सबसे अधिक संभावना है, आज एक भी घर ऐसा नहीं है जहाँ दर्पण न हो। यह हमारे जीवन में इतनी मजबूती से स्थापित हो चुका है कि इसके बिना इंसान का जीना मुश्किल है। यह वस्तु क्या है, छवि इसे कैसे दर्शाती है? यदि आप दो दर्पण एक दूसरे के विपरीत रख दें तो क्या होगा? यह अद्भुत वस्तु कई परी कथाओं का केंद्र बन गई है। उसके बारे में पर्याप्त संख्या में संकेत उपलब्ध हैं। दर्पण के बारे में विज्ञान क्या कहता है?

थोड़ा इतिहास

अधिकांश आधुनिक दर्पण लेपित कांच के होते हैं। कोटिंग के रूप में कांच के पीछे धातु की एक पतली परत लगाई जाती है। वस्तुतः एक हजार साल पहले, दर्पणों को सावधानी से पॉलिश की गई तांबे या कांस्य डिस्क से बनाया जाता था। लेकिन हर कोई दर्पण नहीं खरीद सकता। इसमें बहुत पैसा खर्च होता है। इसलिए, गरीब लोगों को अपने स्वयं के दर्पणों को देखने के लिए मजबूर होना पड़ा, जो एक व्यक्ति को पूर्ण ऊंचाई में दिखाते हैं - यह आम तौर पर एक अपेक्षाकृत युवा आविष्कार है। यह लगभग 400 वर्ष पुराना है।

दर्पण ने लोगों को और भी आश्चर्यचकित कर दिया जब वे दर्पण में दर्पण का प्रतिबिंब देख सके - यह आमतौर पर उन्हें कुछ जादुई लगता था। आख़िरकार, छवि सत्य नहीं है, बल्कि उसका एक प्रकार का प्रतिबिंब है, एक प्रकार का भ्रम है। इससे पता चलता है कि हम सत्य और भ्रम को एक ही समय में देख सकते हैं। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि लोगों ने इस वस्तु में कई जादुई गुणों को जिम्मेदार ठहराया और यहां तक ​​​​कि इससे डरते भी थे।

सबसे पहले दर्पण प्लैटिनम (आश्चर्यजनक रूप से, इस धातु का एक बार बिल्कुल भी मूल्य नहीं था), सोने या टिन से बने होते थे। वैज्ञानिकों ने कांस्य युग में बने दर्पणों की खोज की है। लेकिन आज हम जो दर्पण देख सकते हैं उसका इतिहास यूरोप में कांच उड़ाने की तकनीक में महारत हासिल होने के बाद शुरू हुआ।

वैज्ञानिक दृष्टिकोण

भौतिक विज्ञान की दृष्टि से दर्पण में दर्पण का प्रतिबिम्ब उसी प्रतिबिम्ब का कई गुना प्रभाव होता है। जितने अधिक ऐसे दर्पण एक-दूसरे के विपरीत स्थापित होते हैं, एक ही छवि से भरे होने का भ्रम उतना ही अधिक होता है। इस प्रभाव का उपयोग अक्सर मनोरंजन के आकर्षणों में किया जाता है। उदाहरण के लिए, डिज़नी पार्क में एक तथाकथित अंतहीन हॉल है। वहां दो दर्पण एक दूसरे के विपरीत स्थापित किये गये थे और यह प्रभाव कई बार दोहराया गया था।

दर्पण में दर्पण का परिणामी प्रतिबिंब, अपेक्षाकृत अनंत बार गुणा होकर, सबसे लोकप्रिय आकर्षणों में से एक बन गया। ऐसे आकर्षण लंबे समय से मनोरंजन उद्योग का हिस्सा रहे हैं। 20वीं सदी की शुरुआत में, पेरिस में एक अंतरराष्ट्रीय प्रदर्शनी में "पैलेस ऑफ इल्यूजन्स" नामक एक आकर्षण दिखाई दिया। वह बेहद लोकप्रिय थे. इसके निर्माण का सिद्धांत एक विशाल मंडप में एक पंक्ति में स्थापित पूर्ण मनुष्य के आकार के दर्पणों में दर्पण का प्रतिबिंब है। लोगों को ऐसा लग रहा था कि वे भारी भीड़ में हैं.

परावर्तन का नियम

किसी भी दर्पण के संचालन का सिद्धांत अंतरिक्ष में प्रसार और प्रतिबिंब के नियम पर आधारित है। यह नियम प्रकाशिकी में मुख्य है: यह प्रतिबिंब के कोण के समान (बराबर) होगा। यह गिरती हुई गेंद की तरह है. यदि आप इसे फर्श की ओर लंबवत नीचे फेंकेंगे तो यह लंबवत रूप से ऊपर की ओर भी उछलेगा। यदि आप इसे एक कोण पर फेंकते हैं, तो यह प्रभाव के कोण के बराबर कोण पर वापस उछलेगा। प्रकाश की किरणें किसी सतह से इसी प्रकार परावर्तित होती हैं। इसके अलावा, यह सतह जितनी चिकनी और मुलायम होगी, यह कानून उतने ही आदर्श रूप से काम करेगा। समतल दर्पण में प्रतिबिंब इसी नियम के अनुसार कार्य करता है और इसकी सतह जितनी आदर्श होगी, प्रतिबिंब उतना ही बेहतर होगा।

लेकिन अगर हम मैट या खुरदरी सतहों से निपट रहे हैं, तो किरणें अव्यवस्थित रूप से बिखर जाती हैं।

दर्पण प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकते हैं. हम जो देखते हैं, सभी परावर्तित वस्तुएँ, उन किरणों के कारण हैं जो सूर्य के समान हैं। यदि प्रकाश न हो तो दर्पण में कुछ भी दिखाई नहीं देता। जब प्रकाश की किरणें किसी वस्तु या किसी जीवित प्राणी पर पड़ती हैं, तो वे परावर्तित हो जाती हैं और अपने साथ उस वस्तु के बारे में जानकारी ले जाती हैं। इस प्रकार, दर्पण में किसी व्यक्ति का प्रतिबिंब उसकी आंख की रेटिना पर बनी किसी वस्तु का एक विचार है और उसकी सभी विशेषताओं (रंग, आकार, दूरी, आदि) के साथ मस्तिष्क तक प्रेषित होता है।

दर्पण सतहों के प्रकार

दर्पण सपाट या गोलाकार हो सकते हैं, जो बदले में अवतल या उत्तल हो सकते हैं। आज पहले से ही स्मार्ट दर्पण मौजूद हैं: एक प्रकार का मीडिया वाहक जिसे लक्षित दर्शकों को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है: जब कोई व्यक्ति पास आता है, तो दर्पण जीवंत हो उठता है और एक वीडियो दिखाना शुरू कर देता है। इसके अलावा, यह वीडियो संयोग से नहीं चुना गया था। दर्पण में एक प्रणाली बनाई गई है जो किसी व्यक्ति की परिणामी छवि को पहचानती है और संसाधित करती है। वह तुरंत उसके लिंग, उम्र, भावनात्मक मनोदशा का निर्धारण करती है। इस प्रकार, दर्पण में सिस्टम एक डेमो वीडियो का चयन करता है जो संभावित रूप से किसी व्यक्ति की रुचि जगा सकता है। यह 100 में से 85 बार काम करता है! लेकिन वैज्ञानिक यहीं नहीं रुकते और 98% सटीकता हासिल करना चाहते हैं।

गोलाकार दर्पण सतहें

गोलाकार दर्पण के कार्य का आधार क्या है, या, जैसा कि इसे घुमावदार दर्पण भी कहा जाता है - उत्तल और अवतल सतहों वाला दर्पण? ऐसे दर्पण सामान्य दर्पणों से इस मायने में भिन्न होते हैं कि वे छवि को मोड़ देते हैं। उत्तल दर्पण सतहें सपाट वस्तुओं की तुलना में अधिक वस्तुओं को देखना संभव बनाती हैं। लेकिन साथ ही, ये सभी वस्तुएं आकार में छोटी लगती हैं। ऐसे शीशे कारों में लगाए जाते हैं। फिर ड्राइवर को बाएँ और दाएँ दोनों तरफ की छवि देखने का अवसर मिलता है।

एक अवतल घुमावदार दर्पण परिणामी छवि को केंद्रित करता है। इस मामले में, आप परावर्तित वस्तु को यथासंभव विस्तार से देख सकते हैं। एक सरल उदाहरण: इन दर्पणों का उपयोग अक्सर शेविंग और चिकित्सा में किया जाता है। ऐसे दर्पणों में किसी वस्तु की छवि उस वस्तु के कई अलग-अलग और व्यक्तिगत बिंदुओं की छवियों से इकट्ठी की जाती है। अवतल दर्पण में किसी वस्तु की छवि बनाने के लिए, उसके दो चरम बिंदुओं की छवि बनाना पर्याप्त होगा। शेष बिंदुओं की छवियां उनके बीच स्थित होंगी।

पारदर्शता

एक अन्य प्रकार का दर्पण है जिसकी सतह पारभासी होती है। इन्हें इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि एक तरफ सामान्य दर्पण की तरह है, और दूसरा आधा पारदर्शी है। इस पारदर्शी पक्ष से, आप दर्पण के पीछे का दृश्य देख सकते हैं, लेकिन सामान्य पक्ष से आप प्रतिबिंब के अलावा कुछ भी नहीं देख सकते हैं। ऐसे दर्पण अक्सर अपराध फिल्मों में देखे जा सकते हैं, जब पुलिस जांच कर रही होती है और किसी संदिग्ध से पूछताछ कर रही होती है, और दूसरी ओर वे उसे देख रहे होते हैं या पहचान के लिए गवाह ला रहे होते हैं, लेकिन ताकि वे दिखाई न दें।

अनंत का मिथक

ऐसी मान्यता है कि दर्पण गलियारा बनाकर आप दर्पणों में प्रकाश किरण की अनंतता प्राप्त कर सकते हैं। भाग्य बताने में विश्वास करने वाले अंधविश्वासी लोग अक्सर इस अनुष्ठान का उपयोग करते हैं। लेकिन विज्ञान ने लंबे समय से साबित कर दिया है कि यह असंभव है। यह दिलचस्प है कि दर्पण कभी भी 100% पूर्ण नहीं होता है। इसके लिए एक आदर्श, 100% चिकनी सतह की आवश्यकता होती है। और यह लगभग 98-99% हो सकता है. हमेशा कुछ त्रुटियां होती हैं. इसलिए, जो लड़कियां मोमबत्ती की रोशनी में ऐसे प्रतिबिंबित गलियारों में भाग्य बताती हैं, वे अधिक से अधिक एक निश्चित मनोवैज्ञानिक स्थिति में प्रवेश करने का जोखिम उठाती हैं जो उन पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है।

यदि आप दो दर्पणों को एक-दूसरे के सामने रखें और उनके बीच एक मोमबत्ती जलाएं, तो आपको एक पंक्ति में कई रोशनी दिखाई देंगी। प्रश्न: आप कितनी बत्तियाँ गिन सकते हैं? पहली नज़र में यह एक अनंत संख्या है. आख़िरकार, इस सिलसिले का कोई अंत होता नहीं दिख रहा है। लेकिन अगर हम कुछ गणितीय गणनाएँ करें, तो हम देखेंगे कि 99% प्रतिबिंब वाले दर्पणों के साथ भी, लगभग 70 चक्रों के बाद प्रकाश आधा कमजोर हो जाएगा। 140 प्रतिबिंबों के बाद यह दो के अन्य कारक से कमजोर हो जाएगा। हर बार प्रकाश की किरणें मंद पड़ जाती हैं और रंग बदल जाता है। इस प्रकार, एक क्षण आएगा जब प्रकाश पूरी तरह से बुझ जाएगा।

तो क्या अनंत अब भी संभव है?

किसी दर्पण से किरण का अनंत परावर्तन तभी संभव है जब पूर्णतया आदर्श दर्पण सख्ती से समानांतर रखे गए हों। लेकिन क्या ऐसी पूर्णता प्राप्त करना संभव है जब भौतिक संसार में कुछ भी पूर्ण और आदर्श न हो? यदि यह संभव है, तो यह केवल धार्मिक चेतना के दृष्टिकोण से है, जहां पूर्ण पूर्णता ईश्वर है, जो सर्वव्यापी हर चीज का निर्माता है।

दर्पणों की एक आदर्श सतह की कमी और एक-दूसरे के साथ उनकी आदर्श समानता के कारण, कई प्रतिबिंब झुकेंगे, और छवि गायब हो जाएगी, जैसे कि एक कोने के आसपास। यदि हम इस तथ्य को भी ध्यान में रखें कि जब दो दर्पण हों और उनके बीच एक मोमबत्ती भी हो तो देखने वाला व्यक्ति भी बिल्कुल समानांतर खड़ा नहीं होगा, तो मोमबत्तियों की दृश्यमान पंक्ति दर्पण के फ्रेम के पीछे गायब हो जाएगी जल्दी से।

एकाधिक प्रतिबिंब

स्कूल में, छात्र दर्पण में प्रकाश के परावर्तन के नियम का उपयोग करके किसी वस्तु की छवि बनाना सीखते हैं, एक वस्तु और उसकी दर्पण छवि सममित होती है। दो या दो से अधिक दर्पणों की प्रणाली का उपयोग करके छवियों के निर्माण का अध्ययन करके, छात्रों को परिणामस्वरूप एकाधिक प्रतिबिंब का प्रभाव प्राप्त होता है।

यदि आप एक समतल दर्पण में पहले के समकोण पर स्थित दूसरा दर्पण जोड़ते हैं, तो दर्पण में दो नहीं, बल्कि तीन प्रतिबिंब दिखाई देंगे (उन्हें आमतौर पर S1, S2 और S3 नामित किया जाता है)। नियम काम करता है: जो छवि एक दर्पण में दिखाई देती है वह दूसरे में दिखाई देती है, फिर पहली दूसरे में दिखाई देती है, और फिर से। नया S2, पहले वाले में प्रतिबिंबित होगा और तीसरी छवि बनाएगा। सभी प्रतिबिंब मेल खाएंगे.

समरूपता

प्रश्न उठता है: दर्पण में प्रतिबिंब सममित क्यों होते हैं? इसका उत्तर ज्यामितीय विज्ञान द्वारा दिया गया है, और इसका मनोविज्ञान से गहरा संबंध है। हमारे लिए जो ऊपर और नीचे है वह दर्पण के लिए स्थान बदल देता है। ऐसा लगता है कि दर्पण जो सामने है उसे अंदर से बाहर कर देता है। लेकिन यह आश्चर्य की बात है कि अंत में फर्श, दीवारें, छत और बाकी सभी चीजें प्रतिबिंब में वैसी ही दिखती हैं जैसी वे वास्तविकता में दिखती हैं।

कोई व्यक्ति दर्पण में प्रतिबिंब कैसे देखता है?

मनुष्य प्रकाश के कारण देखता है। इसके क्वांटा (फोटॉन) में तरंग और कण के गुण होते हैं। प्राथमिक और द्वितीयक प्रकाश स्रोतों के सिद्धांत के आधार पर, किसी अपारदर्शी वस्तु पर पड़ने वाले प्रकाश किरण के फोटॉन उसकी सतह पर परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं। उत्तेजित परमाणु तुरंत अवशोषित ऊर्जा वापस लौटा देते हैं। द्वितीयक फोटॉन सभी दिशाओं में समान रूप से उत्सर्जित होते हैं। खुरदुरी और मैट सतहें विसरित प्रतिबिंब देती हैं।

यदि यह एक दर्पण (या कुछ इसी तरह) की सतह है, तो प्रकाश उत्सर्जित करने वाले कणों को क्रमबद्ध किया जाता है, और प्रकाश तरंग विशेषताओं को प्रदर्शित करता है। द्वितीयक तरंगों की क्षतिपूर्ति सभी दिशाओं में की जाती है, इस तथ्य के अतिरिक्त कि वे इस नियम के अधीन हैं कि आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है।

फोटॉन दर्पण से तेजी से उछलते प्रतीत होते हैं। उनका प्रक्षेप पथ उन वस्तुओं से शुरू होता है जो उसके पीछे स्थित प्रतीत होती हैं। दर्पण में देखते समय मानव आँख यही देखती है। आईने के पीछे की दुनिया असली से अलग होती है। वहां पाठ पढ़ने के लिए, आपको दाएं से बाएं शुरू करना होगा, और घड़ी की सूइयां विपरीत दिशा में जाएंगी। जब दर्पण के सामने खड़ा व्यक्ति अपना दाहिना हाथ उठाता है तो दर्पण में डबल अपना बायां हाथ उठाता है।

एक ही समय में इसे देखने वाले लोगों के लिए दर्पण में प्रतिबिंब अलग-अलग होंगे, लेकिन अलग-अलग दूरी पर और अलग-अलग स्थिति में स्थित होंगे।

प्राचीन काल में, सबसे अच्छे दर्पण वे होते थे जो सावधानी से पॉलिश की गई चाँदी से बने होते थे। आज कांच के पीछे धातु की एक परत लगाई जाती है। यह पेंट की कई परतों द्वारा क्षति से सुरक्षित रहता है। पैसे बचाने के लिए, चांदी के बजाय, अक्सर एल्यूमीनियम की एक परत लगाई जाती है (प्रतिबिंब गुणांक लगभग 90% है)। मानव आँख व्यावहारिक रूप से चांदी की कोटिंग और एल्युमीनियम के बीच अंतर नहीं देखती है।

दो अलग-अलग मीडिया के बीच इंटरफेस पर, यदि यह इंटरफेसतरंग दैर्ध्य से काफी अधिक होने पर, प्रकाश प्रसार की दिशा में परिवर्तन होता है: प्रकाश ऊर्जा का हिस्सा पहले माध्यम में लौट आता है, अर्थात प्रतिबिंबित, और भाग दूसरे वातावरण में और एक ही समय में प्रवेश करता है अपवर्तित. एओ बीम को कहा जाता है प्रसंग किरण, और किरण OD - परावर्तित किरण(चित्र 1.3 देखें)। इन किरणों की सापेक्ष स्थिति निर्धारित की जाती है प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियम.

चावल। 1.3. प्रकाश का परावर्तन एवं अपवर्तन.

आपतित किरण और किरण के आपतन बिंदु पर सतह पर पुनर्स्थापित इंटरफ़ेस के लंबवत के बीच के कोण को कहा जाता है घटना का कोण.

परावर्तित किरण तथा समान लम्ब के बीच का कोण γ कहलाता है प्रतिबिंब कोण.

प्रत्येक माध्यम एक निश्चित सीमा तक (अर्थात अपने तरीके से) प्रकाश विकिरण को परावर्तित और अवशोषित करता है। वह मात्रा जो किसी पदार्थ की सतह की परावर्तनशीलता को दर्शाती है, कहलाती है प्रतिबिंब गुणांक. परावर्तन गुणांक दर्शाता है कि किसी पिंड की सतह पर विकिरण द्वारा लाई गई ऊर्जा का कौन सा भाग परावर्तित विकिरण द्वारा इस सतह से दूर ले जाई गई ऊर्जा है। यह गुणांक कई कारकों पर निर्भर करता है, उदाहरण के लिए, विकिरण की संरचना और आपतन कोण पर। प्रकाश पूरी तरह से कांच की शीट पर जमा चांदी या तरल पारे की एक पतली फिल्म से परावर्तित होता है।

प्रकाश परावर्तन के नियम

प्रकाश परावर्तन के नियम प्रायोगिक तौर पर तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व में प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक यूक्लिड द्वारा खोजे गए थे। इसके अलावा, इन कानूनों को ह्यूजेन्स के सिद्धांत के परिणामस्वरूप प्राप्त किया जा सकता है, जिसके अनुसार माध्यम में प्रत्येक बिंदु जिस पर अशांति पहुंची है वह माध्यमिक तरंगों का स्रोत है। अगले क्षण तरंग सतह (तरंग अग्रभाग) सभी द्वितीयक तरंगों की स्पर्शरेखा सतह होती है। ह्यूजेन्स का सिद्धांतविशुद्ध रूप से ज्यामितीय है.

एक समतल तरंग सीएम की चिकनी परावर्तक सतह पर गिरती है (चित्र 1.4), यानी एक ऐसी तरंग जिसकी तरंग सतह धारियां होती हैं।

चावल। 1.4. ह्यूजेन्स का निर्माण.

ए 1 ए और बी 1 बी आपतित तरंग की किरणें हैं, एसी इस तरंग की तरंग सतह (या तरंग अग्रभाग) है।

अलविदा लहर सामनेबिंदु C से समय t में बिंदु B की ओर गति होगी, बिंदु A से एक द्वितीयक तरंग गोलार्ध में AD = CB दूरी तक फैल जाएगी, क्योंकि AD = vt और CB = vt, जहां v तरंग की गति है प्रसार.

परावर्तित तरंग की तरंग सतह एक सीधी रेखा BD है, जो गोलार्धों की स्पर्शरेखा है। इसके अलावा, तरंग की सतह परावर्तित किरणों AA 2 और BB 2 की दिशा में स्वयं के समानांतर चलेगी।

समकोण त्रिभुज ΔACB और ΔADB में एक उभयनिष्ठ कर्ण AB और बराबर पाद AD = CB हैं। इसलिए वे समान हैं.

कोण CAB = = α और DBA = = γ बराबर हैं क्योंकि ये परस्पर लंबवत भुजाओं वाले कोण हैं। और त्रिभुजों की समानता से यह निष्कर्ष निकलता है कि α = γ.

ह्यूजेन्स के निर्माण से यह भी पता चलता है कि आपतित और परावर्तित किरणें एक ही तल में होती हैं और किरण के आपतन बिंदु पर सतह का लंबवत बहाल होता है।

परावर्तन के नियम तब मान्य होते हैं जब प्रकाश किरणें विपरीत दिशा में चलती हैं। प्रकाश किरणों के पथ की उत्क्रमणीयता के परिणामस्वरूप, हमारे पास यह है कि परावर्तित किरण के पथ पर फैलने वाली किरण आपतित किरण के पथ पर परावर्तित होती है।

अधिकांश पिंड प्रकाश का स्रोत न होते हुए, केवल उन पर पड़ने वाले विकिरण को परावर्तित करते हैं। प्रकाशित वस्तुएँ सभी ओर से दिखाई देती हैं, क्योंकि प्रकाश उनकी सतह से अलग-अलग दिशाओं में परावर्तित होकर बिखरता है। इस घटना को कहा जाता है परावर्तन प्रसारया परावर्तन प्रसार. प्रकाश का विसरित परावर्तन (चित्र 1.5) सभी खुरदरी सतहों से होता है। ऐसी सतह की परावर्तित किरण का पथ निर्धारित करने के लिए, किरण के आपतन बिंदु पर सतह की स्पर्श रेखा खींची जाती है, और इस तल के संबंध में आपतन और परावर्तन के कोण बनाए जाते हैं।

चावल। 1.5. प्रकाश का फैला हुआ प्रतिबिंब.

उदाहरण के लिए, 85% सफेद रोशनी बर्फ की सतह से, 75% सफेद कागज से, 0.5% काली मखमल से परावर्तित होती है। स्पेक्युलर परावर्तन के विपरीत, प्रकाश का फैला हुआ परावर्तन मानव आँख में अप्रिय उत्तेजना पैदा नहीं करता है।

- यह तब होता है जब एक निश्चित कोण पर चिकनी सतह पर पड़ने वाली प्रकाश किरणें मुख्य रूप से एक ही दिशा में परावर्तित होती हैं (चित्र 1.6)। इस मामले में परावर्तक सतह को कहा जाता है आईना(या दर्पण की सतह). दर्पण सतहों को ऑप्टिकली चिकनी माना जा सकता है यदि उन पर अनियमितताओं और असमानताओं का आकार प्रकाश तरंग दैर्ध्य (1 माइक्रोन से कम) से अधिक न हो। ऐसी सतहों के लिए, प्रकाश परावर्तन का नियम संतुष्ट होता है।

चावल। 1.6. प्रकाश का स्पेक्युलर परावर्तन.

सपाट दर्पणएक दर्पण है जिसकी परावर्तक सतह एक समतल है। एक सपाट दर्पण अपने सामने की वस्तुओं को देखना संभव बनाता है, और ये वस्तुएँ दर्पण के तल के पीछे स्थित प्रतीत होती हैं। ज्यामितीय प्रकाशिकी में, प्रकाश स्रोत S के प्रत्येक बिंदु को किरणों की अपसारी किरण का केंद्र माना जाता है (चित्र 1.7)। ऐसी किरणों की किरण कहलाती है एककेंद्रीय. एक ऑप्टिकल उपकरण में बिंदु S की छवि विभिन्न मीडिया में किरणों के एक समकेंद्रित परावर्तित और अपवर्तित किरण का केंद्र S' है। यदि विभिन्न पिंडों की सतहों से बिखरा हुआ प्रकाश एक सपाट दर्पण पर पड़ता है, और फिर उससे परावर्तित होकर प्रेक्षक की आंख में पड़ता है, तो इन पिंडों की छवियां दर्पण में दिखाई देती हैं।

चावल। 1.7. समतल दर्पण द्वारा बनाई गई छवि।

छवि S' को वास्तविक कहा जाता है यदि किरण की परावर्तित (अपवर्तित) किरणें बिंदु S' पर प्रतिच्छेद करती हैं। छवि S' को काल्पनिक कहा जाता है यदि यह स्वयं परावर्तित (अपवर्तित) किरणें नहीं हैं जो प्रतिच्छेद करती हैं, बल्कि उनकी निरंतरताएं हैं। इस बिन्दु तक प्रकाश ऊर्जा नहीं पहुँचती। चित्र में. चित्र 1.7 एक चमकदार बिंदु S की छवि दिखाता है, जो एक सपाट दर्पण का उपयोग करके दिखाई देता है।

किरण SO, CM दर्पण पर 0° के कोण पर गिरती है, इसलिए परावर्तन का कोण 0° है, और परावर्तन के बाद यह किरण पथ OS का अनुसरण करती है। बिंदु S से समतल दर्पण पर पड़ने वाली किरणों के पूरे सेट से, हम किरण SO 1 का चयन करते हैं।

SO 1 किरण दर्पण पर α कोण पर गिरती है और कोण γ (α = γ) पर परावर्तित होती है। यदि हम दर्पण के पीछे परावर्तित किरणों को जारी रखते हैं, तो वे बिंदु S 1 पर एकत्रित होंगी, जो समतल दर्पण में बिंदु S की आभासी छवि है। इस प्रकार, व्यक्ति को ऐसा लगता है कि किरणें बिंदु S 1 से निकल रही हैं, हालांकि वास्तव में इस बिंदु को छोड़कर आंख में प्रवेश करने वाली कोई किरण नहीं हैं। बिंदु S 1 की छवि सीएम दर्पण के सापेक्ष सबसे चमकदार बिंदु S के सममित रूप से स्थित है। आइए इसे साबित करें.

प्रकाश परावर्तन के नियम के अनुसार, किरण SB दर्पण पर 2 के कोण पर आपतित होती है (चित्र 1.8), 1 = 2 के कोण पर परावर्तित होती है।

चावल। 1.8. समतल दर्पण से प्रतिबिंब.

चित्र से. 1.8 में आप देख सकते हैं कि कोण 1 और 5 बराबर हैं - ऊर्ध्वाधर की तरह। कोणों का योग 2 + 3 = 5 + 4 = 90° है। इसलिए, कोण 3 = 4 और 2 = 5.

समकोण त्रिभुज ΔSOB और ΔS 1 OB में एक उभयनिष्ठ पाद OB और समान न्यून कोण 3 और 4 हैं, इसलिए, ये त्रिभुज भुजा में समान हैं और पाद से सटे दो कोण हैं। इसका मतलब है कि SO = OS 1, यानी बिंदु S 1 दर्पण के सापेक्ष बिंदु S के सममित रूप से स्थित है।

एक सपाट दर्पण में किसी वस्तु AB की छवि खोजने के लिए, वस्तु के चरम बिंदुओं से दर्पण पर लंबों को कम करना और, उन्हें दर्पण से परे जारी रखते हुए, इसके पीछे की दूरी के बराबर दूरी निर्धारित करना पर्याप्त है। वस्तु के चरम बिंदु पर दर्पण (चित्र 1.9)। यह छवि आभासी एवं आदमकद होगी। वस्तुओं के आयाम और सापेक्ष स्थिति को संरक्षित किया जाता है, लेकिन साथ ही, दर्पण में, छवि के बाएँ और दाएँ पक्ष वस्तु की तुलना में स्थान बदलते हैं। परावर्तन के बाद समतल दर्पण पर पड़ने वाली प्रकाश किरणों की समानता का भी उल्लंघन नहीं होता है।

चावल। 1.9. समतल दर्पण में किसी वस्तु का प्रतिबिम्ब।

प्रौद्योगिकी में, जटिल घुमावदार परावर्तक सतह वाले दर्पण, उदाहरण के लिए, गोलाकार दर्पण, अक्सर उपयोग किए जाते हैं। गोलाकार दर्पण- यह शरीर की सतह है, जिसमें एक गोलाकार खंड का आकार होता है और स्पेक्युलर रूप से प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है। ऐसी सतहों से परावर्तित होने पर किरणों की समानता का उल्लंघन होता है। दर्पण कहा जाता है नतोदर, यदि किरणें गोलाकार खंड की आंतरिक सतह से परावर्तित होती हैं। ऐसी सतह से परावर्तन के बाद समानांतर प्रकाश किरणें एक बिंदु पर एकत्रित हो जाती हैं, इसीलिए अवतल दर्पण कहा जाता है एकत्र. यदि किरणें दर्पण की बाहरी सतह से परावर्तित होती हैं, तो ऐसा होगा उत्तल. समानांतर प्रकाश किरणें विभिन्न दिशाओं में बिखरी हुई हैं, इसलिए उत्तल दर्पणबुलाया फैलानेवाला.

इस पाठ में आप प्रकाश परावर्तन के बारे में सीखेंगे और हम प्रकाश परावर्तन के बुनियादी नियम तैयार करेंगे। आइए इन अवधारणाओं से न केवल ज्यामितीय प्रकाशिकी के दृष्टिकोण से, बल्कि प्रकाश की तरंग प्रकृति के दृष्टिकोण से भी परिचित हों।

हम अपने आस-पास की अधिकांश वस्तुओं को कैसे देखते हैं, क्योंकि वे प्रकाश के स्रोत नहीं हैं? इसका उत्तर आप भली-भांति जानते हैं; आपने इसे अपने 8वीं कक्षा के भौतिकी पाठ्यक्रम में प्राप्त किया था। प्रकाश के परावर्तन के कारण ही हम अपने चारों ओर की दुनिया को देखते हैं।

सबसे पहले, आइए परिभाषा याद रखें।

जब एक प्रकाश किरण दो मीडिया के बीच इंटरफेस से टकराती है, तो यह परावर्तन का अनुभव करती है, अर्थात यह मूल माध्यम में लौट आती है।

कृपया निम्नलिखित पर ध्यान दें: प्रकाश का प्रतिबिंब आपतित किरण के आगे के व्यवहार के एकमात्र संभावित परिणाम से बहुत दूर है, इसका एक हिस्सा दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है, अर्थात यह अवशोषित होता है।

प्रकाश अवशोषण (अवशोषण) किसी पदार्थ से गुजरने वाली प्रकाश तरंग द्वारा ऊर्जा की हानि की घटना है।

आइए एक आपतित किरण, एक परावर्तित किरण और आपतन बिंदु पर एक लंबवत की रचना करें (चित्र 1.)।

चावल। 1. घटना किरण

आपतन कोण आपतित किरण और लंब () के बीच का कोण है,

फिसलने वाला कोण.

इन कानूनों को सबसे पहले यूक्लिड ने अपने कार्य कैटोप्ट्रिक्स में तैयार किया था। और हम आठवीं कक्षा के भौतिकी कार्यक्रम के भाग के रूप में उनसे पहले ही परिचित हो चुके हैं।

प्रकाश परावर्तन के नियम

1. आपतित किरण, परावर्तित किरण और आपतन बिंदु का लम्ब एक ही तल में होते हैं।

2. आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है।

प्रकाश परावर्तन का नियम प्रकाश किरणों की उत्क्रमणीयता को दर्शाता है। अर्थात्, यदि हम आपतित किरण और परावर्तित किरण के स्थानों की अदला-बदली करें, तो प्रकाश प्रवाह के प्रक्षेप पथ के दृष्टिकोण से कुछ भी नहीं बदलेगा।

प्रकाश परावर्तन के नियम के अनुप्रयोगों का दायरा बहुत विस्तृत है। यह वह तथ्य भी है जिसके साथ हमने पाठ शुरू किया था कि हम अपने आस-पास की अधिकांश वस्तुओं को परावर्तित प्रकाश (चंद्रमा, एक पेड़, एक मेज) में देखते हैं। प्रकाश परावर्तन के उपयोग का एक और अच्छा उदाहरण दर्पण और प्रकाश परावर्तक (रिफ्लेक्टर) हैं।

रिफ्लेक्टर

आइए एक साधारण परावर्तक के संचालन के सिद्धांत को समझें।

परावर्तक (प्राचीन ग्रीक काटा से - प्रयास के अर्थ के साथ एक उपसर्ग, फॉस - "प्रकाश"), रेट्रोरेफ्लेक्टर, झिलमिलाहट (अंग्रेजी फ्लिक से - "ब्लिंक") - स्रोत की ओर प्रकाश की किरण को प्रतिबिंबित करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक उपकरण न्यूनतम फैलाव.

हर साइकिल चालक जानता है कि बिना रिफ्लेक्टर के रात में यात्रा करना खतरनाक हो सकता है।

फ़्लिकर का उपयोग सड़क कर्मियों और यातायात पुलिस अधिकारियों की वर्दी में भी किया जाता है।

आश्चर्यजनक रूप से, परावर्तक गुण सरलतम ज्यामितीय तथ्यों पर आधारित है, विशेष रूप से परावर्तन के नियम पर।

दर्पण की सतह से किरण का परावर्तन नियम के अनुसार होता है: आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है। एक समतल मामले पर विचार करें: दो दर्पण 90 डिग्री का कोण बनाते हैं। एक किरण एक समतल में यात्रा करती है और एक दर्पण से टकराती है, दूसरे दर्पण से परावर्तन के बाद, ठीक उसी दिशा में जाएगी जिस दिशा में वह आई थी (चित्र 2 देखें)।

चावल। 2. कोने परावर्तक का संचालन सिद्धांत

सामान्य त्रि-आयामी अंतरिक्ष में ऐसा प्रभाव प्राप्त करने के लिए, तीन दर्पणों को परस्पर लंबवत विमानों में रखना आवश्यक है। एक नियमित त्रिभुज के आकार के किनारे वाले घन का एक कोना लें। एक किरण जो दर्पणों की ऐसी प्रणाली से टकराती है, तीन विमानों से परावर्तन के बाद, विपरीत दिशा में आने वाली किरण के समानांतर जाएगी (चित्र 3 देखें)।

चावल। 3. कोने परावर्तक

चिंतन घटित होगा. यह अपने गुणों वाला सरल उपकरण है जिसे कॉर्नर रिफ्लेक्टर कहा जाता है।

आइए एक समतल तरंग के परावर्तन पर विचार करें (एक तरंग को समतल कहा जाता है यदि समान चरण की सतहें समतल हों) (चित्र 1.)

चावल। 4. समतल तरंग परावर्तन

चित्र में - एक सतह, और - एक आपतित समतल तरंग की दो किरणें, वे एक दूसरे के समानांतर हैं, और समतल एक तरंग सतह है। परावर्तित तरंग की तरंग सतह को द्वितीयक तरंगों के आवरण को खींचकर प्राप्त किया जा सकता है, जिनके केंद्र मीडिया के बीच इंटरफ़ेस पर स्थित होते हैं।

तरंग सतह के विभिन्न खंड एक ही समय में परावर्तक सीमा तक नहीं पहुंचते हैं। एक बिंदु पर दोलनों की उत्तेजना एक निश्चित अवधि के लिए बिंदु की तुलना में पहले शुरू हो जाएगी। जिस समय तरंग एक बिंदु पर पहुंचती है और इस बिंदु पर दोलनों की उत्तेजना शुरू होती है, बिंदु पर केंद्रित द्वितीयक तरंग (परावर्तित किरण) पहले से ही त्रिज्या वाला एक गोलार्ध होगी . हमने अभी जो लिखा है उसके आधार पर यह त्रिज्या भी खंड के बराबर होगी।

अब हम देखते हैं:, त्रिभुज और आयताकार हैं, जिसका अर्थ है . और बदले में, आपतन कोण होता है। ए परावर्तन का कोण है. इसलिए, हम पाते हैं कि आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है।

इसलिए, ह्यूजेंस के सिद्धांत का उपयोग करके, हमने प्रकाश प्रतिबिंब के नियम को सिद्ध किया। फ़र्मेट के सिद्धांत का उपयोग करके वही प्रमाण प्राप्त किया जा सकता है।

उदाहरण के तौर पर (चित्र 5), एक लहरदार, खुरदरी सतह से प्रतिबिंब दिखाया गया है।

चावल। 5. खुरदरी, लहरदार सतह से परावर्तन

चित्र से पता चलता है कि परावर्तित किरणें विभिन्न दिशाओं में जाती हैं, आखिरकार, अलग-अलग किरणों के लिए आपतन बिंदु पर लंबवत की दिशा अलग-अलग होगी, और तदनुसार, आपतन कोण और परावर्तन कोण भी अलग-अलग होंगे। अलग।

किसी सतह को असमान माना जाता है यदि उसकी अनियमितताओं का आकार प्रकाश तरंगों की लंबाई से कम न हो।

वह सतह जो सभी दिशाओं में किरणों को समान रूप से परावर्तित करेगी, मैट कहलाती है। इस प्रकार, एक मैट सतह हमें बिखरे हुए या फैले हुए प्रतिबिंब की गारंटी देती है, जो असमानता, खुरदरापन और खरोंच के कारण होता है।

वह सतह जो प्रकाश को सभी दिशाओं में समान रूप से फैलाती है, पूर्णतः मैट कहलाती है। प्रकृति में, आपको पूरी तरह से मैट सतह नहीं मिलेगी, हालांकि, बर्फ, कागज और चीनी मिट्टी की सतह उनके बहुत करीब है।

यदि सतह की अनियमितताओं का आकार प्रकाश तरंग दैर्ध्य से कम है, तो ऐसी सतह को दर्पण कहा जाएगा।

दर्पण की सतह से परावर्तित होने पर, किरण की समानता बनी रहती है (चित्र 6)।

चावल। 6. दर्पण की सतह से परावर्तन

पानी, कांच और पॉलिश धातु की चिकनी सतह लगभग दर्पण जैसी होती है। यदि आप किरणों के आपतन कोण को बदल दें तो एक मैट सतह भी दर्पण जैसी बन सकती है।

पाठ की शुरुआत में, हमने इस तथ्य के बारे में बात की थी कि आपतित किरण का कुछ भाग परावर्तित होता है, और कुछ अवशोषित हो जाता है। भौतिकी में, एक मात्रा होती है जो दर्शाती है कि किसी आपतित किरण की ऊर्जा का कितना अंश परावर्तित होता है और कितना अवशोषित होता है।

albedo

अल्बेडो एक गुणांक है जो दर्शाता है कि किसी घटना किरण की ऊर्जा का कितना अंश सतह से परिलक्षित होता है (लैटिन अल्बेडो से - "सफेदी") - सतह की विसरित परावर्तनशीलता की एक विशेषता।

या दूसरे शब्दों में, यह सतह पर आने वाली ऊर्जा से परावर्तित विकिरण ऊर्जा के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया हिस्सा है।

अल्बिडो एक सौ के जितना करीब होता है, सतह से उतनी ही अधिक ऊर्जा परावर्तित होती है। यह अनुमान लगाना आसान है कि अल्बेडो गुणांक सतह के रंग पर निर्भर करता है, विशेष रूप से, ऊर्जा काली सतह की तुलना में सफेद सतह से बहुत बेहतर ढंग से प्रतिबिंबित होगी।

बर्फ में पदार्थों का एल्बिडो सबसे अधिक होता है। यह इसकी नवीनता और विविधता के आधार पर लगभग 70-90% है। यही कारण है कि बर्फ़ ताज़ा, या यूँ कहें कि सफ़ेद होने पर भी धीरे-धीरे पिघलती है। अन्य पदार्थों और सतहों के लिए अल्बेडो मान चित्र 7 में दिखाए गए हैं।

चावल। 7. कुछ सतहों के लिए अल्बेडो मान

प्रकाश परावर्तन के नियम के अनुप्रयोग का एक बहुत ही महत्वपूर्ण उदाहरण समतल दर्पण हैं - एक सपाट सतह जो प्रकाश को स्पेक्युलर रूप से परावर्तित करती है। आपके घर में ऐसे दर्पण हैं।

आइए जानें कि समतल दर्पण में वस्तुओं की छवि कैसे बनाई जाए (चित्र 8)।

चावल। 8. समतल दर्पण में किसी वस्तु का प्रतिबिम्ब बनाना

विभिन्न दिशाओं में किरणें उत्सर्जित करने वाले प्रकाश का एक बिंदु स्रोत, आइए एक समतल दर्पण पर आपतित दो निकट किरणें लें। परावर्तित किरणें ऐसे चलेंगी मानो वे किसी ऐसे बिंदु से आ रही हों जो दर्पण के तल के सापेक्ष बिंदु के सममित हो। सबसे दिलचस्प बात तब शुरू होती है जब परावर्तित किरणें हमारी आंख पर पड़ती हैं: हमारा मस्तिष्क स्वयं अपसारी किरण को पूरा करता है, इसे दर्पण के पीछे बिंदु तक जारी रखता है

हमें ऐसा प्रतीत होता है कि परावर्तित किरणें बिंदु से आती हैं।

यह बिंदु प्रकाश स्रोत की छवि के रूप में कार्य करता है। बेशक, वास्तव में, दर्पण के पीछे कुछ भी नहीं चमकता है, यह सिर्फ एक भ्रम है, यही कारण है कि इस बिंदु को एक काल्पनिक छवि कहा जाता है।

स्रोत का स्थान और दर्पण का आकार दृष्टि के क्षेत्र को निर्धारित करता है - अंतरिक्ष का वह क्षेत्र जहाँ से स्रोत की छवि दिखाई देती है। दृष्टि क्षेत्र को दर्पण के किनारों द्वारा परिभाषित किया जाता है।

उदाहरण के लिए, आप बाथरूम में दर्पण को एक निश्चित कोण से देख सकते हैं, लेकिन यदि आप उससे दूर किनारे की ओर जाते हैं, तो आप खुद को या उस वस्तु को नहीं देख पाएंगे जिसे आप देखना चाहते हैं।

समतल दर्पण में किसी स्वेच्छ वस्तु की छवि बनाने के लिए उसके प्रत्येक बिंदु की छवि बनाना आवश्यक है। लेकिन यदि हम जानते हैं कि किसी बिंदु की छवि दर्पण के तल के सापेक्ष सममित है, तो वस्तु की छवि दर्पण के तल के सापेक्ष सममित होगी (चित्र 9.)

सुप्रसिद्ध आधुनिक दर्पण, एक नियम के रूप में, पीछे की तरफ लगाई गई एक पतली धातु की परत वाली कांच की शीट से ज्यादा कुछ नहीं हैं। ऐसा लगता है जैसे दर्पण किसी न किसी रूप में हमेशा से मौजूद रहे हैं, लेकिन अपने वर्तमान स्वरूप में, वे अपेक्षाकृत नए हैं। एक हजार साल पहले तक, दर्पण तांबे या कांसे की पॉलिश की हुई डिस्क होते थे जिनकी कीमत उस युग के अधिकांश लोगों की क्षमता से अधिक होती थी। एक किसान जो अपना प्रतिबिंब देखना चाहता था, तालाब में देखने गया। पूर्ण-लंबाई वाले दर्पण और भी नवीनतम आविष्कार हैं। वे केवल लगभग 400 वर्ष पुराने हैं।

दर्पण हमें एक ही समय में सत्य और भ्रम से परिचित कराते हैं। शायद यही विरोधाभास दर्पणों को जादू और विज्ञान के आकर्षण का केंद्र बनाता है।

इतिहास में दर्पण

जब लोगों ने 600 ईसा पूर्व के आसपास साधारण दर्पण बनाना शुरू किया, तो उन्होंने परावर्तक सतह के रूप में पॉलिश किए गए ओब्सीडियन का उपयोग किया। अंततः, उन्होंने तांबे, कांस्य, चांदी, सोने और यहां तक ​​कि सीसे से बने अधिक जटिल दर्पणों का उत्पादन शुरू कर दिया।

हालाँकि, सामग्री के वजन को देखते हुए, ये दर्पण हमारे मानकों से छोटे थे। वे शायद ही कभी 20 सेमी व्यास तक पहुंचते थे और मुख्य रूप से सजावट के रूप में उपयोग किए जाते थे। चेन के साथ बेल्ट से जुड़ा दर्पण पहनना विशेष रूप से आकर्षक था।

एक अपवाद फ़ारोस लाइटहाउस था, जो दुनिया के सात अजूबों में से एक था, जिसका बड़ा कांस्य दर्पण रात में एक विशाल आग की आग को प्रतिबिंबित करता था।

आधुनिक दर्पण केवल मध्य युग के अंत में दिखाई दिए, लेकिन उन दिनों उनका उत्पादन कठिन और महंगा था। समस्याओं में से एक यह थी कि कांच की रेत में बहुत अधिक अशुद्धियाँ थीं जो इसे सच्ची पारदर्शिता बनाने से रोकती थीं। इसके अतिरिक्त, परावर्तक सतह बनाने के लिए पिघली हुई धातु जोड़ने से होने वाले थर्मल झटके से लगभग हमेशा कांच टूट जाता है।

पुनर्जागरण के दौरान, जब फ्लोरेंटाइन ने कम तापमान वाली सीसा बैकिंग बनाने की एक विधि का आविष्कार किया, तो आधुनिक दर्पणों की शुरुआत हुई। ये दर्पण अंततः स्पष्ट हो गए, जिससे उन्हें कला में उपयोग करने की अनुमति मिली। उदाहरण के लिए, वास्तुकार फ़िलिपो ब्रुनेलेस्की ने अंतरिक्ष में गहराई का भ्रम पैदा करने के लिए दर्पणों के साथ एक रैखिक परिप्रेक्ष्य बनाया। इसके अलावा, दर्पणों ने कला के एक नए रूप की स्थापना की - आत्म-चित्रण। दर्पण बनाने के वेनिस के उस्तादों ने कांच प्रौद्योगिकी में शिखर हासिल किए। उनके रहस्य इतने अनमोल थे और दर्पणों का व्यापार इतना लाभदायक था कि विदेश में अपना ज्ञान बेचने की कोशिश करने वाले गद्दार स्वामी अक्सर मारे जाते थे।

इस समय, दर्पण अभी भी केवल अमीरों के लिए उपलब्ध थे, लेकिन वैज्ञानिकों ने उनके लिए वैकल्पिक उपयोग की तलाश शुरू कर दी। 1660 के दशक की शुरुआत में, गणितज्ञों ने देखा कि दूरबीनों में लेंस के बजाय दर्पणों का संभावित रूप से उपयोग किया जा सकता है। जेम्स ब्रैडली ने इस ज्ञान का उपयोग 1721 में पहली परावर्तक दूरबीन बनाने में किया।

एक आधुनिक दर्पण चांदी की परत चढ़ाकर बनाया जाता है - कांच की शीट के पीछे चांदी या एल्यूमीनियम की एक पतली परत छिड़क कर। जस्टस वॉन लीबिग ने 1835 में इस प्रक्रिया का आविष्कार किया था। आज बनाए जाने वाले अधिकांश दर्पण एल्यूमीनियम को वैक्यूम में गर्म करने की अधिक उन्नत विधि द्वारा बनाए जाते हैं, जो बाद में ठंडे कांच से चिपक जाता है। चांदी का उपयोग अभी भी घरेलू दर्पणों के लिए किया जा सकता है, लेकिन चांदी का एक महत्वपूर्ण नुकसान है - यह तेजी से ऑक्सीकरण करता है और वायुमंडलीय सल्फर को अवशोषित करता है, जिससे अंधेरे क्षेत्र बनते हैं। एल्युमीनियम का रंग काला होने की संभावना कम होती है क्योंकि एल्युमीनियम ऑक्साइड की पतली परत पारदर्शी रहती है। दर्पण का उपयोग अब एलसीडी प्रक्षेपण से लेकर कार हेडलाइट्स और लेजर तक हर चीज के लिए किया जाता है।

दर्पण का भौतिकी

दर्पण की भौतिकी को समझने के लिए, हमें सबसे पहले प्रकाश की भौतिकी को समझना होगा। में परावर्तन का नियमऐसा कहा जाता है कि जब प्रकाश की किरण किसी सतह से टकराती है, तो वह एक निश्चित तरीके से उछलती है, जैसे दीवार पर फेंकी गई गेंद। आने वाला कोण, कहा जाता है घटना का कोण, हमेशा उस कोण के बराबर होता है जिस पर किरण सतह को छोड़ती है, या प्रतिबिंब कोण.

प्रकाश तब तक अदृश्य है जब तक वह किसी चीज़ से परावर्तित होकर हमारी आँखों से नहीं टकराता। अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करने वाली प्रकाश की किरण तब तक बाहर से दिखाई नहीं देती है जब तक कि वह किसी ऐसे माध्यम से नहीं टकराती जो उसे बिखेरता है, जैसे कि हाइड्रोजन का बादल। इस फैलाव को कहा जाता है परावर्तन प्रसारऔर इसी तरह हमारी आंखें व्याख्या करती हैं कि जब प्रकाश किसी असमान सतह से टकराता है तो क्या होता है। परावर्तन का नियम अभी भी लागू होता है, लेकिन प्रकाश एक चिकनी सतह से टकराने के बजाय कई सूक्ष्म सतहों से टकराता है।

चिकनी सतह वाले दर्पण, आने वाली छवियों को परेशान किए बिना प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं। यह कहा जाता है दर्पण छवि. दर्पण में छवि काल्पनिक है, क्योंकि यह परावर्तित प्रकाश किरणों के प्रतिच्छेदन से नहीं, बल्कि "देखने वाले कांच के माध्यम से निरंतरता" से बनती है। कई लोगों के मन में एक जिज्ञासु प्रश्न होता है - दर्पण हमेशा "से" मुड़ी हुई छवियां क्यों दिखाते हैं बाएँ से दाएँ" और "सही" नहीं? मुद्दा यह है कि दर्पण छवि एक "लाइट स्टैम्प" की तरह दिखती है, न कि दर्पण के दृष्टिकोण से वस्तु का दृश्य। वहीं, समतल दर्पण में वस्तु से दूरी और वस्तु का आकार दोनों ही मूल दर्पण के समान ही रहते हैं।

दर्पण के प्रकार

दर्पण के काम करने के तरीके को बदलने का एक आसान तरीका उसे मोड़ना है। घुमावदार दर्पण दो मुख्य किस्मों में आते हैं: उत्तल और अवतल।

उत्तल दर्पण से किरणों की समानांतर किरण का परावर्तन। एफ - दर्पण का काल्पनिक फोकस, ओ - ऑप्टिकल केंद्र; ओपी - मुख्य ऑप्टिकल अक्ष

उत्तलएक दर्पण जिसका केंद्र बाहर की ओर मुड़ा हुआ है, उसके किनारों के पास एक चौड़े कोण को दर्शाता है, जिससे थोड़ी विकृत छवि बनती है जो अपने वास्तविक आकार से छोटी होती है। उत्तल दर्पण के अनेक उपयोग हैं। छवि का आकार जितना छोटा होगा, आप ऐसे दर्पण में उतना ही अधिक देख सकेंगे। उत्तल दर्पण का उपयोग ऑटोमोबाइल रियर व्यू मिरर में किया जाता है। कुछ डिपार्टमेंट स्टोर ड्रेसिंग रूम में लंबवत उत्तल दर्पण स्थापित करते हैं क्योंकि वे ग्राहकों को वास्तव में उनके मुकाबले लम्बे और पतले दिखाते हैं।

अवतल गोलाकार दर्पण से किरणों की समानांतर किरण का परावर्तन। बिंदु O - ऑप्टिकल केंद्र, P - ध्रुव, F - दर्पण का मुख्य फोकस; ओपी - मुख्य ऑप्टिकल अक्ष, आर - दर्पण की वक्रता की त्रिज्या

नतोदरया गोलाकारअंदर की ओर वक्रता वाले दर्पण एक गेंद के टुकड़े की तरह दिखते हैं। इन दर्पणों से प्रकाश सामने एक निश्चित क्षेत्र में परावर्तित होता है। इस क्षेत्र को कहा जाता है केंद्र बिंदु. दूर से, ऐसे दर्पण में वस्तुएँ उल्टी दिखाई देंगी, लेकिन यदि आप दर्पण के केंद्र बिंदु के करीब पहुँचते हैं, तो छवि उलटी हो जाएगी। अवतल दर्पण का उपयोग हर जगह किया जाता है, उदाहरण के लिए, ओलंपिक लौ को जलाने के लिए।

गोलाकार दर्पणों की फोकल लंबाई को एक निश्चित चिह्न दिया जाता है:

उत्तल दर्पण के लिए अवतल दर्पण के लिए जहां R दर्पण की वक्रता त्रिज्या है।

अब जब आप दर्पणों के मुख्य प्रकारों को जान गए हैं, तो आप अन्य, अधिक असामान्य प्रकारों के बारे में सोच सकते हैं। यहां एक छोटी सूची है:

1. नॉन-रिवर्सिंग दर्पण:नॉन-रिवर्सिंग दर्पण का पेटेंट 1887 का है, जब जॉन डर्बी ने दो दर्पणों को एक-दूसरे के लंबवत रखकर इसे बनाया था।

2. ध्वनिक दर्पण:विशाल कंक्रीट के बर्तनों के आकार के ध्वनिक दर्पण, प्रकाश के बजाय ध्वनि को प्रतिबिंबित करने और फैलाने के लिए बनाए जाते हैं। उनके आविष्कार से पहले ब्रिटिश सेना उनका उपयोग करती थी राडारहवाई हमलों के विरुद्ध प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में।

3. दो तरफा दर्पण:ये दर्पण कांच की शीट के एक तरफ परावर्तक सामग्री की एक बहुत पतली परत से ढककर बनाए जाते हैं, जिसके माध्यम से उज्ज्वल प्रकाश गुजर सकता है। ऐसे दर्पण पूछताछ कक्ष में लगाए जाते हैं। ऐसे दर्पण के एक तरफ पुलिस अधिकारियों की निगरानी के लिए एक अंधेरा कमरा होता है, दूसरी तरफ एक चमकदार रोशनी वाला पूछताछ कक्ष होता है। एक अंधेरे कमरे से पर्यवेक्षक पूछताछ किए गए व्यक्ति को एक प्रकाश कमरे में देखते हैं, लेकिन वह ऐसे दर्पण में केवल अपनी दर्पण छवि देखता है। साधारण खिड़की का शीशा भी एक कमजोर परावर्तक सामग्री है। इस कारण से, रात में जब कमरे में रोशनी जल रही हो तो सड़क पर कुछ भी देखना मुश्किल होता है।

साहित्य और अंधविश्वास में दर्पण

साहित्य में बहुत सारे जादुई दर्पण हैं, सुंदर नार्सिसस के प्यार में पड़ने और पानी के एक पोखर में अपने स्वयं के प्रतिबिंब के लिए तरसने की प्राचीन कहानी से लेकर लुकिंग ग्लास के माध्यम से ऐलिस की यात्रा तक। चीनी पौराणिक कथाओं में, मिरर किंगडम के बारे में एक कहानी है, जहां जीव नींद के जादू से बंधे हैं, लेकिन एक दिन हमारी दुनिया से लड़ने के लिए पुनर्जीवित हो जाएंगे।

दर्पण का आत्मा की अवधारणा से भी घनिष्ठ संबंध है। इससे अनेक अन्धविश्वासों को जन्म मिलता है। उदाहरण के लिए, एक दर्पण तोड़ने से आपको पूरे सात साल तक दुर्भाग्य का सामना करना पड़ेगा। व्याख्या यह है कि आपकी आत्मा, जो हर सात साल में नवीनीकृत होती है, दर्पण टूटने पर नष्ट हो जाती है। इसी सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकलता है कि जिन पिशाचों में आत्मा नहीं होती, वे दर्पण में अदृश्य हो जाते हैं। दर्पण में देखना उन शिशुओं के लिए भी खतरनाक है जिनकी आत्मा अविकसित है या जो हकलाना शुरू कर देंगे।

इत्र को अक्सर दर्पण से जोड़ा जाता है। यहूदी शोक के दौरान मृतकों के सम्मान में दर्पणों को कपड़े से ढक दिया जाता है, लेकिन कई देशों में यह भी प्रथा है। अंधविश्वास के अनुसार, दर्पण किसी मरते हुए व्यक्ति की आत्मा को फँसा सकता है। एक महिला जो बच्चे को जन्म देती है और दर्पण में देखती है, उसे जल्द ही अपने प्रतिबिंब के पीछे से भूतिया चेहरे दिखाई देंगे। इसके अलावा, यदि आप क्रिसमस की पूर्व संध्या पर हाथ में मोमबत्ती लेकर दर्पण में देखते हैं और मृतक का नाम ऊंची आवाज में पुकारते हैं, तो दर्पण की शक्ति आपको उस व्यक्ति का चेहरा दिखा देगी। "मंगेतर" के लिए लड़की का भाग्य बताना भी आम है, जिसमें, भाग्य बताने वालों की योजना के अनुसार, दर्पण को भावी दूल्हे का चेहरा दिखाना चाहिए।

यह भूकंपीय तरंगों के अध्ययन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जल निकायों में सतह तरंगों पर परावर्तन देखा जाता है। केवल दृश्य प्रकाश ही नहीं, बल्कि कई प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंगों से भी परावर्तन देखा जाता है। वीएचएफ और उच्च आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों का परावर्तन रेडियो प्रसारण और रडार के लिए महत्वपूर्ण है। यहां तक ​​कि कठोर एक्स-रे और गामा किरणें भी विशेष रूप से निर्मित दर्पणों द्वारा सतह पर छोटे कोणों पर प्रतिबिंबित की जा सकती हैं। चिकित्सा में, अल्ट्रासाउंड निदान करते समय ऊतकों और अंगों के बीच इंटरफेस पर अल्ट्रासाउंड के प्रतिबिंब का उपयोग किया जाता है।

कहानी

परावर्तन के नियम का पहली बार उल्लेख यूक्लिड के कैटोप्ट्रिक्स में किया गया था, जो लगभग 200 ईसा पूर्व का है। इ।

परावर्तन के नियम. फ़्रेज़नेल सूत्र

प्रकाश परावर्तन का नियम - परावर्तक (दर्पण) सतह से मिलने के परिणामस्वरूप प्रकाश किरण की यात्रा की दिशा में परिवर्तन स्थापित करता है: आपतित और परावर्तित किरणें परावर्तक सतह के अभिलंब के साथ एक ही तल में होती हैं आपतन बिंदु, और यह सामान्य किरणों के बीच के कोण को दो बराबर भागों में विभाजित करता है। व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला लेकिन कम सटीक सूत्रीकरण "आपतन कोण प्रतिबिंब के कोण के बराबर होता है" किरण के प्रतिबिंब की सटीक दिशा को इंगित नहीं करता है। हालाँकि, यह इस तरह दिखता है:

यह नियम परावर्तक सतह पर फ़र्मेट के सिद्धांत के अनुप्रयोग का परिणाम है और, ज्यामितीय प्रकाशिकी के सभी नियमों की तरह, तरंग प्रकाशिकी से प्राप्त होता है। यह कानून न केवल पूरी तरह से परावर्तक सतहों के लिए मान्य है, बल्कि दो मीडिया की सीमा के लिए भी मान्य है जो आंशिक रूप से प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है। इस मामले में, प्रकाश के अपवर्तन के नियम की तरह, यह परावर्तित प्रकाश की तीव्रता के बारे में कुछ नहीं बताता है।

फेडोरोव शिफ्ट

प्रतिबिंब के प्रकार

प्रकाश का प्रतिबिम्ब हो सकता है नजर आता(अर्थात, जैसा कि दर्पण का उपयोग करते समय देखा जाता है) या बिखरा हुआ(इस मामले में, परावर्तन पर, वस्तु से किरणों का मार्ग संरक्षित नहीं होता है, बल्कि केवल प्रकाश प्रवाह का ऊर्जा घटक संरक्षित होता है) सतह की प्रकृति पर निर्भर करता है।

दर्पण प्रतिबिंब

प्रकाश के स्पेक्युलर प्रतिबिंब को आपतित और परावर्तित किरणों की स्थिति के बीच एक निश्चित संबंध द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है: 1) परावर्तित किरण आपतित किरण से गुजरने वाले तल में स्थित होती है और परावर्तक सतह के सामान्य, घटना के बिंदु पर बहाल होती है; 2) परावर्तन कोण आपतन कोण के बराबर होता है। परावर्तित प्रकाश की तीव्रता (प्रतिबिंब गुणांक द्वारा विशेषता) किरणों के आपतित किरण के आपतन कोण और ध्रुवीकरण पर निर्भर करती है (प्रकाश का ध्रुवीकरण देखें), साथ ही अपवर्तक सूचकांक n 2 और n 1 के अनुपात पर भी निर्भर करती है। दूसरा और पहला मीडिया। यह निर्भरता (परावर्तक माध्यम के लिए - एक ढांकता हुआ) फ्रेस्नेल सूत्र द्वारा मात्रात्मक रूप से व्यक्त की जाती है। उनसे, विशेष रूप से, यह निष्कर्ष निकलता है कि जब प्रकाश सतह पर सामान्य रूप से आपतित होता है, तो परावर्तन गुणांक आपतित किरण के ध्रुवीकरण पर निर्भर नहीं करता है और बराबर होता है

हवा या कांच से उनके इंटरफ़ेस पर सामान्य घटना के महत्वपूर्ण विशेष मामले में (हवा का अपवर्तनांक = 1.0; कांच = 1.5), यह 4% है।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब

आपतन कोण में वृद्धि के साथ, अपवर्तन कोण भी बढ़ता है, जबकि परावर्तित किरण की तीव्रता बढ़ जाती है, और अपवर्तित किरण कम हो जाती है (उनका योग आपतित किरण की तीव्रता के बराबर होता है)। एक निश्चित क्रांतिक मान पर, अपवर्तित किरण की तीव्रता शून्य हो जाती है और प्रकाश का पूर्ण परावर्तन होता है। आपतन के क्रांतिक कोण का मान अपवर्तन के नियम में अपवर्तन कोण को 90° के बराबर सेट करके पाया जा सकता है:

फैला हुआ प्रकाश प्रतिबिंब

जब प्रकाश किसी असमान सतह से परावर्तित होता है, तो परावर्तित किरणें अलग-अलग दिशाओं में विसरित हो जाती हैं (लैंबर्ट का नियम देखें)। इस कारण से, खुरदरी (मैट) सतह को देखते समय आप अपना प्रतिबिंब नहीं देख सकते। जब सतह की अनियमितताएं तरंग दैर्ध्य या उससे अधिक के क्रम की होती हैं तो परावर्तन फैल जाता है। इस प्रकार, एक ही सतह मैट हो सकती है, दृश्य या पराबैंगनी विकिरण के लिए व्यापक रूप से परावर्तक हो सकती है, लेकिन अवरक्त विकिरण के लिए चिकनी और स्पेक्युलर रूप से परावर्तक हो सकती है।

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "प्रतिबिंब (भौतिकी)" क्या है:

परावर्तन: परावर्तन (भौतिकी) किसी सतह के साथ तरंगों या कणों की परस्पर क्रिया की भौतिक प्रक्रिया है। परावर्तन (ज्यामिति) यूक्लिडियन अंतरिक्ष की गति है, जिसके निश्चित बिंदुओं का समूह एक हाइपरप्लेन है। प्रतिबिंब... ...विकिपीडिया

भौतिक विज्ञान- भौतिकी, एक विज्ञान जो रसायन विज्ञान के साथ मिलकर ऊर्जा और पदार्थ के परिवर्तन के सामान्य नियमों का अध्ययन करता है। दोनों विज्ञान प्राकृतिक विज्ञान के दो बुनियादी नियमों पर आधारित हैं: द्रव्यमान के संरक्षण का नियम (लोमोनोसोव का नियम, लावोइसियर) और ऊर्जा के संरक्षण का नियम (आर. मेयर, जौल...) महान चिकित्सा विश्वकोश

भौतिकी और वास्तविकता- "भौतिकी और वास्तविकता" ए. आइंस्टीन के लेखों का एक संग्रह है, जो उनके रचनात्मक जीवन के विभिन्न अवधियों के दौरान लिखे गए हैं। रूस. संस्करण एम., 1965। पुस्तक महान भौतिक विज्ञानी के मुख्य ज्ञानमीमांसीय और पद्धति संबंधी विचारों को दर्शाती है। उनमें से… … ज्ञानमीमांसा और विज्ञान के दर्शन का विश्वकोश

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