतरिक पूर्ण परावर्तन पर सीधे विचार करने से पहले, परावर्तन और अपवर्तन की प्रक्रियाओं का स्पष्टीकरण देना आवश्यक है।

परावर्तन को एक ही माध्यम में एक प्रकाश किरण की गति की दिशा में परिवर्तन के रूप में समझा जाता है जब यह एक इंटरफ़ेस का सामना करता है। उदाहरण के लिए, यदि आप लेज़र पॉइंटर से दर्पण की ओर निर्देशित करते हैं, तो आप वर्णित प्रभाव देख सकते हैं।

अपवर्तन, परावर्तन की तरह, प्रकाश की गति की दिशा में परिवर्तन है, लेकिन पहले में नहीं, बल्कि दूसरे माध्यम में। इस घटना का परिणाम वस्तुओं की रूपरेखा और उनकी स्थानिक व्यवस्था का विरूपण होगा। अपवर्तन का एक सामान्य उदाहरण एक पेंसिल या कलम का टूटना है यदि उसे एक गिलास पानी में रखा जाए।

अपवर्तन और परावर्तन एक दूसरे से संबंधित हैं। वे लगभग हमेशा एक साथ मौजूद होते हैं: बीम की ऊर्जा का हिस्सा परिलक्षित होता है, और दूसरा भाग अपवर्तित होता है।

दोनों घटनाएँ फ़र्मेट के सिद्धांत के अनुप्रयोग का परिणाम हैं। उनका दावा है कि प्रकाश दो बिंदुओं के बीच एक प्रक्षेपवक्र के साथ यात्रा करता है जिसमें उसे कम से कम समय लगेगा।

चूंकि परावर्तन एक प्रभाव है जो एक माध्यम में होता है, और अपवर्तन दो माध्यमों में होता है, बाद वाले के लिए यह महत्वपूर्ण है कि दोनों माध्यम विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए पारदर्शी हों।

अपवर्तक सूचकांक की अवधारणा

विचाराधीन परिघटना के गणितीय विवरण के लिए अपवर्तनांक एक महत्वपूर्ण मात्रा है। किसी विशेष माध्यम का अपवर्तनांक निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है:

जहाँ c और v क्रमशः निर्वात और पदार्थ में प्रकाश की गति हैं। v का मान हमेशा c से कम होता है, इसलिए घातांक n एक से बड़ा होगा। विमारहित गुणांक n दर्शाता है कि किसी पदार्थ (माध्यम) में कितना प्रकाश निर्वात में प्रकाश से पिछड़ जाएगा। इन गतियों के बीच का अंतर अपवर्तन की घटना की उपस्थिति की ओर जाता है।

पदार्थ में प्रकाश की गति उत्तरार्द्ध के घनत्व से संबंधित होती है। माध्यम जितना सघन होगा, प्रकाश के लिए उसमें गति करना उतना ही कठिन होगा। उदाहरण के लिए, हवा के लिए n = 1.00029, यानी लगभग निर्वात के लिए, पानी n = 1.333 के लिए।

परावर्तन, अपवर्तन और उनके नियम

पूर्ण परावर्तन के परिणाम का एक आकर्षक उदाहरण हीरे की चमकदार सतहें हैं। एक हीरे का अपवर्तनांक 2.43 होता है, इसलिए रत्न से टकराने वाली कई प्रकाश किरणें इसे छोड़ने से पहले कई कुल प्रतिबिंबों का अनुभव करती हैं।

हीरे के लिए महत्वपूर्ण कोण c निर्धारित करने की समस्या

आइए एक साधारण समस्या पर विचार करें, जहां हम दिखाएंगे कि उपरोक्त सूत्रों का उपयोग कैसे करें। यह गणना करना आवश्यक है कि यदि हीरे को हवा से पानी में रखा जाए तो कुल परावर्तन का क्रांतिक कोण कितना बदल जाएगा।

संकेतित मीडिया के अपवर्तक सूचकांकों के मूल्यों के लिए तालिका में देखने के बाद, हम उन्हें लिखते हैं:

• हवा के लिए: n 1 = 1.00029;
• पानी के लिए: n 2 = 1.333;
• हीरे के लिए: n 3 = 2.43।

डायमंड-एयर जोड़ी के लिए महत्वपूर्ण कोण है:

c1 \u003d आर्कसिन (n 1 / n 3) \u003d आर्कसिन (1.00029 / 2.43) ≈ 24.31 o।

जैसा कि आप देख सकते हैं, मीडिया की इस जोड़ी के लिए महत्वपूर्ण कोण काफी छोटा है, यानी, केवल वे किरणें हीरा को हवा में छोड़ सकती हैं जो 24.31 ओ से सामान्य के करीब होगी।

पानी में हीरे के मामले के लिए, हम प्राप्त करते हैं:

θ c2 \u003d आर्कसिन (n 2 / n 3) \u003d आर्कसिन (1.333 / 2.43) ≈ 33.27 o।

क्रांतिक कोण में वृद्धि थी:

सी \u003d θ c2 - θ c1 ≈ 33.27 ओ - 24.31 ओ \u003d 8.96 ओ।

हीरे में प्रकाश के पूर्ण परावर्तन के लिए क्रांतिक कोण में यह मामूली वृद्धि इस तथ्य की ओर ले जाती है कि यह पानी में लगभग हवा के समान ही चमकता है।

यदि n 1 >n 2, तो >α, अर्थात्। यदि प्रकाश प्रकाशिक रूप से सघन माध्यम से वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है (चित्र 3)

घटना के कोण को सीमित करें। अगर α=α p,=90˚ और बीम हवा-पानी इंटरफेस के साथ स्लाइड करेगा।

यदि α'>α p, तो प्रकाश दूसरे पारदर्शी माध्यम में प्रवेश नहीं करेगा, क्योंकि पूर्ण रूप से परिलक्षित होगा। इस घटना को कहा जाता है प्रकाश का पूर्ण परावर्तन. आपतन कोण αp, जिस पर अपवर्तित किरण मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करती है, कुल प्रतिबिंब का सीमित कोण कहलाता है।

एक समद्विबाहु आयताकार कांच के प्रिज्म (चित्र 4) में पूर्ण प्रतिबिंब देखा जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से पेरिस्कोप, दूरबीन, रेफ्रेक्टोमीटर आदि में उपयोग किया जाता है।

a) प्रकाश पहले फलक पर लंबवत पड़ता है और इसलिए यहाँ अपवर्तन नहीं होता है (α=0 और =0)। दूसरे फलक पर आपतन कोण α=45˚, अर्थात>α p, (ग्लास α p =42˚ के लिए)। इसलिए, इस चेहरे पर, प्रकाश पूरी तरह से परिलक्षित होता है। यह एक रोटरी प्रिज्म है जो बीम को 90˚ घुमाता है।

बी) इस मामले में, प्रिज्म के अंदर का प्रकाश पहले से ही दो गुना पूर्ण प्रतिबिंब का अनुभव करता है। यह भी एक रोटरी प्रिज्म है जो बीम को 180˚ घुमाता है।

ग) इस मामले में, प्रिज्म पहले से ही उल्टा है। जब किरणें प्रिज्म से निकलती हैं, तो वे आपतित किरणों के समानांतर होती हैं, लेकिन इस स्थिति में ऊपरी आपतित किरण कम हो जाती है, और निचली किरण ऊपरी हो जाती है।

पूर्ण परावर्तन की घटना ने प्रकाश गाइडों में व्यापक तकनीकी अनुप्रयोग पाया है।

प्रकाश गाइड बड़ी संख्या में पतले कांच के तंतु हैं, जिनका व्यास लगभग 20 माइक्रोन है, और प्रत्येक लगभग 1 मीटर लंबा है। ये धागे एक दूसरे के समानांतर हैं और करीब स्थित हैं (चित्र 5)

प्रत्येक फिलामेंट कांच के एक पतले खोल से घिरा होता है, जिसका अपवर्तनांक स्वयं फिलामेंट के अपवर्तनांक से कम होता है। लाइट गाइड के दो सिरे होते हैं, लाइट गाइड के दोनों सिरों पर धागों के सिरों की आपसी व्यवस्था सख्ती से समान होती है।

यदि किसी वस्तु को प्रकाश गाइड के एक छोर पर रखा जाता है और प्रकाशित किया जाता है, तो इस वस्तु की एक छवि प्रकाश गाइड के दूसरे छोर पर दिखाई देगी।

छवि इस तथ्य के कारण प्राप्त होती है कि वस्तु के कुछ छोटे क्षेत्र से प्रकाश प्रत्येक धागे के अंत में प्रवेश करता है। कई पूर्ण प्रतिबिंबों का अनुभव करते हुए, प्रकाश फिलामेंट के विपरीत छोर से निकलता है, वस्तु के दिए गए छोटे क्षेत्र के प्रतिबिंब को प्रसारित करता है।

क्योंकि एक दूसरे के सापेक्ष धागों का स्थान सख्ती से समान होता है, फिर वस्तु की संबंधित छवि दूसरे छोर पर दिखाई देती है। छवि की स्पष्टता धागे के व्यास पर निर्भर करती है। प्रत्येक धागे का व्यास जितना छोटा होगा, वस्तु की छवि उतनी ही स्पष्ट होगी। प्रकाश पुंज के पथ के साथ प्रकाश ऊर्जा का नुकसान आमतौर पर बंडलों (प्रकाश गाइड) में अपेक्षाकृत छोटा होता है, क्योंकि कुल प्रतिबिंब के साथ परावर्तन गुणांक अपेक्षाकृत अधिक होता है (~ 0.9999)। ऊर्जा हानि मुख्य रूप से फाइबर के अंदर पदार्थ द्वारा प्रकाश के अवशोषण के कारण होते हैं।

उदाहरण के लिए, 1 मीटर लंबे फाइबर में स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में, 30-70% ऊर्जा खो जाती है (लेकिन बंडल में)।

इसलिए, बड़े प्रकाश प्रवाह को प्रसारित करने और प्रकाश-मार्गदर्शक प्रणाली के लचीलेपन को बनाए रखने के लिए, अलग-अलग तंतुओं को बंडलों (बंडलों) में इकट्ठा किया जाता है - प्रकाश गाइड।

ठंडी रोशनी के साथ आंतरिक गुहाओं को रोशन करने और छवियों को प्रसारित करने के लिए दवा में लाइट गाइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एंडोस्कोप- आंतरिक गुहाओं (पेट, मलाशय, आदि) की जांच के लिए एक विशेष उपकरण। प्रकाश गाइड की मदद से, ट्यूमर पर चिकित्सीय प्रभाव के लिए लेजर विकिरण प्रसारित किया जाता है। हां, और मानव रेटिना एक उच्च संगठित फाइबर-ऑप्टिक प्रणाली है जिसमें ~ 130x10 8 फाइबर होते हैं।

ज्यामितीय और तरंग प्रकाशिकी। इन दृष्टिकोणों को लागू करने की शर्तें (तरंग दैर्ध्य और वस्तु के आकार के अनुपात से)। लहर संगति। स्थानिक और लौकिक सुसंगतता की अवधारणा। मजबूर उत्सर्जन। लेजर विकिरण की विशेषताएं। लेजर के संचालन की संरचना और सिद्धांत।

इस तथ्य के कारण कि प्रकाश एक तरंग घटना है, हस्तक्षेप होता है, जिसके परिणामस्वरूप सीमितप्रकाश की किरण किसी एक दिशा में नहीं फैलती है, लेकिन इसका एक परिमित कोणीय वितरण होता है, अर्थात विवर्तन होता है। हालांकि, उन मामलों में जहां प्रकाश पुंजों के विशिष्ट अनुप्रस्थ आयाम तरंग दैर्ध्य की तुलना में पर्याप्त रूप से बड़े होते हैं, कोई प्रकाश किरण के विचलन की उपेक्षा कर सकता है और मान सकता है कि यह एक ही दिशा में फैलता है: प्रकाश किरण के साथ।

वेव ऑप्टिक्स प्रकाशिकी की एक शाखा है जो प्रकाश के प्रसार का वर्णन करती है, इसकी तरंग प्रकृति को ध्यान में रखते हुए। तरंग प्रकाशिकी की घटना - हस्तक्षेप, विवर्तन, ध्रुवीकरण, आदि।

तरंग हस्तक्षेप - अंतरिक्ष में एक साथ फैलने वाली दो या दो से अधिक सुसंगत तरंगों के आयाम का पारस्परिक प्रवर्धन या क्षीणन।

तरंगों का विवर्तन एक ऐसी घटना है जो तरंगों के प्रसार के दौरान ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों से विचलन के रूप में प्रकट होती है।

ध्रुवीकरण - मुख्य रूप से अंतरिक्ष में किसी भी वस्तु के पृथक्करण से जुड़ी प्रक्रियाएं और अवस्थाएँ।

भौतिकी में, समेकन समय में कई दोलन या तरंग प्रक्रियाओं का सहसंबंध (संगति) है, जो जोड़े जाने पर स्वयं प्रकट होता है। दोलन सुसंगत हैं यदि उनके चरणों के बीच का अंतर समय में स्थिर है और जब दोलनों को जोड़ा जाता है, तो समान आवृत्ति का एक दोलन प्राप्त होता है।

यदि दो दोलनों का चरण अंतर बहुत धीरे-धीरे बदलता है, तो दोलनों को कुछ समय के लिए सुसंगत रहना कहा जाता है। इस समय को समेकन समय कहा जाता है।

स्थानिक सुसंगतता - तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत एक विमान में विभिन्न बिंदुओं पर एक ही समय में होने वाले दोलनों की सुसंगतता।

उत्तेजित उत्सर्जन - एक उत्प्रेरण फोटॉन के प्रभाव में एक उत्तेजित अवस्था से एक स्थिर अवस्था (निम्न ऊर्जा स्तर) में एक क्वांटम प्रणाली (परमाणु, अणु, नाभिक, आदि) के संक्रमण के दौरान एक नए फोटॉन की पीढ़ी, की ऊर्जा जो ऊर्जा स्तरों में अंतर के बराबर था। निर्मित फोटॉन में उत्प्रेरण फोटॉन (जो अवशोषित नहीं होता है) के समान ऊर्जा, गति, चरण और ध्रुवीकरण होता है।

लेजर विकिरण निरंतर हो सकता है, निरंतर शक्ति के साथ, या स्पंदित, अत्यधिक उच्च शिखर शक्तियों तक पहुंच सकता है। कुछ योजनाओं में, दूसरे स्रोत से विकिरण के लिए लेजर के कार्यशील तत्व का उपयोग ऑप्टिकल एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है।

लेजर के संचालन का भौतिक आधार उत्तेजित (प्रेरित) विकिरण की घटना है। घटना का सार यह है कि एक उत्तेजित परमाणु दूसरे फोटॉन के प्रभाव में एक फोटॉन को उसके अवशोषण के बिना उत्सर्जित करने में सक्षम होता है, अगर बाद की ऊर्जा परमाणु के स्तर की ऊर्जा में अंतर के बराबर होती है। विकिरण। इस मामले में, उत्सर्जित फोटान उस फोटॉन से सुसंगत होता है जो विकिरण का कारण बनता है (यह इसकी "सटीक प्रति" है)। इस प्रकार प्रकाश प्रवर्धित होता है। यह घटना स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन से भिन्न होती है, जिसमें उत्सर्जित फोटॉन में प्रसार, ध्रुवीकरण और चरण की यादृच्छिक दिशाएँ होती हैं।

सभी लेज़रों में तीन मुख्य भाग होते हैं:

सक्रिय (कामकाजी) वातावरण;

पम्पिंग सिस्टम (ऊर्जा स्रोत);

ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र (यदि लेजर एम्पलीफायर मोड में काम करता है तो अनुपस्थित हो सकता है)।

उनमें से प्रत्येक अपने विशिष्ट कार्यों को करने के लिए लेजर के संचालन के लिए प्रदान करता है।

ज्यामितीय प्रकाशिकी। पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना। कुल परावर्तन का सीमित कोण। किरणों का क्रम। फाइबर ऑप्टिक्स।

जियोमेट्रिक ऑप्टिक्स प्रकाशिकी की एक शाखा है जो पारदर्शी मीडिया में प्रकाश प्रसार के नियमों और ऑप्टिकल सिस्टम में प्रकाश के पारित होने के दौरान छवियों के निर्माण के सिद्धांतों का अध्ययन करती है, इसके तरंग गुणों को ध्यान में रखे बिना।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन आंतरिक परावर्तन है बशर्ते कि आपतन कोण कुछ क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, घटना की लहर पूरी तरह से परिलक्षित होती है, और प्रतिबिंब गुणांक का मूल्य पॉलिश सतहों के लिए अपने उच्चतम मूल्यों से अधिक होता है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए परावर्तन गुणांक तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है।

कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण

घटना का कोण जिस पर अपवर्तित किरण वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम में संक्रमण के बिना दो मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करना शुरू कर देती है

रे पथदर्पणों, प्रिज्मों और लेंसों में

एक बिंदु स्रोत से प्रकाश किरणें सभी दिशाओं में फैलती हैं। ऑप्टिकल सिस्टम में, पीछे की ओर झुकना और मीडिया के बीच इंटरफेस से परावर्तित करना, कुछ किरणें किसी बिंदु पर फिर से प्रतिच्छेद कर सकती हैं। एक बिंदु को एक बिंदु छवि कहा जाता है। जब एक किरण को दर्पणों से उछाल दिया जाता है, तो कानून पूरा हो जाता है: "परावर्तित किरण हमेशा उसी विमान में होती है जिसमें आपतित किरण होती है और उछलती सतह के लिए सामान्य होती है, जो आपतन बिंदु से होकर गुजरती है, और आपतन कोण से घटाया जाता है यह सामान्य उछलते कोण के बराबर है।"

फाइबर ऑप्टिक्स - इस शब्द का अर्थ है

प्रकाशिकी की वह शाखा जो प्रकाशिक तंतुओं में घटित और घटित होने वाली भौतिक घटनाओं का अध्ययन करती है, या

सटीक इंजीनियरिंग उद्योगों के उत्पाद, जिसमें ऑप्टिकल फाइबर पर आधारित घटक शामिल हैं।

फाइबर-ऑप्टिक उपकरणों में लेजर, एम्पलीफायर, मल्टीप्लेक्सर्स, डीमल्टीप्लेक्सर्स और कई अन्य शामिल हैं। फाइबर ऑप्टिक घटकों में इंसुलेटर, दर्पण, कनेक्टर, स्प्लिटर इत्यादि शामिल हैं। फाइबर ऑप्टिक डिवाइस का आधार इसका ऑप्टिकल सर्किट है - एक निश्चित अनुक्रम में जुड़े फाइबर ऑप्टिक घटकों का एक सेट। ऑप्टिकल सर्किट को फीडबैक के साथ या बिना बंद या खुला किया जा सकता है।

सबसे पहले, आइए थोड़ा कल्पना करें। एक गर्म गर्मी के दिन ईसा पूर्व की कल्पना करें, एक आदिम आदमी भाले से मछली का शिकार करता है। वह किसी कारण से उसकी स्थिति, लक्ष्य और हमलों को नोटिस करता है, जहां मछली दिखाई नहीं दे रही थी। चुक गया? नहीं, मछुआरे के हाथ में शिकार है! बात यह है कि हमारे पूर्वज सहज रूप से उस विषय को समझ गए थे जिसका हम अभी अध्ययन करेंगे। रोजमर्रा की जिंदगी में हम देखते हैं कि एक गिलास पानी में डूबा हुआ चम्मच टेढ़ा दिखाई देता है, जब हम कांच के जार से देखते हैं तो वस्तुएं टेढ़ी दिखाई देती हैं। हम पाठ में इन सभी प्रश्नों पर विचार करेंगे, जिसका विषय है: “प्रकाश का अपवर्तन। प्रकाश के अपवर्तन का नियम। कुल आंतरिक प्रतिबिंब।

पिछले पाठों में, हमने दो मामलों में एक किरण के भाग्य के बारे में बात की थी: यदि प्रकाश की किरण पारदर्शी रूप से सजातीय माध्यम में फैलती है तो क्या होता है? सही उत्तर यह है कि यह एक सीधी रेखा में फैलेगा। और क्या होगा जब प्रकाश की किरण दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर गिरती है? पिछले पाठ में हमने परावर्तित किरण के बारे में बात की थी, आज हम प्रकाश पुंज के उस भाग पर विचार करेंगे जो माध्यम द्वारा अवशोषित किया जाता है।

पहले वैकल्पिक पारदर्शी माध्यम से दूसरे वैकल्पिक रूप से पारदर्शी माध्यम में प्रवेश करने वाले बीम का भाग्य क्या होगा?

चावल। 1. प्रकाश का अपवर्तन

यदि किरण दो पारदर्शी माध्यमों के बीच इंटरफेस पर पड़ती है, तो प्रकाश ऊर्जा का एक हिस्सा पहले माध्यम में लौटता है, एक परावर्तित किरण बनाता है, और दूसरा भाग दूसरे माध्यम में अंदर की ओर जाता है और, एक नियम के रूप में, इसकी दिशा बदल देता है।

दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ के माध्यम से प्रकाश के पारित होने के मामले में प्रकाश के प्रसार की दिशा में परिवर्तन को कहा जाता है प्रकाश का अपवर्तन(चित्र .1)।

चावल। 2. आपतन कोण, अपवर्तन और परावर्तन

चित्र 2 में हम एक आपतित किरण देखते हैं, आपतन कोण को α द्वारा दर्शाया जाएगा। वह किरण जो अपवर्तित प्रकाश की किरण की दिशा निर्धारित करेगी, अपवर्तित किरण कहलाएगी। मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत के बीच के कोण, घटना के बिंदु से बहाल, और अपवर्तित बीम को अपवर्तन कोण कहा जाता है, आकृति में यह कोण γ है। चित्र को पूरा करने के लिए, हम परावर्तित बीम की एक छवि भी देते हैं और, तदनुसार, प्रतिबिंब कोण β। आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच क्या संबंध है, क्या आपतन कोण को जानकर भविष्यवाणी करना संभव है और किरण किस माध्यम से किस माध्यम से गुजरी है, अपवर्तन कोण क्या होगा? यह पता चला है कि आप कर सकते हैं!

हम एक कानून प्राप्त करते हैं जो मात्रात्मक रूप से आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध का वर्णन करता है। आइए हम हाइजेन्स सिद्धांत का उपयोग करें, जो एक माध्यम में एक तरंग के प्रसार को नियंत्रित करता है। कानून में दो भाग होते हैं।

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और आपतन बिंदु पर बहाल लम्ब एक ही तल में होते हैं.

आपतन कोण की ज्या का अपवर्तन कोण की ज्या से अनुपात दो दिए गए माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है और इन माध्यमों में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है।

डच वैज्ञानिक के नाम पर इस नियम को स्नेल का नियम कहा जाता है, जिसने इसे सबसे पहले प्रतिपादित किया था। अपवर्तन का कारण विभिन्न माध्यमों में प्रकाश की गति में अंतर है। आप दो माध्यमों के बीच इंटरफेस में विभिन्न कोणों पर प्रकाश की किरण को प्रयोगात्मक रूप से निर्देशित करके और आपतन और अपवर्तन के कोणों को मापकर अपवर्तन के नियम की वैधता को सत्यापित कर सकते हैं। यदि हम इन कोणों को बदलते हैं, ज्याओं को मापते हैं और इन कोणों की ज्याओं का अनुपात ज्ञात करते हैं, तो हमें विश्वास हो जाएगा कि अपवर्तन का नियम वास्तव में मान्य है।

हाइजेन्स सिद्धांत का उपयोग करते हुए अपवर्तन के नियम का प्रमाण प्रकाश की तरंग प्रकृति की एक और पुष्टि है।

आपेक्षिक अपवर्तनांक n 21 दर्शाता है कि पहले माध्यम में प्रकाश V1 की गति दूसरे माध्यम में प्रकाश V2 की गति से कितनी बार भिन्न होती है।

आपेक्षिक अपवर्तनांक इस बात का स्पष्ट प्रदर्शन है कि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की दिशा में परिवर्तन का कारण दो माध्यमों में प्रकाश की अलग-अलग गति है। शब्द "एक माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व" अक्सर एक माध्यम के ऑप्टिकल गुणों को चिह्नित करने के लिए प्रयोग किया जाता है (चित्र 3)।

चावल। 3. माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व (α> )

यदि किरण प्रकाश की उच्च गति वाले माध्यम से प्रकाश की कम गति वाले माध्यम से गुजरती है, तो, जैसा कि चित्र 3 और प्रकाश के अपवर्तन के नियम से देखा जा सकता है, इसे लंबवत के खिलाफ दबाया जाएगा, अर्थात , अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता है। इस मामले में, कहा जाता है कि किरण कम घने ऑप्टिकल माध्यम से अधिक वैकल्पिक रूप से घने माध्यम में चली गई है। उदाहरण: हवा से पानी तक; पानी से गिलास तक।

विपरीत स्थिति भी संभव है: पहले माध्यम में प्रकाश की गति दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति से कम होती है (चित्र 4)।

चावल। 4. माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व (α .)< γ)

तब अपवर्तन कोण आपतन कोण से बड़ा होगा, और इस तरह के संक्रमण को वैकल्पिक रूप से सघन से कम वैकल्पिक रूप से घने माध्यम (कांच से पानी तक) में किया गया कहा जाएगा।

दो मीडिया का ऑप्टिकल घनत्व काफी भिन्न हो सकता है, इसलिए तस्वीर (चित्र 5) में दिखाई गई स्थिति संभव हो जाती है:

चावल। 5. मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व के बीच का अंतर

उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में, तरल में मौजूद शरीर के सापेक्ष सिर कैसे विस्थापित होता है, इस पर ध्यान दें।

हालांकि, सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक हमेशा काम के लिए एक सुविधाजनक विशेषता नहीं है, क्योंकि यह पहले और दूसरे मीडिया में प्रकाश की गति पर निर्भर करता है, लेकिन दो मीडिया (पानी - हवा, कांच) के ऐसे बहुत से संयोजन और संयोजन हो सकते हैं। - हीरा, ग्लिसरीन - शराब, कांच - पानी वगैरह)। टेबल बहुत बोझिल होंगे, यह काम करने के लिए असुविधाजनक होगा, और फिर एक पूर्ण वातावरण पेश किया गया था, जिसकी तुलना में अन्य वातावरण में प्रकाश की गति की तुलना की जाती है। निर्वात को निरपेक्ष चुना गया और प्रकाश की गति की तुलना निर्वात में प्रकाश की गति से की जाती है।

माध्यम n . का निरपेक्ष अपवर्तनांक- यह एक ऐसा मान है जो माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को दर्शाता है और प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है साथ मेंनिर्वात में किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति तक।

पूर्ण अपवर्तनांक काम के लिए अधिक सुविधाजनक है, क्योंकि हम हमेशा निर्वात में प्रकाश की गति को जानते हैं, यह 3·10 8 m/s के बराबर है और एक सार्वभौमिक भौतिक स्थिरांक है।

निरपेक्ष अपवर्तनांक बाहरी मापदंडों पर निर्भर करता है: तापमान, घनत्व और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर भी, इसलिए टेबल आमतौर पर किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य रेंज के लिए औसत अपवर्तक सूचकांक का संकेत देते हैं। यदि हम हवा, पानी और कांच के अपवर्तनांक की तुलना करते हैं (चित्र 6), तो हम देखते हैं कि हवा का अपवर्तनांक एकता के करीब है, इसलिए हम समस्याओं को हल करते समय इसे एक इकाई के रूप में लेंगे।

चावल। 6. विभिन्न माध्यमों के लिए निरपेक्ष अपवर्तनांक की तालिका

मीडिया के निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक के बीच संबंध प्राप्त करना आसान है।

आपेक्षिक अपवर्तनांक, अर्थात माध्यम एक से मध्यम दो में जाने वाले बीम के लिए, दूसरे माध्यम में निरपेक्ष अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर होता है और पहले माध्यम में पूर्ण अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर होता है।

उदाहरण के लिए: = 1.16

यदि दो माध्यमों के निरपेक्ष अपवर्तनांक लगभग समान हैं, तो इसका अर्थ है कि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान सापेक्ष अपवर्तनांक एक के बराबर होगा, अर्थात प्रकाश पुंज वास्तव में अपवर्तित नहीं होगा। उदाहरण के लिए, सौंफ के तेल से रत्न में जाने पर, बेरिल व्यावहारिक रूप से प्रकाश को विचलित नहीं करेगा, अर्थात, यह वैसा ही व्यवहार करेगा जैसा कि सौंफ के तेल से गुजरते समय होता है, क्योंकि उनका अपवर्तनांक क्रमशः 1.56 और 1.57 है, इसलिए रत्न हो सकता है कैसे एक तरल में छिपाना है, यह बस दिखाई नहीं देगा।

यदि आप एक पारदर्शी गिलास में पानी डालते हैं और कांच की दीवार के माध्यम से प्रकाश में देखते हैं, तो हमें पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब की घटना के कारण सतह की चांदी की चमक दिखाई देगी, जिस पर अब चर्चा की जाएगी। जब कोई प्रकाश पुंज सघन प्रकाशीय माध्यम से कम सघन प्रकाशीय माध्यम में जाता है, तो एक दिलचस्प प्रभाव देखा जा सकता है। निश्चितता के लिए हम मानेंगे कि प्रकाश पानी से हवा में जाता है। मान लीजिए कि जलाशय की गहराई में प्रकाश का एक बिंदु स्रोत है, जो सभी दिशाओं में किरणें उत्सर्जित करता है। उदाहरण के लिए, एक गोताखोर एक टॉर्च चमकता है।

बीम SO 1 पानी की सतह पर सबसे छोटे कोण पर गिरता है, यह किरण आंशिक रूप से अपवर्तित होती है - बीम O 1 A 1 और आंशिक रूप से पानी में वापस परावर्तित होती है - बीम O 1 B 1। इस प्रकार, आपतित बीम की ऊर्जा का एक हिस्सा अपवर्तित बीम में स्थानांतरित हो जाता है, और ऊर्जा का शेष भाग परावर्तित बीम में स्थानांतरित हो जाता है।

चावल। 7. पूर्ण आंतरिक परावर्तन

बीम SO 2, जिसका आपतन कोण बड़ा है, को भी दो बीमों में विभाजित किया गया है: अपवर्तित और परावर्तित, लेकिन मूल बीम की ऊर्जा उनके बीच एक अलग तरीके से वितरित की जाती है: अपवर्तित बीम O 2 A 2 की तुलना में मंद होगी बीम ओ 1 ए 1, यानी, यह ऊर्जा का एक छोटा अंश प्राप्त करेगा, और परावर्तित बीम ओ 2 वी 2, क्रमशः, बीम ओ 1 वी 1 की तुलना में उज्जवल होगा, अर्थात इसे एक बड़ा हिस्सा प्राप्त होगा। ऊर्जा। जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, उसी नियमितता का पता लगाया जा सकता है - आपतित किरण की ऊर्जा का एक बढ़ता हुआ हिस्सा परावर्तित बीम में जाता है और अपवर्तित बीम में एक छोटा हिस्सा होता है। अपवर्तित बीम मंद हो जाता है और किसी बिंदु पर पूरी तरह से गायब हो जाता है, यह गायब होने पर घटना के कोण पर पहुंच जाता है, जो 90 0 के अपवर्तन कोण से मेल खाता है। इस स्थिति में, अपवर्तित बीम OA को पानी की सतह के समानांतर जाना होगा, लेकिन जाने के लिए कुछ भी नहीं है - घटना बीम SO की सारी ऊर्जा पूरी तरह से परावर्तित बीम OB में चली गई। स्वाभाविक रूप से, आपतन कोण में और वृद्धि के साथ, अपवर्तित किरण अनुपस्थित होगी। वर्णित घटना पूर्ण आंतरिक परावर्तन है, अर्थात, माना कोणों पर एक सघन ऑप्टिकल माध्यम स्वयं से किरणों का उत्सर्जन नहीं करता है, वे सभी इसके अंदर परिलक्षित होते हैं। जिस कोण पर यह घटना घटित होती है उसे कहते हैं कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण।

अपवर्तन के नियम से सीमित कोण का मान ज्ञात करना आसान है:

= => = आर्कसिन, पानी के लिए 49 0

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना का सबसे दिलचस्प और लोकप्रिय अनुप्रयोग तथाकथित वेवगाइड, या फाइबर ऑप्टिक्स है। यह ठीक उसी तरह से सिग्नलिंग का तरीका है जो इंटरनेट पर आधुनिक दूरसंचार कंपनियों द्वारा उपयोग किया जाता है।

हमने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्राप्त किया, एक नई अवधारणा पेश की - सापेक्ष और पूर्ण अपवर्तक सूचकांक, और कुल आंतरिक प्रतिबिंब और इसके अनुप्रयोगों जैसे फाइबर ऑप्टिक्स की घटना का भी पता लगाया। आप पाठ अनुभाग में प्रासंगिक परीक्षणों और सिमुलेटरों की जांच करके ज्ञान को समेकित कर सकते हैं।

आइए ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करके प्रकाश के अपवर्तन के नियम का प्रमाण प्राप्त करें। यह समझना महत्वपूर्ण है कि अपवर्तन का कारण दो अलग-अलग माध्यमों में प्रकाश की गति में अंतर है। आइए हम पहले माध्यम में प्रकाश की गति को निरूपित करें V 1 , और दूसरे माध्यम में - V 2 (चित्र। 8)।

चावल। 8. प्रकाश के अपवर्तन के नियम का प्रमाण

एक समतल प्रकाश तरंग को दो माध्यमों के बीच समतल इंटरफेस पर गिरने दें, उदाहरण के लिए, हवा से पानी में। तरंग सतह AC किरणों के लंबवत होती है और, मीडिया MN के बीच का इंटरफ़ेस पहले बीम तक पहुँचता है, और बीम एक समय अंतराल t के बाद उसी सतह पर पहुँचता है, जो प्रकाश की गति से विभाजित पथ SW के बराबर होगा पहले माध्यम में।

इसलिए, जिस समय बिंदु B पर द्वितीयक तरंग केवल उत्तेजित होने लगती है, बिंदु A से तरंग में पहले से ही AD त्रिज्या वाले एक अर्धगोले का रूप होता है, जो t द्वारा दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति के बराबर होता है: AD = t, अर्थात दृश्य क्रिया में हाइजेन्स सिद्धांत। एक अपवर्तित तरंग की तरंग सतह दूसरे माध्यम में सभी माध्यमिक तरंगों के लिए एक सतह स्पर्शरेखा खींचकर प्राप्त की जा सकती है, जिसके केंद्र मीडिया के बीच इंटरफेस पर स्थित होते हैं, इस मामले में यह विमान बीडी है, यह लिफाफा है माध्यमिक तरंगें। बीम का आपतन कोण α त्रिभुज ABC में कोण CAB के बराबर है, इनमें से एक कोण की भुजाएँ दूसरे की भुजाओं के लंबवत हैं। इसलिए, SW पहले माध्यम में प्रकाश की गति के बराबर t . होगा

सीबी = t = एबी पाप α

बदले में, अपवर्तन कोण त्रिभुज ABD में कोण ABD के बराबर होगा, इसलिए:

एडी = t = एबी पाप γ

पदों को पद से विभाजित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

n एक स्थिर मान है जो आपतन कोण पर निर्भर नहीं करता है।

हमने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्राप्त किया है, अपवर्तन कोण की ज्या से आपतन कोण की ज्या दिए गए दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है और दो दिए गए माध्यमों में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है।

अपारदर्शी दीवारों के साथ एक घन बर्तन स्थित है ताकि प्रेक्षक की आंख इसके तल को न देखे, बल्कि बर्तन की सीडी की पूरी दीवार को देखे। बर्तन में कितना पानी डाला जाना चाहिए ताकि प्रेक्षक वस्तु F को देख सके, जो कि कोने D से b = 10 सेमी की दूरी पर स्थित है? पोत का किनारा α = 40 सेमी (चित्र। 9)।

इस समस्या को हल करने में क्या बहुत महत्वपूर्ण है? मान लीजिए कि चूंकि आंख बर्तन के तल को नहीं देखती है, लेकिन बगल की दीवार के चरम बिंदु को देखती है, और बर्तन एक घन है, तो जब हम इसे डालते हैं तो पानी की सतह पर बीम की घटना का कोण होगा 45 0 के बराबर हो।

चावल। 9. परीक्षा का कार्य

बीम बिंदु F पर गिरता है, जिसका अर्थ है कि हम वस्तु को स्पष्ट रूप से देखते हैं, और काली बिंदीदार रेखा बीम के पाठ्यक्रम को दिखाती है यदि पानी नहीं था, अर्थात बिंदु D तक। त्रिभुज NFC से, कोण की स्पर्शरेखा β, अपवर्तन कोण की स्पर्शरेखा, विपरीत पैर का आसन्न से अनुपात है या, आकृति के आधार पर, h ऋण b को h से विभाजित किया जाता है।

tg β = = , h हमारे द्वारा डाले गए द्रव की ऊँचाई है;

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की सबसे तीव्र घटना का उपयोग फाइबर ऑप्टिक सिस्टम में किया जाता है।

चावल। 10. फाइबर ऑप्टिक्स

यदि एक ठोस कांच की नली के अंत में प्रकाश की किरण को निर्देशित किया जाता है, तो कई पूर्ण आंतरिक परावर्तन के बाद किरण ट्यूब के विपरीत दिशा से निकलेगी। यह पता चला है कि कांच की नली प्रकाश तरंग या वेवगाइड का संवाहक है। यह होगा चाहे ट्यूब सीधी हो या घुमावदार (चित्र 10)। पहला प्रकाश गाइड, यह तरंग गाइड का दूसरा नाम है, जिसका उपयोग कठिन-से-पहुंच स्थानों को रोशन करने के लिए किया जाता था (चिकित्सा अनुसंधान के दौरान, जब प्रकाश गाइड के एक छोर पर प्रकाश की आपूर्ति की जाती है, और दूसरा छोर सही जगह को रोशन करता है) . मुख्य अनुप्रयोग दवा है, मोटर्स की डिफेक्टोस्कोपी, हालांकि, ऐसे वेवगाइड्स का उपयोग सूचना प्रसारण प्रणालियों में सबसे अधिक किया जाता है। एक प्रकाश तरंग की वाहक आवृत्ति एक रेडियो सिग्नल की आवृत्ति का एक लाख गुना है, जिसका अर्थ है कि हम एक प्रकाश तरंग का उपयोग करके जितनी सूचना प्रसारित कर सकते हैं, वह रेडियो तरंगों द्वारा प्रेषित सूचना की मात्रा से लाखों गुना अधिक है। बड़ी मात्रा में जानकारी को सरल और सस्ते तरीके से संप्रेषित करने का यह एक शानदार अवसर है। एक नियम के रूप में, लेजर विकिरण का उपयोग करके एक फाइबर केबल पर सूचना प्रसारित की जाती है। बड़ी मात्रा में प्रेषित जानकारी वाले कंप्यूटर सिग्नल के तेज और उच्च गुणवत्ता वाले प्रसारण के लिए फाइबर ऑप्टिक्स अपरिहार्य है। और इन सबके केंद्र में प्रकाश का अपवर्तन जैसी सरल और सामान्य घटना है।

ग्रन्थसूची

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गृहकार्य

1. प्रकाश के अपवर्तन को परिभाषित कीजिए।
2. प्रकाश के अपवर्तन का कारण लिखिए।
3. पूर्ण आंतरिक परावर्तन के सर्वाधिक लोकप्रिय अनुप्रयोगों के नाम लिखिए।

प्रकाश की घटना के एक निश्चित कोण पर $(\alpha )_(pad)=(\alpha )_(pred)$, जिसे कहा जाता है सीमित कोण, अपवर्तन कोण $\frac(\pi )(2),\ $ के बराबर है, इस मामले में, अपवर्तित बीम मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करता है, इसलिए, कोई अपवर्तित बीम नहीं है। फिर, अपवर्तन के नियम से, हम लिख सकते हैं कि:

चित्र 1।

पूर्ण परावर्तन के मामले में, समीकरण है:

अपवर्तन कोण ($(\alpha )_(pr)$) के वास्तविक मूल्यों के क्षेत्र में इसका कोई हल नहीं है। इस मामले में $cos((\alpha )_(pr))$ विशुद्ध रूप से काल्पनिक है। यदि हम फ्रेस्नेल फ़ार्मुलों की ओर मुड़ते हैं, तो उन्हें इस रूप में प्रस्तुत करना सुविधाजनक है:

जहां आपतन कोण को $\alpha $ (संक्षिप्तता के लिए) द्वारा दर्शाया जाता है, $n$ उस माध्यम का अपवर्तनांक है जहां प्रकाश फैलता है।

फ़्रेज़नेल फ़ार्मुलों से पता चलता है कि मॉड्यूल $\left|E_(otr\bot )\right|=\left|E_(otr\bot )\right|$, $\left|E_(otr//)\right|=\ left| |E_(otr//)\right|$ जिसका अर्थ है कि प्रतिबिंब "पूर्ण" है।

टिप्पणी 1

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दूसरे माध्यम में अमानवीय तरंग गायब नहीं होती है। इस प्रकार, अगर $\alpha =(\alpha )_0=(arcsin \left(n\right),\ तब\ )$ $E_(pr\bot )=2E_(pr\bot ).$ कोई मामला नहीं है। चूंकि फ़्रेज़नेल सूत्र एक मोनोक्रोमैटिक क्षेत्र के लिए मान्य हैं, अर्थात एक स्थिर प्रक्रिया के लिए। इस मामले में, ऊर्जा के संरक्षण के नियम की आवश्यकता है कि दूसरे माध्यम में अवधि के दौरान ऊर्जा में औसत परिवर्तन शून्य के बराबर हो। तरंग और ऊर्जा का संबंधित अंश इंटरफ़ेस के माध्यम से दूसरे माध्यम में तरंग दैर्ध्य के क्रम की उथली गहराई तक प्रवेश करता है और इसमें एक चरण वेग के साथ इंटरफ़ेस के समानांतर चलता है जो तरंग के चरण वेग से कम होता है। दूसरा माध्यम। यह उस बिंदु पर पहले वातावरण में लौटता है जो प्रवेश बिंदु से ऑफसेट होता है।

दूसरे माध्यम में तरंग के प्रवेश को प्रयोग में देखा जा सकता है। दूसरे माध्यम में प्रकाश तरंग की तीव्रता तरंगदैर्घ्य से कम दूरी पर ही ध्यान देने योग्य होती है। इंटरफ़ेस के पास, जिस पर प्रकाश तरंग गिरती है, जो पूर्ण परावर्तन का अनुभव करती है, दूसरे माध्यम के किनारे पर, दूसरे माध्यम में एक फ्लोरोसेंट पदार्थ होने पर एक पतली परत की चमक देखी जा सकती है।

पूर्ण परावर्तन के कारण मृगतृष्णा होती है जब पृथ्वी की सतह उच्च तापमान पर होती है। तो, बादलों से आने वाले प्रकाश के पूर्ण परावर्तन से यह आभास होता है कि गर्म डामर की सतह पर पोखर हैं।

सामान्य प्रतिबिंब के तहत, संबंध $\frac(E_(otr\bot ))(E_(pad\bot))$ और $\frac(E_(otr//))(E_(pad//))$ हमेशा वास्तविक होते हैं . कुल प्रतिबिंब के तहत वे जटिल हैं। इसका मतलब यह है कि इस मामले में लहर के चरण में उछाल आता है, जबकि यह शून्य या $\pi $ से अलग होता है। यदि तरंग आपतन तल के लंबवत ध्रुवित है, तो हम लिख सकते हैं:

जहां $(\delta )_(\bot )$ वांछित चरण कूद है। वास्तविक और काल्पनिक भागों की बराबरी करते हुए, हमारे पास है:

भाव (5) से हम प्राप्त करते हैं:

तदनुसार, एक लहर के लिए जो आपतन के तल में ध्रुवीकृत है, कोई प्राप्त कर सकता है:

चरण कूद $(\delta )_(//)$ और $(\delta )_(\bot )$ समान नहीं हैं। परावर्तित तरंग अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत होगी।

कुल प्रतिबिंब का अनुप्रयोग

आइए मान लें कि दो समान मीडिया एक पतली हवा के अंतराल से अलग हो जाते हैं। एक प्रकाश तरंग उस पर उस कोण पर गिरती है जो सीमा से अधिक है। ऐसा हो सकता है कि यह एक अमानवीय लहर के रूप में हवा के अंतराल में घुस जाए। यदि गैप की मोटाई कम है तो यह तरंग पदार्थ की दूसरी सीमा तक पहुंच जाएगी और बहुत कमजोर नहीं होगी। हवा के अंतराल से पदार्थ में जाने के बाद, लहर फिर से एक सजातीय में बदल जाएगी। ऐसा ही एक प्रयोग न्यूटन ने किया था। वैज्ञानिक ने एक और प्रिज्म दबाया, जिसे गोलाकार रूप से पॉलिश किया गया था, एक आयताकार प्रिज्म के कर्ण के चेहरे पर। इस मामले में, प्रकाश दूसरे प्रिज्म में न केवल जहां वे स्पर्श करते हैं, बल्कि संपर्क के चारों ओर एक छोटी सी अंगूठी में भी, उस स्थान पर जहां अंतराल मोटाई लंबी तरंगदैर्ध्य के बराबर होती है। यदि प्रेक्षण श्वेत प्रकाश में किए गए थे, तो वलय के किनारे का रंग लाल था। यह वैसा ही है जैसा कि होना चाहिए, क्योंकि प्रवेश की गहराई तरंग दैर्ध्य के समानुपाती होती है (लाल किरणों के लिए यह नीले रंग की तुलना में अधिक होती है)। अंतराल की मोटाई को बदलकर, प्रेषित प्रकाश की तीव्रता को बदलना संभव है। इस घटना ने लाइट टेलीफोन का आधार बनाया, जिसका पेटेंट ज़ीस ने किया था। इस उपकरण में, एक पारदर्शी झिल्ली मीडिया में से एक के रूप में कार्य करती है, जो उस पर ध्वनि घटना की क्रिया के तहत दोलन करती है। वायु अंतराल से गुजरने वाला प्रकाश ध्वनि की शक्ति में परिवर्तन के साथ समय के साथ तीव्रता में परिवर्तन करता है। फोटोकेल पर होने पर, यह एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है, जो ध्वनि की शक्ति में परिवर्तन के अनुसार बदलता है। परिणामी धारा को बढ़ाया जाता है और आगे उपयोग किया जाता है।

पतले अंतराल के माध्यम से तरंग प्रवेश की घटना प्रकाशिकी के लिए विशिष्ट नहीं है। यह किसी भी प्रकृति की लहर के लिए संभव है, अगर अंतराल में चरण वेग पर्यावरण में चरण वेग से अधिक है। परमाणु और परमाणु भौतिकी में इस घटना का बहुत महत्व है।

प्रकाश के संचरण की दिशा बदलने के लिए पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना का उपयोग किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, प्रिज्म का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण 1

व्यायाम:पूर्ण परावर्तन की उस परिघटना का एक उदाहरण दीजिए, जिसका प्रायः सामना किया जाता है।

फेसला:

कोई ऐसा उदाहरण दे सकता है। यदि राजमार्ग बहुत गर्म है, तो हवा का तापमान डामर की सतह के पास अधिकतम होता है और सड़क से बढ़ती दूरी के साथ घटता जाता है। इसका मतलब है कि सतह पर हवा का अपवर्तनांक न्यूनतम है और बढ़ती दूरी के साथ बढ़ता है। इसके परिणामस्वरूप, राजमार्ग की सतह के संबंध में एक छोटा कोण वाली किरणें पूर्ण परावर्तन को प्रभावित करती हैं। यदि आप अपना ध्यान कार चलाते समय राजमार्ग की सतह के उपयुक्त भाग पर केंद्रित करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि एक कार काफी आगे तक उलटी जा रही है।

उदाहरण 2

व्यायाम:क्रिस्टल की सतह पर पड़ने वाले प्रकाश पुंज के लिए ब्रूस्टर कोण क्या है यदि एयर-क्रिस्टल इंटरफेस पर इस बीम के लिए कुल परावर्तन का सीमित कोण 400 है?

फेसला:

\[(tg(\alpha )_b)=\frac(n)(n_v)=n\left(2.2\right).\]

व्यंजक (2.1) से हमारे पास है:

हम अभिव्यक्ति के दाहिने पक्ष (2.3) को सूत्र (2.2) में प्रतिस्थापित करते हैं, हम वांछित कोण व्यक्त करते हैं:

\[(\alpha )_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left((\alpha )_(pred)\right)\ ))\right).\]

आइए गणना करें:

\[(\alpha )_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left(40()^\circ \right)\ ))\right)\लगभग 57()^\circ .\]

जवाब:$(\alpha )_b=57()^\circ .$