विचार करें कि हवा से पानी में जाने पर बीम की दिशा कैसे बदलती है। हवा की अपेक्षा पानी में प्रकाश की गति कम होती है। जिस माध्यम में प्रकाश के संचरण की गति कम होती है वह वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम होता है।

इस प्रकार, माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को प्रकाश प्रसार की विभिन्न गति की विशेषता है.

इसका अर्थ है कि प्रकाश के संचरण की गति वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम में अधिक होती है। उदाहरण के लिए, निर्वात में प्रकाश की गति 300,000 किमी/सेकेंड है, और कांच में यह 200,000 किमी/सेकेंड है। जब एक प्रकाश किरण एक सतह पर गिरती है जो दो पारदर्शी मीडिया को अलग-अलग ऑप्टिकल घनत्व, जैसे हवा और पानी से अलग करती है, तो प्रकाश का हिस्सा इस सतह से परावर्तित होता है, और दूसरा भाग दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर, प्रकाश की किरण मीडिया की सीमा पर दिशा बदल देती है (चित्र 144)। इस घटना को कहा जाता है प्रकाश का अपवर्तन.

चावल। 144. प्रकाश का अपवर्तन जब एक किरण हवा से पानी में जाती है

प्रकाश के अपवर्तन पर अधिक विस्तार से विचार करें। चित्र 145 दिखाता है: आपतित किरणपुंजएओ, अपवर्तित बीमओबी और दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत, घटना के बिंदु पर खींचा गया ओ। कोण एओसी - आपतन कोण (α), कोण जन्म तिथि - अपवर्तन कोण (γ).

चावल। 145. हवा से पानी में संक्रमण के दौरान प्रकाश की किरण के अपवर्तन की योजना

प्रकाश की एक किरण, हवा से पानी में जाने पर, लंबवत सीडी के पास पहुंचकर अपनी दिशा बदल देती है।

पानी हवा की तुलना में एक वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम है। यदि पानी को किसी अन्य पारदर्शी माध्यम से प्रतिस्थापित किया जाता है, जो हवा से वैकल्पिक रूप से सघन होता है, तो अपवर्तित किरण भी लंबवत तक पहुंच जाएगी। इसलिए, हम कह सकते हैं कि यदि प्रकाश वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम से सघन माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण हमेशा आपतन कोण से कम होता है (चित्र 145 देखें):

दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लिए लंबवत निर्देशित प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में अपवर्तन के बिना गुजरती है।

जब आपतन कोण बदलता है, तो अपवर्तन कोण भी बदल जाता है। आपतन कोण जितना अधिक होगा, अपवर्तन कोण उतना ही अधिक होगा (चित्र 146)। इस मामले में, कोणों के बीच संबंध संरक्षित नहीं है। यदि हम आपतन कोणों और अपवर्तन कोणों की ज्याओं का अनुपात बना लें, तो यह स्थिर रहती है।

चावल। 146. आपतन कोण पर अपवर्तन कोण की निर्भरता

विभिन्न ऑप्टिकल घनत्व वाले पदार्थों के किसी भी जोड़े के लिए, हम लिख सकते हैं:

जहाँ n एक स्थिर मान है जो आपतन कोण से स्वतंत्र है। यह कहा जाता है अपवर्तक सूचकांकदो वातावरण के लिए। अपवर्तनांक जितना अधिक होता है, एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर किरण उतनी ही अधिक अपवर्तित होती है।

इस प्रकार, प्रकाश का अपवर्तन निम्नलिखित नियम के अनुसार होता है: बीम की घटना के बिंदु पर दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लिए घटना की किरणें, अपवर्तित और लंबवत खींची गई किरणें एक ही विमान में होती हैं।

आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है:

पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश का अपवर्तन होता है, इसलिए हम आकाश में तारों और सूर्य को उनके वास्तविक स्थान से ऊपर देखते हैं।

प्रशन

1. बर्तन में पानी डालने के बाद प्रकाश पुंज की दिशा कैसे बदलती है (चित्र 144 देखें)?
2. प्रकाश के अपवर्तन पर प्रयोगों से क्या निष्कर्ष निकलते हैं (चित्र 144, 145 देखें)?
3. प्रकाश के अपवर्तित होने पर कौन-सी स्थितियाँ पूर्ण होती हैं?

व्यायाम 47

प्रकाश के अपवर्तन की घटना।

यदि एक प्रकाश पुंज एक सतह पर गिरता है जो विभिन्न ऑप्टिकल घनत्व के दो पारदर्शी मीडिया को अलग करता है, जैसे हवा और पानी, तो प्रकाश का हिस्सा इस सतह से परावर्तित होता है, और दूसरा भाग दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर, प्रकाश की किरण इन माध्यमों की सीमा पर दिशा बदल देती है। इस घटना को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं।

प्रकाश के अपवर्तन पर अधिक विस्तार से विचार करें। चित्र n दिखाता है: घटना बीम एओ,अपवर्तित बीम ओवीऔर लंबवत सीडी,प्रभाव के बिंदु से बरामद हेदो अलग-अलग वातावरणों को अलग करने वाली सतह पर। इंजेक्शन एओसी- आपतन कोण, कोण जन्म तिथि- अपवर्तन कोण। अपवर्तन कोण जन्म तिथिआपतन कोण से कम एओसी.

प्रकाश की एक किरण परहवा से पानी में संक्रमण में अपनी दिशा बदलता है, लम्बवत आ रहा है सीडी.पानी हवा की तुलना में एक वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम है। यदि पानी को किसी अन्य पारदर्शी माध्यम से प्रतिस्थापित किया जाता है, जो हवा से वैकल्पिक रूप से सघन होता है, तो अपवर्तित किरण भी लंबवत तक पहुंच जाएगी। इसलिए, हम कह सकते हैं: यदि प्रकाश वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम से सघन माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण हमेशा आपतन कोण से कम होता है।

प्रयोगों से पता चलता है कि समान आपतन कोण के लिए, अपवर्तन कोण जितना छोटा होता है, प्रकाशिक रूप से वह माध्यम उतना ही सघन होता है जिसमें किरण प्रवेश करती है।
यदि एक दर्पण को अपवर्तित बीम के पथ के साथ बीम के लंबवत रखा जाता है, तो प्रकाश दर्पण से परावर्तित होगा और पानी को आपतित बीम की दिशा में हवा में छोड़ देगा। इसलिए, आपतित और अपवर्तित किरणें उसी तरह प्रतिवर्ती होती हैं जैसे आपतित और परावर्तित किरणें उत्क्रमणीय होती हैं।
यदि प्रकाश अधिक प्रकाशिक सघन माध्यम से कम सघन माध्यम में जाता है, तो किरण का अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है।

आइए घर पर एक छोटा सा प्रयोग करते हैं। घर पर मी एक छोटा सा प्रयोग। हूँ आपको एक गिलास पानी में एक पेंसिल डालने की जरूरत है, और यह टूटा हुआ प्रतीत होगा। इइसे केवल इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि पेंसिल से आने वाली प्रकाश की किरणें हवा की तुलना में पानी में एक अलग दिशा होती हैं, यानी प्रकाश हवा और पानी की सीमा पर अपवर्तित होता है। जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है, तो उस पर आपतित प्रकाश का कुछ भाग अंतरापृष्ठ पर परावर्तित होता है। शेष प्रकाश नए वातावरण में प्रवेश करता है। यदि प्रकाश सीधे कोण के अलावा इंटरफ़ेस के कोण पर गिरता है, तो प्रकाश किरण इंटरफ़ेस से अपनी दिशा बदल देती है।
इसे प्रकाश के अपवर्तन की घटना कहते हैं। प्रकाश के अपवर्तन की घटना दो पारदर्शी माध्यमों की सीमा पर देखी जाती है और विभिन्न माध्यमों में प्रकाश के प्रसार की अलग-अलग गति से इसकी व्याख्या की जाती है। निर्वात में प्रकाश की गति लगभग 300,000 . होती है किमी/सेक,अन्य सभी में

साथ रेडह यह कम है।

नीचे दिया गया चित्र एक किरण को हवा से पानी में गुजरते हुए दिखाता है। कोण कहलाता है बीम कोण,ए - अपवर्तन कोण।ध्यान दें कि पानी में बीम सामान्य के करीब पहुंचती है। ऐसा तब होता है जब किरण किसी ऐसे माध्यम से टकराती है जहां प्रकाश की गति धीमी होती है। यदि प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में फैलता है, जहां प्रकाश की गति अधिक होती है, तो यह सामान्य से विचलित हो जाता है।

अपवर्तन कई प्रसिद्ध ऑप्टिकल भ्रम का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, किनारे पर एक पर्यवेक्षक के लिए, ऐसा लगता है कि जिस व्यक्ति ने अपनी कमर तक पानी में प्रवेश किया है, उसके पैर छोटे हैं।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम।

जो कुछ कहा गया है, उससे हम निष्कर्ष निकालते हैं:
1 . विभिन्न ऑप्टिकल घनत्व के दो मीडिया के बीच इंटरफेस में, प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर अपनी दिशा बदलती है।
2. जब प्रकाश की किरण एक बड़े माध्यम वाले माध्यम में गुजरती हैअपवर्तन का ऑप्टिकल घनत्व कोणआपतन कोण से कम; प्रकाश की किरण पार करते समयवैकल्पिक रूप से सघन माध्यम से कमपैड के कोण से अधिक अपवर्तन का घना कोणनिया।
प्रकाश का अपवर्तन परावर्तन के साथ होता है, और घटना के कोण में वृद्धि के साथ, परावर्तित किरण की चमक बढ़ जाती है, और अपवर्तित किरण कमजोर हो जाती है। इसे प्रयोग करके देखा जा सकता है चित्र में दिखाया गया है। साथ मेंनतीजतन, परावर्तित किरण अपने साथ जितनी अधिक प्रकाश ऊर्जा ले जाती है, घटना का कोण उतना ही अधिक होता है।

रहने दो एम.एन.- दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस, उदाहरण के लिए, हवा और पानी, जेएससी- गिरने वाली किरण ओवी- अपवर्तित बीम, - आपतन कोण, - अपवर्तन कोण, - पहले माध्यम में प्रकाश के संचरण की गति, - दूसरे माध्यम में प्रकाश के संचरण की गति।

अपवर्तन का पहला नियम इस तरह लगता है: आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात इन दोनों माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है:

, सापेक्ष अपवर्तनांक कहाँ है (पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक)।

प्रकाश अपवर्तन का दूसरा नियम प्रकाश परावर्तन के दूसरे नियम के समान है:

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और किरण के आपतन बिंदु पर खींचा गया लम्ब एक ही तल में होते हैं।

निरपेक्ष अपवर्तनांक।

हवा में प्रकाश की गति लगभग निर्वात में प्रकाश की गति के समान होती है: एम / एस के साथ।

यदि प्रकाश निर्वात से किसी माध्यम में प्रवेश करता है, तो

जहां n पूर्ण अपवर्तनांक हैयह वातावरण। इन मीडिया के निरपेक्ष अपवर्तनांक से जुड़े दो मीडिया के सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक, जहां और क्रमशः पहले और दूसरे मीडिया के पूर्ण अपवर्तक सूचकांक हैं।

निरपेक्ष अपवर्तक सूचकांक:

सत्व

हीरा 2.42. क्वार्ट्ज 1.54। वायु (सामान्य परिस्थितियों में) 1.00029। एथिल अल्कोहल 1.36. पानी 1.33. बर्फ 1.31। तारपीन 1.47। फ्यूज्ड क्वार्ट्ज 1.46। सीजेडके 1.52. लाइट फ्लिंट 1.58. सोडियम क्लोराइड (नमक) 1.53।

(जैसा कि हम बाद में देखेंगे, अपवर्तनांक एन प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधार पर कुछ भिन्न होता है - यह केवल निर्वात में एक स्थिर मान रखता है। इसलिए, तालिका में दिया गया डेटा तरंग दैर्ध्य के साथ पीली रोशनी के अनुरूप है।)

उदाहरण के लिए, चूंकि हीरे के लिए, हीरे में प्रकाश गति से फैलता है

माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व।

यदि पहले माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक दूसरे माध्यम के निरपेक्ष अपवर्तनांक से कम है, तो पहले माध्यम में दूसरे माध्यम की तुलना में कम प्रकाशिक घनत्व और > है। किसी माध्यम के प्रकाशिक घनत्व को किसी पदार्थ के घनत्व के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।

एक समतल-समानांतर प्लेट और एक प्रिज्म के माध्यम से प्रकाश का मार्ग.

विभिन्न आकृतियों के पारदर्शी पिंडों के माध्यम से प्रकाश का मार्ग बहुत व्यावहारिक महत्व का है। आइए सबसे सरल मामलों पर विचार करें।
आइए एक मोटी समतल-समानांतर प्लेट (समानांतर फलकों से घिरी एक प्लेट) के माध्यम से प्रकाश की किरण को निर्देशित करें। प्लेट से गुजरते हुए, प्रकाश किरण दो बार अपवर्तित होती है: एक बार प्लेट में प्रवेश करते समय, दूसरी बार जब प्लेट को हवा में छोड़ते समय।

प्लेट से गुजरने वाली प्रकाश की किरण अपनी मूल दिशा के समानांतर रहती है और केवल थोड़ी सी शिफ्ट होती है। यह शिफ्ट जितना बड़ा होता है, प्लेट उतनी ही मोटी होती है और आपतन कोण भी अधिक होता है। विस्थापन की मात्रा इस बात पर भी निर्भर करती है कि प्लेट किस सामग्री से बनी है।
समतल-समानांतर प्लेट का एक उदाहरण खिड़की का शीशा है। लेकिन कांच के माध्यम से वस्तुओं को देखने पर, हम उनकी व्यवस्था और आकार में परिवर्तन नहीं देखते हैं क्योंकि कांच पतला होता है; प्रकाश की किरणें गुजरती हैं खिड़की के शीशे, थोड़ा हिलें।
यदि आप किसी वस्तु को प्रिज्म के माध्यम से देखते हैं, तो वह वस्तु विस्थापित प्रतीत होती है। किसी वस्तु से आने वाली प्रकाश की किरण एक बिंदु पर प्रिज्म पर आपतित होती है लेकिन,अपवर्तित होता है और प्रिज्म के अंदर एक दिशा में जाता है AB प्रिज्म के दूसरे फलक पर पहुँचकर। प्रकाश पुंज प्रिज्म के आधार की ओर विचलित होकर फिर से अपवर्तित हो जाता है। इसलिए, ऐसा लगता है कि किरण एक बिंदु से आती है। स्थितकिरण BC की निरंतरता पर, अर्थात वस्तु प्रिज्म के अपवर्तक फलकों द्वारा निर्मित कोण के शीर्ष पर विस्थापित प्रतीत होती है।

प्रकाश का पूर्ण प्रतिबिंब।

खूबसूरत नजारा एक फव्वारा होता है, जिसमें बाहर से निकले जेट अंदर से रोशन होते हैं। (इसे सामान्य परिस्थितियों में निम्नलिखित प्रयोग क्रमांक 1 द्वारा दर्शाया जा सकता है)। हम नीचे इस घटना की व्याख्या करेंगे।

जब प्रकाश वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम से वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम में जाता है, तो प्रकाश के पूर्ण परावर्तन की घटना देखी जाती है। इस स्थिति में अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है (चित्र 141)। स्रोत से प्रकाश किरणों के आपतन कोण में वृद्धि एसदो मीडिया के बीच इंटरफेस पर एम.एन.एक क्षण आएगा जब अपवर्तित बीम दो मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ जाएगा, यानी = 90°.

आपतन कोण, जो अपवर्तन कोण \u003d 90 ° से मेल खाता है, को कुल परावर्तन का सीमा कोण कहा जाता है।

यदि यह कोण पार हो जाता है, तो किरणें पहले माध्यम को बिल्कुल नहीं छोड़ेगी, केवल दो मीडिया के बीच इंटरफेस से प्रकाश के परावर्तन की घटना देखी जाएगी।

अपवर्तन के पहले नियम से:

तब से ।

यदि दूसरा माध्यम वायु (वैक्यूम) है, तो कहाँ एन - उस माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक जिससे किरणें आती हैं।

अनुभव में आपके द्वारा देखी गई घटना की व्याख्या काफी सरल है। प्रकाश किरण पानी के जेट के साथ गुजरती है और घुमावदार सतह को सीमा से अधिक कोण पर हिट करती है, कुल आंतरिक प्रतिबिंब का अनुभव करती है, और फिर जेट के विपरीत पक्ष को फिर से सीमा से अधिक कोण पर हिट करती है। तो बीम जेट के साथ गुजरती है, इसके साथ झुकती है।

लेकिन अगर जेट के अंदर प्रकाश पूरी तरह से परावर्तित होता, तो वह बाहर से दिखाई नहीं देता। प्रकाश का कुछ भाग जल, वायु के बुलबुलों तथा उसमें उपस्थित विभिन्न अशुद्धियों के साथ-साथ जेट की असमान सतह के कारण बिखरा हुआ है, अतः यह बाहर से दिखाई देता है।

प्रकाश के अपवर्तन की घटना एक भौतिक घटना है जो हर बार तब होती है जब कोई तरंग एक सामग्री से दूसरी सामग्री में जाती है, जिसमें इसकी प्रसार गति बदल जाती है। नेत्रहीन, यह स्वयं को इस तथ्य में प्रकट करता है कि तरंग प्रसार की दिशा बदल जाती है।

भौतिकी: प्रकाश का अपवर्तन

यदि घटना किरण 90° के कोण पर दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ से टकराती है, तो कुछ नहीं होता है, यह इंटरफ़ेस के समकोण पर उसी दिशा में अपनी गति जारी रखता है। यदि बीम का आपतन कोण 90° से भिन्न है, तो प्रकाश के अपवर्तन की घटना होती है। यह, उदाहरण के लिए, पानी में आंशिक रूप से डूबी हुई वस्तु का स्पष्ट फ्रैक्चर या गर्म रेतीले रेगिस्तान में मृगतृष्णा के रूप में इस तरह के अजीब प्रभाव पैदा करता है।

डिस्कवरी इतिहास

पहली शताब्दी में ए.डी. इ। प्राचीन यूनानी भूगोलवेत्ता और खगोलशास्त्री टॉलेमी ने अपवर्तन के परिमाण को गणितीय रूप से समझाने की कोशिश की, लेकिन बाद में उन्होंने जो कानून प्रस्तावित किया वह अविश्वसनीय निकला। 17वीं शताब्दी में डच गणितज्ञ विलेब्रॉड स्नेल ने एक कानून विकसित किया जो घटना के अनुपात और अपवर्तित कोणों से जुड़े मूल्य को निर्धारित करता था, जिसे बाद में पदार्थ के अपवर्तन का सूचकांक कहा जाता था। वास्तव में, जितना अधिक पदार्थ प्रकाश को अपवर्तित करने में सक्षम होता है, यह सूचक उतना ही अधिक होता है। पानी में एक पेंसिल "टूटी हुई" है क्योंकि इससे आने वाली किरणें आंखों तक पहुंचने से पहले हवा-पानी के इंटरफेस पर अपना रास्ता बदल देती हैं। स्नेल की निराशा के लिए, वह इस प्रभाव के कारण की खोज करने में सक्षम नहीं था।

1678 में, एक अन्य डच वैज्ञानिक, क्रिश्चियन ह्यूजेंस ने स्नेल के अवलोकनों को समझाते हुए एक गणितीय संबंध विकसित किया और सुझाव दिया कि प्रकाश अपवर्तन की घटना विभिन्न गति का परिणाम है जिसके साथ एक बीम दो मीडिया से गुजरती है। ह्यूजेंस ने निर्धारित किया कि अलग-अलग अपवर्तनांक वाले दो सामग्रियों से गुजरने वाले प्रकाश के कोणों का अनुपात प्रत्येक सामग्री में इसके वेगों के अनुपात के बराबर होना चाहिए। इस प्रकार, उन्होंने माना कि उच्च अपवर्तनांक वाले मीडिया के माध्यम से प्रकाश अधिक धीमी गति से यात्रा करता है। दूसरे शब्दों में, किसी पदार्थ के माध्यम से प्रकाश की गति उसके अपवर्तनांक के व्युत्क्रमानुपाती होती है। यद्यपि बाद में इस कानून की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी, उस समय के कई शोधकर्ताओं के लिए यह स्पष्ट नहीं था, क्योंकि प्रकाश के कोई विश्वसनीय साधन नहीं थे। वैज्ञानिकों को ऐसा लग रहा था कि इसकी गति सामग्री पर निर्भर नहीं करती है। ह्यूजेन्स की मृत्यु के 150 साल बाद तक प्रकाश की गति को सही साबित करने के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ मापा गया था।

निरपेक्ष अपवर्तनांक

एक पारदर्शी पदार्थ या सामग्री का निरपेक्ष अपवर्तनांक n उस सापेक्ष गति के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर प्रकाश निर्वात में गति के सापेक्ष गुजरता है: n=c/v, जहां c निर्वात में प्रकाश की गति है और v में है सामग्री।

जाहिर है, किसी भी पदार्थ से रहित निर्वात में प्रकाश का कोई अपवर्तन नहीं होता है, और इसमें निरपेक्ष घातांक 1 होता है। अन्य पारदर्शी सामग्री के लिए, यह मान 1 से अधिक होता है। हवा में प्रकाश का अपवर्तन (1.0003) के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है अज्ञात सामग्रियों के सूचकांकों की गणना करें।

स्नेल के नियम

आइए कुछ परिभाषाओं का परिचय दें:

• घटना बीम - एक बीम जो मीडिया के अलगाव के करीब पहुंचती है;
• गिरने का बिंदु - अलग होने का बिंदु जिसमें वह गिरता है;
• अपवर्तित बीम मीडिया को अलग कर देता है;
• सामान्य - आपतन बिंदु पर पृथक्करण के लिए लंबवत खींची गई रेखा;
• आपतन कोण - सामान्य और आपतित बीम के बीच का कोण;
• प्रकाश को अपवर्तित किरण और अभिलंब के बीच के कोण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

अपवर्तन के नियमों के अनुसार:

1. आपतित, अपवर्तित किरण तथा अभिलंब एक ही तल में हैं।
2. आपतन और अपवर्तन कोणों की ज्या का अनुपात दूसरे और पहले माध्यम के अपवर्तन गुणांक के अनुपात के बराबर है: sin i/sin r = n r /n i ।

प्रकाश के अपवर्तन का नियम (स्नेल) दो तरंगों के कोणों और दो माध्यमों के अपवर्तनांक के बीच संबंध का वर्णन करता है। जब कोई तरंग कम अपवर्तक माध्यम (जैसे वायु) से अधिक अपवर्तक माध्यम (जैसे पानी) में जाती है, तो उसकी गति कम हो जाती है। इसके विपरीत, जब प्रकाश पानी से हवा में जाता है, तो गति बढ़ जाती है। पहले माध्यम में सामान्य के संबंध में और दूसरे में अपवर्तन कोण इन दो पदार्थों के बीच अपवर्तक सूचकांकों में अंतर के अनुपात में भिन्न होगा। यदि कोई तरंग कम गुणांक वाले माध्यम से उच्च गुणांक वाले माध्यम में जाती है, तो वह अभिलंब की दिशा में झुक जाती है। अन्यथा, इसे हटा दिया जाता है।

सापेक्ष अपवर्तनांक

दर्शाता है कि घटना की ज्या और अपवर्तित कोणों का अनुपात एक स्थिरांक के बराबर है, जो दोनों माध्यमों में अनुपात है।

सिनी/पाप r = n r/n i =(c/v r)/(c/v i)=v i/v r

इन पदार्थों के लिए अनुपात n r /n i को आपेक्षिक अपवर्तनांक कहा जाता है।

अपवर्तन का परिणाम होने वाली कई घटनाएं अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में देखी जाती हैं। "टूटा" पेंसिल प्रभाव सबसे आम में से एक है। आंखें और मस्तिष्क पानी में वापस किरणों का अनुसरण करते हैं जैसे कि वे अपवर्तित नहीं थे, लेकिन एक सीधी रेखा में वस्तु से आ रहे थे, एक आभासी छवि बनाते हैं जो उथले गहराई पर दिखाई देते हैं।

फैलाव

सावधानीपूर्वक माप से पता चलता है कि विकिरण की तरंग दैर्ध्य या उसके रंग का प्रकाश के अपवर्तन पर बहुत प्रभाव पड़ता है। दूसरे शब्दों में, किसी पदार्थ में बहुत कुछ होता है जो रंग या तरंग दैर्ध्य बदलते समय भिन्न हो सकता है।

ऐसा परिवर्तन सभी पारदर्शी माध्यमों में होता है और परिक्षेपण कहलाता है। किसी विशेष सामग्री के फैलाव की डिग्री इस बात पर निर्भर करती है कि तरंग दैर्ध्य के साथ अपवर्तक सूचकांक कितना बदलता है। जैसे-जैसे तरंगदैर्घ्य बढ़ता है, प्रकाश के अपवर्तन की घटना कम स्पष्ट होती जाती है। इसकी पुष्टि इस तथ्य से होती है कि वायलेट लाल की तुलना में अधिक अपवर्तक है, क्योंकि इसकी तरंग दैर्ध्य कम है। साधारण कांच में परिक्षेपण के कारण उसके घटकों में प्रकाश का एक निश्चित विभाजन होता है।

प्रकाश का अपघटन

17 वीं शताब्दी के अंत में, सर आइजैक न्यूटन ने कई प्रयोग किए, जिससे उन्हें दृश्यमान स्पेक्ट्रम की खोज हुई, और यह दिखाया गया कि सफेद प्रकाश बैंगनी से नीले, हरे, पीले, नारंगी और समाप्त होने वाले रंगों की एक क्रमबद्ध सरणी से बना है। लाल के साथ। एक अंधेरे कमरे में काम करते हुए, न्यूटन ने खिड़की के शटर में एक छेद के माध्यम से एक संकीर्ण बीम में एक कांच का प्रिज्म रखा। प्रिज्म से गुजरते समय, प्रकाश अपवर्तित होता था - कांच ने इसे एक क्रमबद्ध स्पेक्ट्रम के रूप में स्क्रीन पर प्रक्षेपित किया।

न्यूटन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सफेद प्रकाश में विभिन्न रंगों का मिश्रण होता है, और यह भी कि एक प्रिज्म सफेद प्रकाश को "बिखरता है", प्रत्येक रंग को एक अलग कोण पर अपवर्तित करता है। न्यूटन रंगों को दूसरे प्रिज्म से गुजार कर अलग नहीं कर पाया। लेकिन जब उन्होंने दूसरे प्रिज्म को पहले के बहुत करीब इस तरह रखा कि सभी बिखरे हुए रंग दूसरे प्रिज्म में प्रवेश कर गए, तो वैज्ञानिक ने पाया कि रंग फिर से जुड़ते हैं, फिर से सफेद रोशनी बनाते हैं। यह खोज निश्चित रूप से एक वर्णक्रमीय साबित हुई जिसे आसानी से अलग और संयोजित किया जा सकता था।

परिक्षेपण की घटना विभिन्न प्रकार की परिघटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इंद्रधनुष का परिणाम वर्षा की बूंदों में प्रकाश के अपवर्तन से होता है, जो एक प्रिज्म के समान वर्णक्रमीय अपघटन का एक प्रभावशाली तमाशा उत्पन्न करता है।

क्रांतिक कोण और पूर्ण आंतरिक परावर्तन

उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम से निम्न अपवर्तनांक वाले माध्यम से गुजरते समय, तरंग पथ दो सामग्रियों के पृथक्करण के सापेक्ष आपतन कोण द्वारा निर्धारित किया जाता है। यदि आपतन कोण एक निश्चित मान (दो सामग्रियों के अपवर्तनांक के आधार पर) से अधिक हो जाता है, तो यह उस बिंदु तक पहुंच जाता है जहां प्रकाश कम सूचकांक वाले माध्यम में अपवर्तित नहीं होता है।

क्रांतिक (या सीमित) कोण को आपतन कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप 90° का अपवर्तन कोण होता है। दूसरे शब्दों में, जब तक आपतन कोण क्रान्तिक कोण से कम होता है, तब तक अपवर्तन होता है, और जब यह इसके बराबर होता है, तो अपवर्तित किरण उस स्थान से होकर गुजरती है जहाँ दो सामग्री अलग होती है। यदि आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है, तो प्रकाश वापस परावर्तित हो जाता है। इस घटना को पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहा जाता है। इसके उपयोग के उदाहरण हीरे हैं और हीरे की कटाई पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब को बढ़ावा देती है। हीरे के शीर्ष से प्रवेश करने वाली अधिकांश किरणें तब तक परावर्तित होंगी जब तक वे शीर्ष सतह तक नहीं पहुंच जातीं। यह वही है जो हीरे को उनकी चमक देता है। एक ऑप्टिकल फाइबर एक कांच "बाल" इतना पतला होता है कि जब प्रकाश एक छोर में प्रवेश करता है, तो वह बाहर नहीं निकल सकता है। और केवल जब किरण दूसरे छोर पर पहुंचती है, तो वह फाइबर को छोड़ सकती है।

समझें और प्रबंधित करें

माइक्रोस्कोप और टेलीस्कोप से लेकर कैमरे, वीडियो प्रोजेक्टर और यहां तक ​​कि मानव आंख तक के ऑप्टिकल उपकरण इस तथ्य पर भरोसा करते हैं कि प्रकाश को केंद्रित, अपवर्तित और परावर्तित किया जा सकता है।

अपवर्तन मृगतृष्णा, इंद्रधनुष और ऑप्टिकल भ्रम सहित कई तरह की घटनाएं पैदा करता है। अपवर्तन से बीयर की मोटी दीवार वाला मग भरा हुआ लगता है, और सूरज कुछ मिनट बाद में अस्त हो जाता है, जो वास्तव में है। चश्मे और कॉन्टैक्ट लेंस के साथ दृश्य दोषों को ठीक करने के लिए लाखों लोग अपवर्तन की शक्ति का उपयोग करते हैं। प्रकाश के इन गुणों को समझकर और हेरफेर करके, हम नग्न आंखों के लिए अदृश्य विवरण देख सकते हैं, चाहे वे सूक्ष्मदर्शी स्लाइड पर हों या दूर की आकाशगंगा में।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम।

अपवर्तक सूचकांक का भौतिक अर्थ।प्रकाश का अपवर्तन एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर उसके प्रसार की गति में परिवर्तन के कारण होता है। पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक संख्यात्मक रूप से पहले माध्यम में प्रकाश की गति और दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है:

इस प्रकार, अपवर्तनांक दर्शाता है कि जिस माध्यम से किरण निकलती है उसमें प्रकाश की गति उस माध्यम में प्रकाश की गति से कितनी गुना अधिक (कम) होती है जिसमें वह प्रवेश करती है।

चूंकि निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति स्थिर होती है, इसलिए यह सलाह दी जाती है कि निर्वात के संबंध में विभिन्न माध्यमों के अपवर्तनांक को निर्धारित किया जाए। गति अनुपात साथ निर्वात में प्रकाश का किसी दिए गए माध्यम में प्रसार की गति से प्रसार कहलाता है निरपेक्ष अपवर्तनांकदिया गया पदार्थ () और इसके प्रकाशिक गुणों की मुख्य विशेषता है,

,

वे। पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक इन मीडिया के निरपेक्ष सूचकांकों के अनुपात के बराबर होता है।

आमतौर पर, किसी पदार्थ के ऑप्टिकल गुण अपवर्तनांक द्वारा विशेषता होते हैं एन हवा के सापेक्ष, जो निरपेक्ष अपवर्तनांक से बहुत कम भिन्न होता है। इस मामले में, जिस माध्यम में निरपेक्ष सूचकांक अधिक होता है, उसे वैकल्पिक रूप से सघन कहा जाता है।

अपवर्तन के सीमित कोण।यदि प्रकाश कम अपवर्तनांक वाले माध्यम से उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम में जाता है ( एन 1< n 2 ), तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता है

आर< i (चित्र 3)।

चावल। 3. संक्रमण के दौरान प्रकाश का अपवर्तन

वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम से मध्यम

वैकल्पिक रूप से सघन।

जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है मैं एम = 90° (बीम 3, चित्र 2) दूसरे माध्यम में प्रकाश केवल कोण के भीतर ही प्रसारित होगा आर प्रो बुलाया अपवर्तन का सीमित कोण. दूसरे माध्यम के क्षेत्र में अपवर्तन के सीमित कोण के अतिरिक्त कोण के भीतर (90° - मैं जनसंपर्क ), कोई प्रकाश प्रवेश नहीं करता है (यह क्षेत्र चित्र 3 में छायांकित है)।

अपवर्तन का सीमा कोण आर प्रो

लेकिन पाप मैं एम = 1, इसलिए।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना।जब प्रकाश उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम से गुजरता है एन 1> एन 2 (चित्र 4), तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से बड़ा होता है। प्रकाश केवल आपतन कोण के भीतर अपवर्तित होता है (दूसरे माध्यम में जाता है) मैं जनसंपर्क , जो अपवर्तन कोण से मेल खाती है आरएम = 90°.

चावल। 4. वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम से माध्यम में संक्रमण के दौरान प्रकाश का अपवर्तन

कम वैकल्पिक रूप से घना।

बड़े कोण पर आपतित प्रकाश मीडिया की सीमा से पूरी तरह परावर्तित हो जाता है (चित्र 4 बीम 3)। इस घटना को पूर्ण आंतरिक परावर्तन और आपतन कोण कहा जाता है मैं जनसंपर्क कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण है।

कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण मैं जनसंपर्क शर्त के अनुसार निर्धारित:

, तो पाप आर एम = 1, इसलिए,।

यदि प्रकाश किसी माध्यम से निर्वात या वायु में गमन करता है, तो

इन दो माध्यमों के लिए किरणों के पथ की उत्क्रमणीयता के कारण, पहले माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण में अपवर्तन का सीमित कोण कुल आंतरिक प्रतिबिंब के सीमित कोण के बराबर होता है जब किरण दूसरे माध्यम से पहले माध्यम से गुजरती है .

कांच के लिए पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण 42° से कम है। इसलिए, कांच के माध्यम से यात्रा करने वाली किरणें और इसकी सतह पर 45° के कोण पर आपतित होने वाली किरणें पूरी तरह से परावर्तित हो जाती हैं। कांच के इस गुण का उपयोग रोटरी (चित्र 5ए) और प्रतिवर्ती (छवि 4बी) प्रिज्म में किया जाता है, जो अक्सर ऑप्टिकल उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

चावल। 5: ए - रोटरी प्रिज्म; बी - रिवर्स प्रिज्म।

फाइबर ऑप्टिक्स।फ्लेक्सिबल के निर्माण में पूर्ण आंतरिक परावर्तन का उपयोग किया जाता है प्रकाश मार्गदर्शक. कम अपवर्तनांक वाले पदार्थ से घिरे एक पारदर्शी तंतु के अंदर प्रवेश करने वाला प्रकाश कई बार परावर्तित होता है और इस तंतु के साथ फैलता है (चित्र 6)।

चित्र 6. पदार्थ से घिरे एक पारदर्शी तंतु के अंदर प्रकाश का मार्ग

कम अपवर्तक सूचकांक के साथ।

उच्च प्रकाश प्रवाह को संचारित करने और प्रकाश गाइड प्रणाली के लचीलेपन को बनाए रखने के लिए, अलग-अलग तंतुओं को बंडलों में इकट्ठा किया जाता है - प्रकाश मार्गदर्शक. प्रकाशिकी की वह शाखा जो प्रकाश गाइड के माध्यम से प्रकाश और छवियों के संचरण से संबंधित है, फाइबर ऑप्टिक्स कहलाती है। वही शब्द स्वयं फाइबर-ऑप्टिक भागों और उपकरणों को संदर्भित करता है। चिकित्सा में, प्रकाश गाइड का उपयोग आंतरिक गुहाओं को ठंडी रोशनी से रोशन करने और छवियों को प्रसारित करने के लिए किया जाता है।

व्यावहारिक भाग

पदार्थों के अपवर्तनांक को निर्धारित करने वाले उपकरणों को कहा जाता है रेफ्रेक्टोमीटर(चित्र 7)।

चित्र 7. रेफ्रेक्टोमीटर की ऑप्टिकल योजना।

1 - दर्पण, 2 - मापने वाला सिर, 3 - फैलाव को खत्म करने के लिए प्रिज्म की प्रणाली, 4 - लेंस, 5 - रोटरी प्रिज्म (बीम रोटेशन 90 0), 6 - स्केल (कुछ रेफ्रेक्टोमीटर में)

दो पैमाने हैं: अपवर्तक सूचकांकों का पैमाना और समाधानों की सांद्रता का पैमाना),

7 - ऐपिस।

रेफ्रेक्टोमीटर का मुख्य भाग एक मापने वाला सिर होता है, जिसमें दो प्रिज्म होते हैं: एक रोशनी वाला, जो सिर के तह भाग में स्थित होता है, और एक मापने वाला होता है।

प्रबुद्ध प्रिज्म के बाहर निकलने पर, इसकी मैट सतह प्रकाश की एक बिखरी हुई किरण बनाती है जो प्रिज्म के बीच परीक्षण तरल (2-3 बूंद) से गुजरती है। मापने वाले प्रिज्म की सतह पर किरणें 90 0 के कोण सहित विभिन्न कोणों पर गिरती हैं। मापने वाले प्रिज्म में, किरणों को अपवर्तन के सीमित कोण के क्षेत्र में एकत्र किया जाता है, जो डिवाइस स्क्रीन पर प्रकाश-छाया सीमा के गठन की व्याख्या करता है।

चित्र 8. मापने वाले सिर में बीम पथ:

1 - इल्युमिनेटिंग प्रिज्म, 2 - जांचा हुआ द्रव,

3 - मापने वाला प्रिज्म, 4 - स्क्रीन।

समाधान में चीनी के प्रतिशत का निर्धारण

प्राकृतिक और ध्रुवीकृत प्रकाश। दृश्यमान प्रकाश- यह विद्युतचुम्बकीय तरंगें 4∙10 14 से 7.5∙10 14 हर्ट्ज की सीमा में दोलन आवृत्ति के साथ। विद्युतचुम्बकीय तरंगेंहैं आड़ा: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत के वैक्टर ई और एच परस्पर लंबवत हैं और तरंग प्रसार वेग वेक्टर के लंबवत विमान में स्थित हैं।

इस तथ्य के कारण कि प्रकाश के रासायनिक और जैविक दोनों प्रभाव मुख्य रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंग के विद्युत घटक से जुड़े होते हैं, वेक्टर इइस क्षेत्र की तीव्रता कहलाती है प्रकाश वेक्टर,और इस वेक्टर के दोलनों का तल है प्रकाश तरंग के दोलन का तल.

किसी भी प्रकाश स्रोत में, तरंगें कई परमाणुओं और अणुओं द्वारा उत्सर्जित होती हैं, इन तरंगों के प्रकाश वाहक विभिन्न विमानों में स्थित होते हैं, और दोलन विभिन्न चरणों में होते हैं। नतीजतन, परिणामी तरंग के प्रकाश वेक्टर के दोलनों का तल लगातार अंतरिक्ष में अपनी स्थिति बदलता है (चित्र 1)। इस प्रकाश को कहा जाता है प्राकृतिक,या अध्रुवित.

चावल। 1. बीम और प्राकृतिक प्रकाश का योजनाबद्ध निरूपण।

यदि हम प्राकृतिक प्रकाश की किरण से गुजरने वाले दो परस्पर लंबवत विमानों को चुनते हैं और विमान पर वैक्टर ई को प्रोजेक्ट करते हैं, तो औसतन ये अनुमान समान होंगे। इस प्रकार, प्राकृतिक प्रकाश की किरण को एक सीधी रेखा के रूप में चित्रित करना सुविधाजनक होता है, जिस पर डैश और डॉट्स के रूप में दोनों अनुमानों की समान संख्या स्थित होती है:

जब प्रकाश क्रिस्टल से होकर गुजरता है, तो प्रकाश प्राप्त करना संभव होता है जिसका तरंग दोलन विमान अंतरिक्ष में एक स्थिर स्थिति में रहता है। इस प्रकाश को कहा जाता है समतल-या रैखिक रूप से ध्रुवीकृत. एक स्थानिक जाली में परमाणुओं और अणुओं की क्रमबद्ध व्यवस्था के कारण, क्रिस्टल केवल प्रकाश वेक्टर दोलनों को प्रसारित करता है जो किसी दिए गए जाली की एक निश्चित विमान विशेषता में होते हैं।

एक समतल ध्रुवित प्रकाश तरंग को आसानी से निम्नानुसार दर्शाया गया है:

प्रकाश का ध्रुवीकरण आंशिक भी हो सकता है। इस मामले में, किसी एक विमान में प्रकाश वेक्टर के दोलनों का आयाम अन्य विमानों में दोलनों के आयाम से काफी अधिक है।

आंशिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश को पारंपरिक रूप से निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है: आदि। डैश और डॉट्स की संख्या का अनुपात प्रकाश ध्रुवीकरण की डिग्री निर्धारित करता है।

प्राकृतिक प्रकाश को ध्रुवीकृत प्रकाश में परिवर्तित करने के सभी तरीकों में, ध्रुवीकरण विमान के एक अच्छी तरह से परिभाषित अभिविन्यास वाले घटकों को प्राकृतिक प्रकाश से पूरी तरह या आंशिक रूप से चुना जाता है।

ध्रुवीकृत प्रकाश प्राप्त करने की विधियाँ: क) दो डाइलेक्ट्रिक्स की सीमा पर प्रकाश का परावर्तन और अपवर्तन; बी) वैकल्पिक रूप से अनिसोट्रोपिक एकअक्षीय क्रिस्टल के माध्यम से प्रकाश का संचरण; ग) मीडिया के माध्यम से प्रकाश का संचरण, जिसकी ऑप्टिकल अनिसोट्रॉपी कृत्रिम रूप से विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के साथ-साथ विरूपण के कारण बनाई जाती है। ये विधियां घटना पर आधारित हैं असमदिग्वर्ती होने की दशा.

एनिसोट्रॉपिकदिशा पर कई गुणों (यांत्रिक, थर्मल, विद्युत, ऑप्टिकल) की निर्भरता है। वे निकाय जिनके गुण सभी दिशाओं में समान होते हैं, कहलाते हैं समदैशिक.

प्रकाश के प्रकीर्णन के दौरान ध्रुवीकरण भी देखा जाता है। ध्रुवीकरण की डिग्री जितनी अधिक होती है, कणों का आकार उतना ही छोटा होता है जिस पर प्रकीर्णन होता है।

ध्रुवीकृत प्रकाश उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को कहा जाता है ध्रुवीकरण करने वाले.

परावर्तन के दौरान प्रकाश का ध्रुवीकरण और दो डाइलेक्ट्रिक्स के बीच इंटरफेस में अपवर्तन।जब प्राकृतिक प्रकाश दो आइसोट्रोपिक डाइलेक्ट्रिक्स के बीच इंटरफेस में परावर्तित और अपवर्तित होता है, तो इसका रैखिक ध्रुवीकरण होता है। आपतन के मनमाने कोण पर परावर्तित प्रकाश का ध्रुवण आंशिक होता है। परावर्तित किरण पर आपतन तल के लंबवत दोलनों का प्रभुत्व होता है, जबकि अपवर्तित किरण पर इसके समानांतर दोलनों का प्रभुत्व होता है (चित्र 2)।

चावल। 2. परावर्तन और अपवर्तन के दौरान प्राकृतिक प्रकाश का आंशिक ध्रुवीकरण

यदि आपतन कोण tg i B = n 21 की स्थिति को संतुष्ट करता है, तो परावर्तित प्रकाश पूरी तरह से ध्रुवीकृत (ब्रूस्टर का नियम) है, और अपवर्तित किरण पूरी तरह से नहीं, बल्कि अधिकतम रूप से ध्रुवीकृत होती है (चित्र 3)। इस मामले में, परावर्तित और अपवर्तित किरणें परस्पर लंबवत होती हैं।

दो माध्यमों का आपेक्षिक अपवर्तनांक है, i B ब्रूस्टर कोण है।

चावल। 3. परावर्तन और अपवर्तन के दौरान परावर्तित किरण का कुल ध्रुवीकरण

दो आइसोट्रोपिक डाइलेक्ट्रिक्स के बीच इंटरफेस में।

दोहरा अपवर्तन।कई क्रिस्टल (कैल्साइट, क्वार्ट्ज, आदि) होते हैं जिसमें प्रकाश की एक किरण, अपवर्तित होने पर, विभिन्न गुणों के साथ दो बीमों में विभाजित हो जाती है। कैल्साइट (आइसलैंडिक स्पार) एक हेक्सागोनल जाली वाला क्रिस्टल है। षट्कोणीय प्रिज्म की सममिति की धुरी जिससे इसकी कोशिका बनती है, प्रकाशीय अक्ष कहलाती है। ऑप्टिकल अक्ष एक रेखा नहीं है, बल्कि क्रिस्टल में एक दिशा है। इस दिशा के समांतर कोई भी रेखा भी प्रकाशिक अक्ष होती है।

यदि किसी प्लेट को कैल्साइट क्रिस्टल से इस प्रकार काट दिया जाए कि उसके फलक प्रकाशिक अक्ष के लंबवत हों और प्रकाश की किरण प्रकाशिक अक्ष के अनुदिश निर्देशित हो, तो उसमें कोई परिवर्तन नहीं होगा। यदि, हालांकि, बीम को ऑप्टिकल अक्ष के कोण पर निर्देशित किया जाता है, तो इसे दो बीम (चित्र 4) में विभाजित किया जाएगा, जिनमें से एक को साधारण कहा जाता है, दूसरा - असाधारण।

चावल। 4. जब प्रकाश कैल्साइट की प्लेट से होकर गुजरता है तो बायरफ्रींगेंस।

एमएन ऑप्टिकल अक्ष है।

एक साधारण बीम आपतन तल में स्थित होता है और इसमें किसी दिए गए पदार्थ के लिए सामान्य अपवर्तनांक होता है। असाधारण बीम बीम की घटना के बिंदु पर खींचे गए घटना बीम और क्रिस्टल के ऑप्टिकल अक्ष से गुजरने वाले विमान में स्थित है। इस विमान को कहा जाता है क्रिस्टल का मुख्य तल. साधारण और असाधारण बीम के लिए अपवर्तनांक भिन्न होते हैं।

साधारण और असाधारण दोनों किरणें ध्रुवीकृत होती हैं। साधारण किरणों के दोलन का तल मुख्य तल के लंबवत होता है। असाधारण किरणों के दोलन क्रिस्टल के मुख्य तल में होते हैं।

बायरफ्रींग की घटना क्रिस्टल के अनिसोट्रॉपी के कारण होती है। प्रकाशिक अक्ष के अनुदिश साधारण और असाधारण किरणों के लिए प्रकाश तरंग की गति समान होती है। अन्य दिशाओं में, कैल्साइट में एक असाधारण तरंग का वेग सामान्य तरंग की तुलना में अधिक होता है। दोनों तरंगों के वेगों के बीच सबसे बड़ा अंतर ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत दिशा में होता है।

हाइजेन्स सिद्धांत के अनुसार, क्रिस्टल सीमा तक पहुंचने वाली लहर की सतह के प्रत्येक बिंदु पर द्विभाजन के साथ, दो प्राथमिक तरंगें उत्पन्न होती हैं (एक नहीं, जैसा कि सामान्य मीडिया में!) एक साथ, जो क्रिस्टल में फैलती हैं।

एक तरंग की सभी दिशाओं में प्रसार गति समान होती है, अर्थात। तरंग का एक गोलाकार आकार होता है और इसे कहा जाता है साधारण. क्रिस्टल के प्रकाशिक अक्ष की दिशा में किसी अन्य तरंग के संचरण की गति सामान्य तरंग की गति के समान होती है, और प्रकाशिक अक्ष के लंबवत दिशा में यह उससे भिन्न होती है। तरंग का एक दीर्घवृत्ताकार आकार होता है और इसे कहते हैं असाधारण(चित्र 5)।

चावल। 5. एक क्रिस्टल में एक साधारण (ओ) और असाधारण (ई) तरंग का प्रसार

दोहरे अपवर्तन के साथ।

प्रिज्म निकोलस।ध्रुवीकृत प्रकाश प्राप्त करने के लिए, एक निकोल ध्रुवीकरण प्रिज्म का उपयोग किया जाता है। एक निश्चित आकार और आकार के प्रिज्म को कैल्साइट से काट दिया जाता है, फिर इसे एक विकर्ण विमान के साथ देखा जाता है और कनाडाई बालसम से चिपकाया जाता है। जब एक प्रकाश पुंज प्रिज्म की धुरी के साथ ऊपरी फलक पर आपतित होता है (चित्र 6), तो असाधारण किरण एक छोटे कोण पर चिपके हुए तल पर आपतित होती है और लगभग बिना दिशा बदले गुजरती है। एक साधारण बीम कैनेडियन बालसम के लिए कुल प्रतिबिंब के कोण से अधिक कोण पर गिरता है, ग्लूइंग प्लेन से परावर्तित होता है और प्रिज्म के काले रंग के चेहरे द्वारा अवशोषित होता है। निकोल प्रिज्म पूरी तरह से ध्रुवीकृत प्रकाश उत्पन्न करता है, जिसके दोलन का तल प्रिज्म के मुख्य तल में स्थित होता है।

चावल। 6. निकोलस प्रिज्म। एक साधारण के पारित होने की योजना

और असाधारण किरणें।

द्वैतवाद।ऐसे क्रिस्टल होते हैं जो साधारण और असाधारण किरणों को अलग-अलग तरीकों से अवशोषित करते हैं। इसलिए, यदि एक प्राकृतिक प्रकाश पुंज को ऑप्टिकल अक्ष की दिशा के लंबवत टूमलाइन क्रिस्टल की ओर निर्देशित किया जाता है, तो केवल कुछ मिलीमीटर की प्लेट मोटाई के साथ, साधारण बीम पूरी तरह से अवशोषित हो जाएगा, और केवल असाधारण बीम बाहर आ जाएगी। क्रिस्टल (चित्र। 7)।

चावल। 7. टूमलाइन क्रिस्टल के माध्यम से प्रकाश का मार्ग।

साधारण और असाधारण किरणों के अवशोषण की भिन्न प्रकृति कहलाती है अवशोषण अनिसोट्रॉपी,या द्वैतवादइस प्रकार, टूमलाइन क्रिस्टल का उपयोग ध्रुवीकरण के रूप में भी किया जा सकता है।

पोलेरॉइड।वर्तमान में, ध्रुवीकरण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। पोलेरॉइड्सएक पोलेरॉइड बनाने के लिए, एक पारदर्शी फिल्म को कांच या प्लेक्सीग्लास की दो प्लेटों के बीच चिपकाया जाता है, जिसमें एक डाइक्रोइक पदार्थ के क्रिस्टल होते हैं जो प्रकाश को ध्रुवीकृत करते हैं (उदाहरण के लिए, आयोडोक्विनोन सल्फेट)। फिल्म निर्माण प्रक्रिया के दौरान, क्रिस्टल उन्मुख होते हैं ताकि उनके ऑप्टिकल अक्ष समानांतर हों। पूरा सिस्टम एक फ्रेम में फिक्स है।

पोलेरॉइड की कम लागत और बड़े क्षेत्र के साथ प्लेटों के निर्माण की संभावना ने व्यवहार में उनके व्यापक अनुप्रयोग को सुनिश्चित किया।

ध्रुवीकृत प्रकाश का विश्लेषण।प्रकाश के ध्रुवीकरण की प्रकृति और डिग्री का अध्ययन करने के लिए उपकरणों को कहा जाता है विश्लेषक।विश्लेषक के रूप में, उन्हीं उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश - ध्रुवीकरण प्राप्त करने के लिए काम करते हैं, लेकिन अनुदैर्ध्य अक्ष के चारों ओर घूमने के लिए अनुकूलित होते हैं। विश्लेषक केवल उन कंपनों को पारित करता है जो इसके मुख्य विमान के साथ मेल खाते हैं। अन्यथा, केवल दोलन घटक जो इस विमान के साथ मेल खाता है, विश्लेषक से होकर गुजरता है।

यदि विश्लेषक में प्रवेश करने वाली प्रकाश तरंग को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत किया जाता है, तो विश्लेषक से निकलने वाली तरंग की तीव्रता संतुष्ट करती है मालुस का नियम:

,

जहां I 0 आने वाली रोशनी की तीव्रता है, आने वाले प्रकाश के विमानों और विश्लेषक द्वारा प्रेषित प्रकाश के बीच का कोण है।

ध्रुवीकरण-विश्लेषक प्रणाली के माध्यम से प्रकाश का मार्ग अंजीर में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। आठ।

चावल। अंजीर। 8. ध्रुवीकरण-विश्लेषक प्रणाली के माध्यम से प्रकाश के पारित होने की योजना (पी - ध्रुवीकरणकर्ता,

ए - विश्लेषक, ई - स्क्रीन):

ए) ध्रुवीकरण और विश्लेषक के मुख्य विमान मेल खाते हैं;

बी) ध्रुवीकरण और विश्लेषक के मुख्य विमान एक निश्चित कोण पर स्थित हैं;

ग) ध्रुवक और विश्लेषक के मुख्य तल परस्पर लंबवत हैं।

यदि ध्रुवीकरण और विश्लेषक के मुख्य विमान मेल खाते हैं, तो प्रकाश पूरी तरह से विश्लेषक से गुजरता है और स्क्रीन को रोशन करता है (चित्र 7 ए)। यदि वे एक निश्चित कोण पर स्थित हैं, तो प्रकाश विश्लेषक के माध्यम से गुजरता है, लेकिन क्षीणन (छवि 7 बी) जितना अधिक होगा, यह कोण 90 0 के करीब होगा। यदि ये तल परस्पर लंबवत हैं, तो विश्लेषक द्वारा प्रकाश पूरी तरह से बुझ जाता है (चित्र 7c)

ध्रुवीकृत प्रकाश के दोलन के तल का घूर्णन। पोलारिमेट्री।कुछ क्रिस्टल, साथ ही कार्बनिक पदार्थों के समाधान, उनके माध्यम से गुजरने वाले ध्रुवीकृत प्रकाश के दोलनों के विमान को घुमाने की संपत्ति रखते हैं। इन पदार्थों को कहा जाता है ऑप्टिकलीए सक्रिय. इनमें शर्करा, अम्ल, एल्कलॉइड आदि शामिल हैं।

वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थों के बहुमत के लिए, दो संशोधनों का अस्तित्व पाया गया जो ध्रुवीकरण के विमान को क्रमशः दक्षिणावर्त और वामावर्त घुमाता है (बीम की ओर देख रहे एक पर्यवेक्षक के लिए)। पहला संशोधन कहा जाता है डेक्सट्रोरोटेटरी,या सकारात्मकदूसरा - लीवरोट्री,या नकारात्मक।

गैर-क्रिस्टलीय अवस्था में किसी पदार्थ की प्राकृतिक प्रकाशिक गतिविधि अणुओं की विषमता के कारण होती है। क्रिस्टलीय पदार्थों में, ऑप्टिकल गतिविधि जाली में अणुओं की व्यवस्था की ख़ासियत के कारण भी हो सकती है।

ठोस पदार्थों में, ध्रुवण तल के घूर्णन का कोण शरीर में प्रकाश पुंज के पथ की लंबाई d के समानुपाती होता है:

जहां α है घूर्णी क्षमता (विशिष्ट रोटेशन),पदार्थ के प्रकार, तापमान और तरंग दैर्ध्य के आधार पर। बाएँ और दाएँ-घूर्णन संशोधनों के लिए, घूर्णी क्षमताएँ परिमाण में समान होती हैं।

समाधान के लिए, ध्रुवीकरण विमान के रोटेशन का कोण

,

जहां α विशिष्ट घूर्णन है, c समाधान में वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ की सांद्रता है। α का मान वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ की प्रकृति और विलायक, तापमान और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। विशिष्ट आवर्तन- यह 20 0 C के तापमान पर और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य λ=589 एनएम पर 1 ग्राम प्रति 100 सेमी 3 के पदार्थ की सांद्रता पर 1 डीएम मोटी घोल के लिए 100 गुना बढ़ा हुआ रोटेशन कोण है। इस अनुपात के आधार पर सांद्रता c के निर्धारण के लिए एक अत्यंत संवेदनशील विधि कहलाती है पोलारिमेट्री (सैकरीमेट्री)।

प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर ध्रुवीकरण विमान के घूर्णन की निर्भरता को कहा जाता है घूर्णी फैलाव।पहले सन्निकटन में है जैव का नियम:

जहां ए पदार्थ की प्रकृति और तापमान के आधार पर एक गुणांक है।

नैदानिक ​​​​सेटिंग में, विधि ध्रुवनमापनमूत्र में शर्करा की मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। इसके लिए प्रयोग की जाने वाली युक्ति कहलाती है सैचरीमीटर(चित्र 9)।

चावल। 9. सैकरीमीटर का ऑप्टिकल लेआउट:

और - प्राकृतिक प्रकाश का स्रोत;

सी - लाइट फिल्टर (मोनोक्रोमेटर), जो डिवाइस के संचालन के समन्वय को सुनिश्चित करता है

बायोट के नियम के साथ;

L एक अभिसारी लेंस है जो आउटपुट पर प्रकाश की समानांतर किरण देता है;

पी - ध्रुवीकरण;

के - परीक्षण समाधान के साथ ट्यूब;

ए - एनालाइज़र एक घूर्णन डिस्क डी पर डिवीजनों के साथ लगा हुआ है।

एक अध्ययन करते समय, विश्लेषक पहले परीक्षण समाधान के बिना देखने के क्षेत्र के अधिकतम अंधेरे पर सेट होता है। फिर समाधान के साथ एक ट्यूब को डिवाइस में रखा जाता है और विश्लेषक को घुमाते हुए, देखने के क्षेत्र को फिर से काला कर दिया जाता है। दो कोणों में से छोटा जिसके माध्यम से विश्लेषक को घुमाया जाना चाहिए, विश्लेषण के लिए रोटेशन का कोण है। इस कोण का उपयोग विलयन में शर्करा की सांद्रता की गणना के लिए किया जाता है।

गणना को सरल बनाने के लिए, समाधान के साथ ट्यूब को इतना लंबा बनाया जाता है कि विश्लेषक के रोटेशन का कोण (डिग्री में) संख्यात्मक रूप से एकाग्रता के बराबर हो साथसमाधान (ग्राम प्रति 100 सेमी 3)। ग्लूकोज के लिए ट्यूब की लंबाई 19 सेमी है।

ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोपी।विधि पर आधारित है असमदिग्वर्ती होने की दशाकोशिकाओं और ऊतकों के कुछ घटक जो ध्रुवीकृत प्रकाश में देखे जाने पर प्रकट होते हैं। समानांतर में व्यवस्थित अणुओं से बनी संरचनाएं या स्टैक के रूप में व्यवस्थित डिस्क, जब एक माध्यम में एक अपवर्तक सूचकांक के साथ पेश किया जाता है जो संरचना के कणों के अपवर्तक सूचकांक से भिन्न होता है, तो करने की क्षमता प्रदर्शित करता है दोहरा अपवर्तन।इसका मतलब यह है कि संरचना केवल ध्रुवीकृत प्रकाश संचारित करेगी यदि ध्रुवीकरण का विमान कणों की लंबी कुल्हाड़ियों के समानांतर है। यह तब भी मान्य रहता है जब कणों का अपना द्विभाजन नहीं होता है। ऑप्टिकल असमदिग्वर्ती होने की दशामांसपेशियों, संयोजी ऊतक (कोलेजन) और तंत्रिका तंतुओं में देखा गया।

कंकाल की मांसपेशी का बहुत नाम धारीदार"मांसपेशी फाइबर के अलग-अलग वर्गों के ऑप्टिकल गुणों में अंतर के कारण। इसमें ऊतक पदार्थ के बारी-बारी से गहरे और हल्के क्षेत्र होते हैं। यह फाइबर को एक अनुप्रस्थ पट्टी देता है। ध्रुवीकृत प्रकाश में पेशीय तंतु के अध्ययन से पता चलता है कि गहरे क्षेत्र हैं एनिस्ट्रोपिकऔर गुण हैं birefringence, जबकि गहरे क्षेत्र हैं समदैशिक. कोलेजनफाइबर अनिसोट्रोपिक हैं, उनकी ऑप्टिकल अक्ष फाइबर अक्ष के साथ स्थित है। लुगदी में मिसेल न्यूरोफाइब्रिल्सअनिसोट्रोपिक भी हैं, लेकिन उनके ऑप्टिकल अक्ष रेडियल दिशाओं में स्थित हैं। इन संरचनाओं की हिस्टोलॉजिकल जांच के लिए एक ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाता है।

एक ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप का सबसे महत्वपूर्ण घटक पोलराइज़र है, जो प्रकाश स्रोत और संधारित्र के बीच स्थित होता है। इसके अलावा, माइक्रोस्कोप में एक घूर्णन चरण या नमूना धारक होता है, जो उद्देश्य और ऐपिस के बीच स्थित एक विश्लेषक होता है, जिसे स्थापित किया जा सकता है ताकि इसकी धुरी ध्रुवीकरण अक्ष के लंबवत हो, और एक प्रतिपूरक हो।

जब पोलराइज़र और एनालाइज़र को क्रॉस किया जाता है और ऑब्जेक्ट गुम हो जाता है या समदैशिकमैदान समान रूप से अंधेरा दिखाई देता है। यदि कोई वस्तु द्विभाजन के साथ है, और यह स्थित है कि इसकी धुरी ध्रुवीकरण के विमान के कोण पर है, 0 0 या 90 0 से अलग है, तो यह ध्रुवीकृत प्रकाश को दो घटकों में विभाजित करेगा - समानांतर और लंबवत विश्लेषक का विमान। नतीजतन, कुछ प्रकाश विश्लेषक के माध्यम से गुजरेगा, जिसके परिणामस्वरूप एक अंधेरे पृष्ठभूमि के खिलाफ वस्तु की एक उज्ज्वल छवि होगी। जब वस्तु घूमती है, तो उसकी छवि की चमक बदल जाएगी, ध्रुवीकरण या विश्लेषक के सापेक्ष 45 0 के कोण पर अधिकतम तक पहुंच जाएगी।

ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोपी का उपयोग जैविक संरचनाओं (जैसे मांसपेशियों की कोशिकाओं) में अणुओं के उन्मुखीकरण का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, साथ ही अन्य तरीकों से अदृश्य संरचनाओं के अवलोकन के दौरान (जैसे कोशिका विभाजन के दौरान माइटोटिक स्पिंडल), पेचदार संरचना की पहचान।

हड्डी के ऊतकों में होने वाले यांत्रिक तनावों का आकलन करने के लिए मॉडल स्थितियों में ध्रुवीकृत प्रकाश का उपयोग किया जाता है। यह विधि फोटोइलास्टिक की घटना पर आधारित है, जिसमें यांत्रिक भार की कार्रवाई के तहत प्रारंभिक रूप से आइसोट्रोपिक ठोस में ऑप्टिकल अनिसोट्रॉपी की घटना होती है।

एक विवर्तन झंझरी का उपयोग करके प्रकाश तरंग की लंबाई का निर्धारण

हल्का हस्तक्षेप।प्रकाश हस्तक्षेप एक ऐसी घटना है जो तब होती है जब प्रकाश तरंगें आरोपित होती हैं और उनके प्रवर्धन या क्षीणन के साथ होती हैं। जब सुसंगत तरंगों को आरोपित किया जाता है तो एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न होता है। सुसंगत तरंगों को समान आवृत्तियों और समान चरणों वाली तरंगें या निरंतर चरण बदलाव वाली तरंगें कहा जाता है। हस्तक्षेप के दौरान प्रकाश तरंगों का प्रवर्धन (अधिकतम स्थिति) तब होता है जब Δ अर्ध-तरंग दैर्ध्य की एक समान संख्या में फिट बैठता है:

कहाँ पे क - अधिकतम आदेश, k=0,±1,±2,±,…±n;

λ प्रकाश तरंग की लंबाई है।

हस्तक्षेप के दौरान प्रकाश तरंगों का कमजोर होना (न्यूनतम स्थिति) तब देखा जाता है जब विषम संख्या में अर्ध-तरंग दैर्ध्य ऑप्टिकल पथ अंतर में फिट होते हैं :

कहाँ पे क न्यूनतम का क्रम है।

दो बीमों का ऑप्टिकल पथ अंतर, स्रोतों से दूरी में हस्तक्षेप पैटर्न के अवलोकन के बिंदु तक का अंतर है।

पतली फिल्मों में हस्तक्षेप।पतली फिल्मों में हस्तक्षेप साबुन के बुलबुले में देखा जा सकता है, पानी की सतह पर मिट्टी के तेल के एक स्थान में जब सूरज की रोशनी से प्रकाशित होता है।

मान लीजिए कि बीम 1 एक पतली फिल्म की सतह पर गिरती है (चित्र 2 देखें)। बीम, एयर-फिल्म इंटरफेस पर अपवर्तित, फिल्म से गुजरती है, इसकी आंतरिक सतह से परिलक्षित होती है, फिल्म की बाहरी सतह तक पहुंचती है, फिल्म-एयर इंटरफेस पर अपवर्तित होती है, और बीम उभरती है। हम बीम 2 को बीम निकास बिंदु पर निर्देशित करते हैं, जो बीम 1 के समानांतर गुजरता है। बीम 2 फिल्म की सतह से परिलक्षित होता है, बीम पर लगाया जाता है, और दोनों बीम हस्तक्षेप करते हैं।

जब हम फिल्म को पॉलीक्रोमैटिक लाइट से रोशन करते हैं, तो हमें एक इंद्रधनुषी चित्र मिलता है। यह इस तथ्य के कारण है कि फिल्म मोटाई में एक समान नहीं है। नतीजतन, विभिन्न परिमाण के पथ अंतर उत्पन्न होते हैं, जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य (रंगीन साबुन की फिल्में, कुछ कीड़ों और पक्षियों के पंखों के इंद्रधनुषी रंग, पानी की सतह पर तेल या तेल की फिल्में, आदि) के अनुरूप होते हैं।

उपकरणों में प्रकाश हस्तक्षेप का उपयोग किया जाता है - इंटरफेरोमीटर। इंटरफेरोमीटर ऑप्टिकल डिवाइस हैं जिनका उपयोग दो बीमों को स्थानिक रूप से अलग करने और उनके बीच एक निश्चित पथ अंतर बनाने के लिए किया जा सकता है। इंटरफेरोमीटर का उपयोग छोटी दूरी की उच्च सटीकता, पदार्थों के अपवर्तक सूचकांकों और ऑप्टिकल सतहों की गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

सैनिटरी और हाइजीनिक उद्देश्यों के लिए, हानिकारक गैसों की सामग्री को निर्धारित करने के लिए इंटरफेरोमीटर का उपयोग किया जाता है।

एक इंटरफेरोमीटर और एक माइक्रोस्कोप (इंटरफेरेंस माइक्रोस्कोप) के संयोजन का उपयोग जीव विज्ञान में अपवर्तक सूचकांक, शुष्क पदार्थ एकाग्रता और पारदर्शी सूक्ष्म वस्तुओं की मोटाई को मापने के लिए किया जाता है।

हाइजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत।हाइजेन्स के अनुसार, माध्यम का प्रत्येक बिंदु, जिस पर प्राथमिक तरंग एक निश्चित क्षण में पहुँचती है, द्वितीयक तरंगों का स्रोत होता है। फ़्रेज़नेल ने हाइजेन्स की इस स्थिति को यह जोड़कर परिष्कृत किया कि द्वितीयक तरंगें सुसंगत हैं, अर्थात। जब आरोपित किया जाता है, तो वे एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न देंगे।

प्रकाश का विवर्तन।प्रकाश का विवर्तन रेक्टिलाइनियर प्रसार से प्रकाश के विचलन की घटना है।

एक झिरी से समानांतर पुंजों में विवर्तन।लक्ष्य को चौड़ा होने दें में मोनोक्रोमैटिक प्रकाश की एक समानांतर किरण गिरती है (चित्र 3 देखें):

किरणों के मार्ग में एक लेंस लगाया जाता है ली , फोकल प्लेन में जिसमें स्क्रीन स्थित है इ . अधिकांश बीम विवर्तित नहीं होते हैं; अपनी दिशा नहीं बदलते हैं, और वे लेंस द्वारा केंद्रित होते हैं ली स्क्रीन के केंद्र में, एक केंद्रीय अधिकतम या शून्य-क्रम अधिकतम बनाते हैं। समान विवर्तन कोणों पर विवर्तन किरणें φ , स्क्रीन पर मैक्सिमा बनाएगा 1,2,3,…, एन - आदेश।

इस प्रकार, समानांतर बीम में एक झिरी से प्राप्त विवर्तन पैटर्न जब मोनोक्रोमैटिक प्रकाश से प्रकाशित होता है, तो स्क्रीन के केंद्र में अधिकतम रोशनी के साथ एक उज्ज्वल पट्टी होती है, फिर एक गहरी पट्टी (न्यूनतम 1 क्रम) आती है, फिर एक उज्ज्वल पट्टी आती है ( प्रथम क्रम का अधिकतम) क्रम), डार्क बैंड (द्वितीय क्रम का न्यूनतम), द्वितीय क्रम का अधिकतम आदि। केंद्रीय अधिकतम के संबंध में विवर्तन पैटर्न सममित है। जब स्लिट को सफेद रोशनी से रोशन किया जाता है, तो स्क्रीन पर रंगीन बैंड की एक प्रणाली बनती है, केवल केंद्रीय अधिकतम घटना प्रकाश के रंग को बनाए रखेगा।

स्थितियाँ मैक्सऔर मिनटविवर्तन।यदि प्रकाशिक पथ में अंतर है Δ के बराबर खंडों की एक विषम संख्या फिट करें, तो प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि होती है ( मैक्स विवर्तन):

कहाँ पे क अधिकतम का क्रम है; क =±1,±2,±…,± एन;

λ तरंगदैर्घ्य है।

यदि प्रकाशिक पथ में अंतर है Δ के बराबर खंडों की एक सम संख्या फिट करें, तो प्रकाश की तीव्रता कमजोर हो जाती है ( मिनट विवर्तन):

कहाँ पे क न्यूनतम का क्रम है।

डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग।एक विवर्तन झंझरी में वैकल्पिक बैंड होते हैं जो बैंड (स्लिट्स) के साथ प्रकाश के पारित होने के लिए अपारदर्शी होते हैं जो प्रकाश के लिए पारदर्शी होते हैं और समान चौड़ाई के होते हैं।

विवर्तन झंझरी की मुख्य विशेषता इसकी अवधि है डी . विवर्तन झंझरी की अवधि पारदर्शी और अपारदर्शी बैंड की कुल चौड़ाई है:

उपकरण के रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाने के लिए ऑप्टिकल उपकरणों में एक विवर्तन झंझरी का उपयोग किया जाता है। विवर्तन झंझरी का संकल्प स्पेक्ट्रम के क्रम पर निर्भर करता है क और स्ट्रोक की संख्या पर एन :

कहाँ पे आर - संकल्प।

विवर्तन झंझरी सूत्र की व्युत्पत्ति।आइए हम दो समानांतर बीमों को विवर्तन झंझरी पर निर्देशित करें: 1 और 2 ताकि उनके बीच की दूरी झंझरी अवधि के बराबर हो डी .

बिंदुओं पर लेकिन और पर बीम 1 और 2 एक कोण पर रेक्टिलिनियर दिशा से विचलित होकर विवर्तित होते हैं φ विवर्तन कोण है।

किरणों और लेंस द्वारा केंद्रित ली लेंस के फोकल तल में स्थित एक स्क्रीन पर (चित्र 5)। झंझरी के प्रत्येक छिद्र को द्वितीयक तरंगों (ह्यूजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत) के स्रोत के रूप में माना जा सकता है। बिंदु D पर स्क्रीन पर, हम अधिकतम हस्तक्षेप पैटर्न देखते हैं।

एक बिंदु से लेकिन किरण के पथ पर लंब को गिराएं और बिंदु C प्राप्त करें। एक त्रिभुज पर विचार करें एबीसी : सही त्रिकोण =Рφ परस्पर लंबवत भुजाओं वाले कोणों के रूप में। से Δ एबीसी:

कहाँ पे एबी = डी (निर्माण द्वारा),

दप = ऑप्टिकल पथ अंतर है।

चूँकि बिंदु D पर हम अधिकतम व्यतिकरण देखते हैं, तब

कहाँ पे क अधिकतम का क्रम है,

λ प्रकाश तरंग की लंबाई है।

मूल्यों में प्लगिंग एबी = डी, के लिए सूत्र में पाप :

यहाँ से हमें मिलता है:

सामान्य तौर पर, विवर्तन झंझरी सूत्र का रूप होता है:

± संकेत दिखाते हैं कि स्क्रीन पर हस्तक्षेप पैटर्न केंद्रीय अधिकतम के संबंध में सममित है।

होलोग्राफी की भौतिक नींव।होलोग्राफी एक तरंग क्षेत्र की रिकॉर्डिंग और पुनर्निर्माण की एक विधि है, जो तरंग विवर्तन और हस्तक्षेप की घटना पर आधारित है। यदि केवल वस्तु से परावर्तित तरंगों की तीव्रता एक नियमित तस्वीर पर तय की जाती है, तो तरंगों के चरणों को अतिरिक्त रूप से होलोग्राम पर दर्ज किया जाता है, जो वस्तु के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है और एक त्रि-आयामी छवि प्राप्त करना संभव बनाता है। वस्तु।

प्राचीन ग्रीक ग्रंथों में से एक में एक प्रयोग का वर्णन किया गया है: "आपको खड़े होने की ज़रूरत है ताकि बर्तन के नीचे स्थित सपाट अंगूठी उसके किनारे के पीछे छिपी हो। फिर आंखों की स्थिति बदले बिना बर्तन में पानी डालें। प्रकाश पानी की सतह पर अपवर्तित हो जाएगा, और अंगूठी दिखाई देगी।" आप इस "चाल" को अभी अपने दोस्तों को दिखा सकते हैं (चित्र 12.1 देखें), लेकिन आप इस पैराग्राफ को पढ़ने के बाद ही इसे समझा पाएंगे।

चावल। 12.1. एक सिक्के के साथ "फोकस"। यदि प्याले में पानी नहीं है, तो हम उसके तल पर सिक्का नहीं देखते हैं (ए); यदि आप पानी डालते हैं, तो प्याले का तल ऊपर की ओर उठने लगता है और सिक्का दिखाई देने लगता है (b)

प्रकाश अपवर्तन के नियमों की स्थापना

आइए हम प्रकाश की एक संकीर्ण किरण को एक ऑप्टिकल वॉशर पर लगे पारदर्शी कांच के आधे-सिलेंडर की सपाट सतह पर निर्देशित करें।

प्रकाश न केवल अर्ध-सिलेंडर की सतह से परावर्तित होगा, बल्कि आंशिक रूप से कांच से भी गुजरेगा। इसका मतलब यह है कि हवा से कांच में जाने पर प्रकाश के संचरण की दिशा बदल जाती है (चित्र 12.2)।

दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ पर प्रकाश के संचरण की दिशा में परिवर्तन को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं।

कोण (गामा), जो एक अपवर्तित बीम द्वारा बनता है और बीम के आपतन बिंदु के माध्यम से खींचे गए दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत होता है, अपवर्तन कोण कहलाता है।

ऑप्टिकल वॉशर के साथ प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करने के बाद, हम देखते हैं कि घटना के कोण में वृद्धि के साथ, अपवर्तन कोण भी बढ़ता है, और घटना के कोण में कमी के साथ, अपवर्तन कोण कम हो जाता है (चित्र 12.3) . यदि प्रकाश दो माध्यमों के बीच इंटरफेस के लंबवत गिरता है (आपतन कोण α = 0), तो प्रकाश के प्रसार की दिशा नहीं बदलती है।

प्रकाश के अपवर्तन का पहला उल्लेख प्राचीन यूनानी दार्शनिक अरस्तू (चौथी शताब्दी ईसा पूर्व) के लेखन में पाया जा सकता है, जिन्होंने यह प्रश्न पूछा था: "एक छड़ी पानी में क्यों टूटी हुई लगती है?" लेकिन मात्रात्मक रूप से प्रकाश के अपवर्तन का वर्णन करने वाला कानून 1621 में डच वैज्ञानिक विलेब्रोर्ड स्नेलियस (1580-1626) द्वारा स्थापित किया गया था।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम:

2. दो दिए गए माध्यमों के लिए आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात एक स्थिर मान है:

जहाँ n 2 1 एक भौतिक राशि है, जिसे माध्यम का आपेक्षिक अपवर्तनांक कहते हैं। 2 (वह माध्यम जिसमें प्रकाश अपवर्तन के बाद फैलता है) माध्यम 1 के संबंध में (वह माध्यम जिससे प्रकाश आपतित होता है)।

हम प्रकाश के अपवर्तन के कारण के बारे में सीखते हैं

तो प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर अपनी दिशा क्यों बदलता है?

तथ्य यह है कि प्रकाश अलग-अलग मीडिया में अलग-अलग गति से यात्रा करता है, लेकिन हमेशा निर्वात की तुलना में धीमा होता है। उदाहरण के लिए, पानी में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में 1.33 गुना कम है; जब प्रकाश पानी से गिलास में जाता है, तो इसकी गति 1.3 गुना कम हो जाती है; हवा में, प्रकाश प्रसार की गति कांच की तुलना में 1.7 गुना अधिक है, और निर्वात की तुलना में केवल थोड़ा कम (लगभग 1.0003 गुना) है।

यह एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे में संक्रमण के दौरान प्रकाश के प्रसार की गति में परिवर्तन है जो प्रकाश के अपवर्तन का कारण बनता है।

यह माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व के बारे में बात करने के लिए प्रथागत है: माध्यम में प्रकाश के प्रसार की गति जितनी कम होगी (अपवर्तक सूचकांक जितना अधिक होगा), माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व उतना ही अधिक होगा।

आप क्या सोचते हैं, किस माध्यम का प्रकाशिक घनत्व अधिक है - पानी या कांच? किस माध्यम का प्रकाशिक घनत्व कम है - कांच या वायु?

अपवर्तनांक का भौतिक अर्थ ज्ञात करना

आपेक्षिक अपवर्तनांक (n 2 1) दर्शाता है कि माध्यम 1 में प्रकाश की गति, माध्यम 2 में प्रकाश की गति से कितनी गुना अधिक (या कम) है:

प्रकाश के अपवर्तन के द्वितीय नियम को याद रखना :

अंतिम सूत्र का विश्लेषण करने के बाद, हम निष्कर्ष निकालते हैं:

1) दो मीडिया के बीच इंटरफेस में प्रकाश प्रसार की गति जितनी अधिक होती है, उतना ही अधिक प्रकाश अपवर्तित होता है;

2) यदि प्रकाश किरण उच्च प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है (अर्थात प्रकाश की गति कम हो जाती है: v 2< v 1), то угол преломления меньше угла падения: γ<α (см., например, рис. 12.2, 12.3);

3) यदि प्रकाश की किरण कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है (अर्थात प्रकाश की गति बढ़ जाती है: v 2\u003e v 1), तो अपवर्तन कोण घटना के कोण से अधिक होता है: γ\u003e ए (चित्र 12.4)।

आमतौर पर, किसी माध्यम में प्रकाश के प्रसार की गति की तुलना निर्वात में उसके प्रसार की गति से की जाती है। जब प्रकाश निर्वात से किसी माध्यम में प्रवेश करता है, तो अपवर्तनांक n निरपेक्ष अपवर्तनांक कहलाता है।

निरपेक्ष अपवर्तनांक दर्शाता है कि किसी माध्यम में प्रकाश संचरण की गति निर्वात की तुलना में कितनी गुना कम है:

जहाँ c निर्वात में प्रकाश के प्रसार की गति है (c=3 10 8 m/s); v माध्यम में प्रकाश के संचरण की गति है।

चावल। 12.4. जब प्रकाश उच्च प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम से कम प्रकाशिक घनत्व वाले माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है (γ>α)

निर्वात में प्रकाश की गति किसी भी माध्यम की तुलना में अधिक होती है, इसलिए निरपेक्ष अपवर्तनांक हमेशा एक से अधिक होता है (तालिका देखें)।

चावल। 12.5. यदि प्रकाश कांच से हवा में प्रवेश करता है, तो जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, अपवर्तन कोण 90° तक पहुंच जाता है, और अपवर्तित किरण की चमक कम हो जाती है।

हवा से माध्यम में प्रकाश के संक्रमण को ध्यान में रखते हुए, हम मानते हैं कि माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक निरपेक्ष के बराबर है।

प्रकाश के अपवर्तन की घटना का उपयोग कई ऑप्टिकल उपकरणों के संचालन में किया जाता है। उनमें से कुछ के बारे में आप बाद में जानेंगे।

हम प्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन की परिघटना का उपयोग करते हैं

उस मामले पर विचार करें जब प्रकाश उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरता है (चित्र 12.5)। हम देखते हैं कि घटना के कोण (α 2 > «ι) में वृद्धि के साथ, अपवर्तन कोण γ 90 ° तक पहुंच जाता है, अपवर्तित बीम की चमक कम हो जाती है, और इसके विपरीत परावर्तित बीम की चमक बढ़ जाती है। यह स्पष्ट है कि यदि हम आपतन कोण को बढ़ाना जारी रखते हैं, तो अपवर्तन कोण 90° तक पहुंच जाएगा, अपवर्तित किरण गायब हो जाएगी, और घटना किरण पूरी तरह से (ऊर्जा हानि के बिना) पहले माध्यम में वापस आ जाएगी - प्रकाश होगा पूरी तरह से प्रतिबिंबित हो।

वह घटना जिसमें प्रकाश का अपवर्तन नहीं होता (प्रकाश कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से पूरी तरह से परावर्तित होता है) प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहलाता है।

प्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना उन लोगों के लिए अच्छी तरह से जानी जाती है जो अपनी आँखें खोलकर पानी के नीचे तैरते हैं (चित्र 12.6)।

चावल। 12.6. पानी के नीचे एक पर्यवेक्षक के लिए, पानी की सतह का एक हिस्सा दर्पण की तरह चमकदार दिखाई देता है।

रत्नों के आकर्षण को बढ़ाने के लिए जौहरियों ने सदियों से पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना का उपयोग किया है। प्राकृतिक पत्थरों को काटा जाता है - उन्हें पॉलीहेड्रॉन का आकार दिया जाता है: पत्थर के किनारे "आंतरिक दर्पण" के रूप में कार्य करते हैं, और पत्थर उस पर पड़ने वाले प्रकाश की किरणों में "खेलता" है।

ऑप्टिकल तकनीक में पूर्ण आंतरिक परावर्तन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (चित्र 12.7)। लेकिन इस घटना का मुख्य अनुप्रयोग फाइबर ऑप्टिक्स से जुड़ा है। यदि प्रकाश की किरण को एक ठोस पतली "कांच" ट्यूब के अंत में निर्देशित किया जाता है, तो बार-बार परावर्तन के बाद प्रकाश इसके विपरीत छोर पर निकलेगा, भले ही ट्यूब घुमावदार हो या सीधी। ऐसी ट्यूब को लाइट गाइड कहा जाता है (चित्र 12.8)।

आंतरिक अंगों (एंडोस्कोपी) का अध्ययन करने के लिए दवा में प्रकाश गाइड का उपयोग किया जाता है; प्रौद्योगिकी में, विशेष रूप से, इंजनों के अंदर खराबी का पता लगाने के लिए उन्हें अलग किए बिना; घर के अंदर सूरज की रोशनी आदि के साथ रोशनी के लिए (चित्र 12.9)।

लेकिन अक्सर, सूचना प्रसारित करने के लिए प्रकाश गाइड का उपयोग केबल के रूप में किया जाता है (चित्र 12.10)। "ग्लास केबल" तांबे की तुलना में बहुत सस्ता और हल्का है, यह व्यावहारिक रूप से पर्यावरण के प्रभाव में अपने गुणों को नहीं बदलता है, यह आपको बिना प्रवर्धन के लंबी दूरी पर संकेतों को प्रसारित करने की अनुमति देता है। आज, फाइबर-ऑप्टिक संचार लाइनें तेजी से पारंपरिक लोगों की जगह ले रही हैं। जब आप टीवी देखते हैं या इंटरनेट पर सर्फ करते हैं, तो याद रखें कि सिग्नल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कांच की सड़क के साथ यात्रा करता है।

समस्याओं को हल करना सीखना टास्क। प्रकाश किरण माध्यम 1 से मध्यम 2 तक जाती है (चित्र 12.11, ए)। माध्यम 1 में प्रकाश के संचरण की गति 2.4 · 10 8 m/s है। माध्यम 2 का निरपेक्ष अपवर्तनांक तथा माध्यम 2 में प्रकाश की चाल ज्ञात कीजिए।

शारीरिक समस्या का विश्लेषण

अंजीर से। 12.11, लेकिन हम देखते हैं कि प्रकाश दो माध्यमों के बीच इंटरफेस पर अपवर्तित होता है, जिसका अर्थ है कि इसके प्रसार की गति बदल जाती है।

आइए एक व्याख्यात्मक चित्र बनाएं (चित्र 12.11, बी), जिस पर:

1) समस्या की स्थिति में दी गई किरणों को चित्रित करें;

2) आइए बीम की घटना के बिंदु के माध्यम से दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लिए लंबवत बनाएं;

3) मान लीजिए α आपतन कोण और γ अपवर्तन कोण दर्शाता है।

निरपेक्ष अपवर्तनांक निर्वात के सापेक्ष अपवर्तनांक है। अतः समस्या को हल करने के लिए निर्वात में प्रकाश के संचरण की गति का मान याद रखना चाहिए और माध्यम 2 (v 2) में प्रकाश के संचरण की गति ज्ञात करनी चाहिए।

v 2 ज्ञात करने के लिए हम आपतन कोण की ज्या तथा अपवर्तन कोण की ज्या को परिभाषित करते हैं।

समाधान विश्लेषण। समस्या की स्थिति के अनुसार, आपतन कोण अपवर्तन कोण से अधिक होता है, और इसका अर्थ है कि माध्यम 2 में प्रकाश की गति माध्यम 1 में प्रकाश की गति से कम है। इसलिए, प्राप्त परिणाम वास्तविक हैं।

उपसंहार

प्रकाश पुंज, दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ पर आपतित, दो पुंजों में विभाजित है। उनमें से एक - परावर्तित - सतह से परावर्तित होता है, प्रकाश परावर्तन के नियमों का पालन करता है। दूसरा - अपवर्तित - अपनी दिशा बदलते हुए दूसरे माध्यम में जाता है।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम:

1. आपतित पुंज, अपवर्तित पुंज और दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ का लम्ब, पुंज के आपतन बिंदु से होकर खींचा जाता है, एक ही तल में स्थित होते हैं।

2. दो दिए गए माध्यमों के लिए, आपतन कोण α की ज्या का अपवर्तन कोण की ज्या से अनुपात एक स्थिर मान है:

प्रकाश के अपवर्तन का कारण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर उसके संचरण की गति में परिवर्तन होता है। आपेक्षिक अपवर्तनांक n 2 i दर्शाता है कि माध्यम 1 में प्रकाश की गति प्रकाश की गति से कितनी गुना अधिक (या कम) है

पर्यावरण 2 में:

जब प्रकाश निर्वात से किसी माध्यम में प्रवेश करता है, तो अपवर्तनांक n को निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है: n = c / v।

यदि माध्यम 1 से माध्यम 2 में प्रकाश के संक्रमण के दौरान प्रकाश के प्रसार की गति कम हो जाती है (अर्थात माध्यम 2 का अपवर्तनांक माध्यम 1:n2>n1 के अपवर्तनांक से अधिक है), तो वे कहते हैं कि प्रकाश कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम (और इसके विपरीत) से गुजरा है।

परीक्षण प्रश्न

1. कौन से प्रयोग दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ पर प्रकाश के अपवर्तन की घटना की पुष्टि करते हैं? 2. प्रकाश के अपवर्तन के नियम बनाइए। 3. प्रकाश के अपवर्तन का कारण क्या है? 4. प्रकाश का अपवर्तनांक क्या दर्शाता है? 5. प्रकाश संचरण की गति माध्यम के प्रकाशिक घनत्व से किस प्रकार संबंधित है? 6. निरपेक्ष अपवर्तनांक को परिभाषित कीजिए।

व्यायाम संख्या 12

1. तस्वीर स्थानांतरित करें। एक नोटबुक में 1. यह मानते हुए कि माध्यम 1 में माध्यम 2 की तुलना में अधिक ऑप्टिकल घनत्व है, प्रत्येक मामले के लिए, योजनाबद्ध रूप से एक घटना (या अपवर्तित) बीम का निर्माण करें, घटना के कोण और अपवर्तन के कोण को नामित करें।

2. हीरे में प्रकाश प्रसार की गति की गणना करें; पानी; वायु।

3. प्रकाश की किरण हवा से 60° के कोण पर पानी में गिरती है। परावर्तित और अपवर्तित किरणों के बीच का कोण 80° होता है। बीम के अपवर्तन के कोण की गणना करें।

4. जब हम किसी जलाशय के किनारे पर खड़े होकर उसकी गहराई को आँख से निर्धारित करने का प्रयास करते हैं, तो यह हमेशा उससे कम लगता है जितना वह वास्तव में है। अंजीर का उपयोग करना। 2, समझाएं कि ऐसा क्यों है।

5. प्रकाश को 900 मीटर गहरी झील के तल से पानी की सतह तक यात्रा करने में कितना समय लगता है?

6. 12 की शुरुआत में वर्णित अंगूठी (सिक्का) के साथ "चाल" की व्याख्या करें (चित्र 12.1) देखें।

7. प्रकाश पुंज माध्यम 1 से मध्यम 2 तक जाता है (चित्र 3)। माध्यम 1 में प्रकाश के संचरण की गति 2.5 · 10 8 m/s है। परिभाषित करना:

1) किस माध्यम में उच्च ऑप्टिकल घनत्व है;

2) माध्यम 1 के सापेक्ष माध्यम 2 का अपवर्तनांक;

3) माध्यम 2 में प्रकाश के प्रसार की गति;

4) प्रत्येक माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक।

8. पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश के अपवर्तन का एक परिणाम मृगतृष्णा का प्रकट होना है, साथ ही यह तथ्य भी है कि हम सूर्य और तारों को उनकी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर देखते हैं। जानकारी के अतिरिक्त स्रोतों का उपयोग करें और इन प्राकृतिक घटनाओं के बारे में अधिक जानें।

प्रायोगिक कार्य

1. "एक सिक्के के साथ छल।" अपने किसी मित्र या रिश्तेदार को सिक्के के साथ अनुभव प्रदर्शित करें (चित्र 12.1 देखें) और इसे समझाएं।

2. "जल दर्पण"। प्रकाश के पूर्ण परावर्तन का निरीक्षण करें। ऐसा करने के लिए, गिलास को लगभग आधा पानी से भर दें। किसी वस्तु को कांच में डुबोएं, जैसे कि प्लास्टिक पेन का शरीर, अधिमानतः एक शिलालेख के साथ। गिलास को अपने हाथ में पकड़कर आँखों से लगभग 25-30 सेमी की दूरी पर रखें (चित्र देखें)। प्रयोग के दौरान, आपको पेन की बॉडी को देखना चाहिए।

सबसे पहले, जब आप ऊपर देखते हैं, तो आपको पेन की पूरी बॉडी (पानी के नीचे और सतह के दोनों हिस्से) दिखाई देगी। कांच की ऊंचाई को बदले बिना धीरे-धीरे उसे अपने से दूर ले जाएं।

जब कांच आपकी आंखों से काफी दूर होगा, तो पानी की सतह आपके लिए एक दर्पण बन जाएगी - आपको पेन बॉडी के पानी के नीचे के हिस्से की दर्पण छवि दिखाई देगी।

देखी गई घटना की व्याख्या करें।

लैब #4

विषय। प्रकाश के अपवर्तन का अध्ययन।

उद्देश्य: हवा के सापेक्ष कांच का अपवर्तनांक निर्धारित करना।

उपकरण: समानांतर किनारों वाली एक कांच की प्लेट, एक पेंसिल, एक मिलीमीटर स्केल वाला एक वर्ग, परकार।

काम के लिए निर्देश

प्रयोग की तैयारी

1. काम करने से पहले याद रखें:

1) कांच की वस्तुओं के साथ काम करते समय सुरक्षा आवश्यकताएं;

2) प्रकाश के अपवर्तन के नियम;

3) अपवर्तनांक निर्धारित करने का सूत्र।

2. काम के लिए चित्र तैयार करें (चित्र 1 देखें)। इसके लिए:

1) कांच की प्लेट को नोटबुक के पृष्ठ पर रखें और एक नुकीले पेंसिल से प्लेट की रूपरेखा को रेखांकित करें;

2) प्लेट के ऊपरी अपवर्तक फलक की स्थिति के अनुरूप खंड पर:

मार्क प्वाइंट ओ;

दिए गए खंड के लंबवत बिंदु O से होकर एक सीधी रेखा k खींचिए;

कम्पास का प्रयोग करते हुए, बिंदु O पर केन्द्रित 2.5 सेमी त्रिज्या वाले एक वृत्त की रचना करें;

3) लगभग 45 ° के कोण पर, एक किरण खींचिए जो बिंदु O पर आपतित प्रकाश पुंज की दिशा निर्धारित करेगी; ए अक्षर के साथ किरण और सर्कल के चौराहे के बिंदु को चिह्नित करें;

4) पैराग्राफ 1-3 में वर्णित चरणों को दो बार और दोहराएं (दो और आरेखण करें), पहले प्रकाश पुंज के आपतन कोण को बढ़ाना और फिर घटाना।

प्रयोग

सुरक्षा निर्देशों का सख्ती से पालन करें (पाठ्यपुस्तक का फ्लाईलीफ देखें)।

1. पहले कंटूर पर कांच की प्लेट रखें।

2. कांच के माध्यम से एओ बीम को देखते हुए, प्लेट के नीचे एक बिंदु एम रखें ताकि यह एओ बीम की निरंतरता पर स्थित हो (चित्र 2)।

3. दो और परिपथों के लिए चरण 1 और 2 दोहराएँ।

प्रयोग के परिणामों को संसाधित करना

माप और गणना के परिणामों को तुरंत तालिका में दर्ज करें।

प्रत्येक प्रयोग के लिए (चित्र 3 देखें):

1) अपवर्तित बीम OM पास करें;

2) वृत्त (बिंदु B) के साथ किरण OM के प्रतिच्छेदन बिंदु का पता लगाएं;

3) बिंदु ए और बी से, रेखा के लंबवत को कम करें, प्राप्त खंडों की लंबाई ए और बी को मापें और सर्कल आर की त्रिज्या;

4) हवा के सापेक्ष कांच का अपवर्तनांक निर्धारित करें:

प्रयोग और उसके परिणामों का विश्लेषण

प्रयोग और उसके परिणामों का विश्लेषण करें। एक निष्कर्ष तैयार करें जिसमें इंगित करें: 1) आपने कितनी भौतिक मात्रा निर्धारित की; 2) आपको क्या परिणाम मिला; 3) क्या प्राप्त मान का मान प्रकाश के आपतन कोण पर निर्भर करता है; 4) प्रयोग की संभावित त्रुटि के क्या कारण हैं।

रचनात्मक कार्य

अंजीर का उपयोग करना। 4, हवा के सापेक्ष पानी के अपवर्तनांक को निर्धारित करने के लिए एक प्रयोग करने के लिए एक योजना पर विचार करें और लिखें। यदि संभव हो तो प्रयोग करें।

कार्य "तारांकन के साथ"

जहाँ p माप प्रयोग के दौरान प्राप्त हवा के सापेक्ष कांच के अपवर्तनांक का मान है; n उस कांच के निरपेक्ष अपवर्तनांक का सारणीबद्ध मान है जिससे प्लेट बनाई गई है (शिक्षक से जाँच करें)।

यह पाठ्यपुस्तक सामग्री है।