પ્રકાશ તેની પ્રકૃતિ દ્વારા વિવિધ માધ્યમો દ્વારા જુદી જુદી ઝડપે પ્રવાસ કરે છે. માધ્યમ જેટલું ગીચ છે, તેમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ ઓછી છે. એક યોગ્ય માપદંડ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો છે જે સામગ્રીની ઘનતા અને તે સામગ્રીમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ બંને સાથે સંબંધિત છે. આ માપને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવતું હતું. કોઈપણ સામગ્રી માટે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપની તુલનામાં માપવામાં આવે છે (વેક્યુમને ઘણીવાર ખાલી જગ્યા કહેવામાં આવે છે). નીચેના સૂત્ર આ સંબંધનું વર્ણન કરે છે.

સામગ્રીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ જેટલો ઊંચો છે, તેટલો વધુ ગીચ છે. જ્યારે પ્રકાશનું કિરણ એક સામગ્રીમાંથી બીજી સામગ્રીમાં પસાર થાય છે (અલગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે), રીફ્રેક્શનનો કોણ ઘટનાના ખૂણાથી અલગ હશે. નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાં પ્રવેશતી પ્રકાશની કિરણ ઘટનાના કોણ કરતાં વધુ ખૂણા પર બહાર નીકળી જશે. ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાં પ્રવેશતા પ્રકાશનું કિરણ ઘટનાના ખૂણા કરતા ઓછા ખૂણા પર બહાર નીકળશે. આ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 3.5.

ચોખા. 3.5.a. ઉચ્ચ N 1 માધ્યમથી નીચા N 2 માધ્યમમાં પસાર થતો બીમ

ચોખા. 3.5.બી. નીચા N 1 માધ્યમથી ઉચ્ચ N 2 માધ્યમ તરફ જતું કિરણ

આ કિસ્સામાં, θ 1 એ ઘટનાનો કોણ છે, અને θ 2 એ વક્રીભવનનો કોણ છે. કેટલાક લાક્ષણિક રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો નીચે સૂચિબદ્ધ છે.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે એક્સ-રે માટે કાચનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હંમેશા હવા કરતાં ઓછો હોય છે, તેથી જ્યારે હવામાંથી કાચમાં પસાર થાય છે ત્યારે તેઓ કાટખૂણેથી દૂર વિચલિત થાય છે, અને પ્રકાશ કિરણોની જેમ લંબ તરફ નહીં.

પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન- એક ઘટના જેમાં પ્રકાશનું કિરણ, એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થાય છે, આ માધ્યમોની સીમા પર દિશા બદલે છે.

પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન નીચેના કાયદા અનુસાર થાય છે:
ઘટના અને વક્રીવર્તિત કિરણો અને કિરણની ઘટનાના બિંદુએ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલ લંબ સમાન સમતલમાં સ્થિત છે. આકસ્મિક કોણની સાઈન અને રીફ્રેક્શન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે:
,
જ્યાં α - ઘટના કોણ,
β - વક્રીભવન કોણ,
n - ઘટનાના કોણથી સ્વતંત્ર સતત મૂલ્ય.

જ્યારે ઘટનાનો ખૂણો બદલાય છે, ત્યારે પ્રત્યાવર્તન કોણ પણ બદલાય છે. આકસ્મિક ખૂણો જેટલો મોટો, તેટલો વક્રીભવન કોણ વધારે.
જો પ્રકાશ ઓપ્ટીકલી ઓછા ગીચ માધ્યમથી વધુ ગાઢ માધ્યમમાં આવે છે, તો પ્રત્યાવર્તન કોણ હંમેશા આકસ્મિક કોણ કરતા ઓછો હોય છે: β < α.
પ્રકાશનું કિરણ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને કાટખૂણે નિર્દેશિત કરે છે જે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે રીફ્રેક્શન વગર.

પદાર્થનું સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ- શૂન્યાવકાશમાં અને આપેલ વાતાવરણમાં પ્રકાશના તબક્કાની ગતિ (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો) ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય n=c/v
પ્રત્યાવર્તનના નિયમમાં સમાવિષ્ટ n જથ્થાને મીડિયાની જોડી માટે સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે.

મૂલ્ય n એ માધ્યમ A ના સંદર્ભમાં માધ્યમ B નો સાપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક છે અને n" = 1/n એ મધ્યમ B ના સંદર્ભમાં માધ્યમ A નું સાપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચક છે.
આ મૂલ્ય, અન્ય વસ્તુઓ સમાન હોવાને કારણે, જ્યારે બીમ ગીચ માધ્યમમાંથી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પસાર થાય છે ત્યારે એકતા કરતાં વધુ હોય છે, અને જ્યારે બીમ ઓછા ગીચ માધ્યમથી ઘન માધ્યમમાં પસાર થાય છે ત્યારે એકતા કરતાં ઓછું હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, ગેસમાંથી અથવા શૂન્યાવકાશમાંથી પ્રવાહી અથવા ઘન સુધી). આ નિયમમાં અપવાદો છે, અને તેથી તે એક માધ્યમને બીજા કરતા વધુ કે ઓછા ગાઢ ઓપ્ટિકલી કૉલ કરવાનો રિવાજ છે.
કેટલાક માધ્યમ B ની સપાટી પર વાયુહીન અવકાશમાંથી પડતું કિરણ અન્ય માધ્યમ A પરથી તેના પર પડતા કરતાં વધુ મજબૂત રીતે વક્રીભવન થાય છે; વાયુવિહીન અવકાશમાંથી માધ્યમ પર કિરણની ઘટનાના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને તેનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે.

(સંપૂર્ણ - શૂન્યાવકાશ સંબંધિત.
સંબંધિત - અન્ય કોઈપણ પદાર્થ (ઉદાહરણ તરીકે સમાન હવા) સંબંધિત.
બે પદાર્થોના સંબંધિત સૂચક એ તેમના સંપૂર્ણ સૂચકોનો ગુણોત્તર છે.)

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ- આંતરિક પ્રતિબિંબ, જો કે ઘટનાનો કોણ ચોક્કસ નિર્ણાયક કોણ કરતાં વધી જાય. આ કિસ્સામાં, ઘટના તરંગ સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને પ્રતિબિંબ ગુણાંકનું મૂલ્ય પોલિશ્ડ સપાટીઓ માટે તેના ઉચ્ચતમ મૂલ્યો કરતાં વધી જાય છે. કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનું પ્રતિબિંબ તરંગલંબાઇથી સ્વતંત્ર છે.

ઓપ્ટિક્સમાં, એક્સ-રે શ્રેણી સહિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે આ ઘટના જોવા મળે છે.

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સમાં, ઘટનાને સ્નેલના કાયદાના માળખામાં સમજાવવામાં આવે છે. વક્રીભવનનો કોણ 90° થી વધી ન શકે તે ધ્યાનમાં લેતા, અમે શોધીએ છીએ કે ઘટનાના કોણ પર જેની સાઈન નીચલા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મોટા ઇન્ડેક્સના ગુણોત્તર કરતા વધારે છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રથમ માધ્યમમાં સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થવું જોઈએ.

ઘટનાના તરંગ સિદ્ધાંત અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ હજી પણ બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે - કહેવાતા "બિન-યુનિફોર્મ તરંગ" ત્યાં પ્રચાર કરે છે, જે ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે અને તેની સાથે ઊર્જા વહન કરતું નથી. બીજા માધ્યમમાં અસમાન તરંગના ઘૂંસપેંઠની લાક્ષણિક ઊંડાઈ તરંગલંબાઈના ક્રમની છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમો.

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેમાંથી અમે નિષ્કર્ષ કાઢીએ છીએ:
1 . વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતાના બે માધ્યમો વચ્ચેના ઈન્ટરફેસ પર, પ્રકાશનું કિરણ જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે તેની દિશા બદલે છે.
2. જ્યારે પ્રકાશ બીમ ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ ઘનતાવાળા માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે રીફ્રેક્શનનો કોણ ઘટનાના કોણ કરતા ઓછો હોય છે; જ્યારે પ્રકાશ કિરણ ઓપ્ટીકલી ઘનતાવાળા માધ્યમથી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે વક્રીભવનનો કોણ ઘટનાના કોણ કરતા વધારે હોય છે.
પ્રકાશનું વક્રીભવન પ્રતિબિંબ સાથે થાય છે, અને ઘટનાના કોણમાં વધારો થવાથી, પ્રતિબિંબિત બીમની તેજ વધે છે, અને રીફ્રેક્ટેડ બીમ નબળી પડે છે. આકૃતિમાં બતાવેલ પ્રયોગ હાથ ધરીને જોઈ શકાય છે. પરિણામે, પ્રતિબિંબિત બીમ તેની સાથે વધુ પ્રકાશ ઉર્જા વહન કરે છે, ઘટનાનો કોણ વધારે છે.

દો MN- બે પારદર્શક માધ્યમો વચ્ચેનું ઇન્ટરફેસ, ઉદાહરણ તરીકે, હવા અને પાણી, જેએસસી- ઘટના રે, ઓબી- રીફ્રેક્ટેડ કિરણ, - ઘટનાનો ખૂણો, - રીફ્રેક્શનનો કોણ, - પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ, - બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ.

તમારા 8મા ધોરણના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં, તમે પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના વિશે શીખ્યા. હવે તમે જાણો છો કે પ્રકાશ એ ચોક્કસ આવર્તન શ્રેણીના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે. પ્રકાશની પ્રકૃતિ વિશેના જ્ઞાનના આધારે, તમે રીફ્રેક્શનના ભૌતિક કારણને સમજી શકો છો અને તેની સાથે સંકળાયેલી અન્ય ઘણી પ્રકાશ ઘટનાઓને સમજાવી શકો છો.

ચોખા. 141. એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જતા કિરણનું વક્રીભવન થાય છે, એટલે કે પ્રસારની દિશા બદલાય છે

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમ અનુસાર (ફિગ. 141):

• ઘટના, રેફ્રેક્ટેડ અને લંબરૂપ કિરણો બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર દોરેલા કિરણો એક જ પ્લેનમાં સ્થિત છે; આ બે માધ્યમો માટે આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર સ્થિર મૂલ્ય છે

જ્યાં n 21 એ પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે.

જો બીમ શૂન્યાવકાશમાંથી કોઈપણ માધ્યમમાં પસાર થાય છે, તો પછી

જ્યાં n એ બીજા માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (અથવા ખાલી રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ) છે. આ કિસ્સામાં, પ્રથમ "માધ્યમ" શૂન્યાવકાશ છે, જેનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય એકતા તરીકે લેવામાં આવે છે.

1621 માં ડચ વૈજ્ઞાનિક વિલેબોર્ડ સ્નેલિયસ દ્વારા પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનનો નિયમ પ્રાયોગિક રીતે શોધાયો હતો. આ કાયદો ઓપ્ટિક્સ પરના ગ્રંથમાં ઘડવામાં આવ્યો હતો, જે તેમના મૃત્યુ પછી વૈજ્ઞાનિકના કાગળોમાં જોવા મળ્યો હતો.

સ્નેલની શોધ પછી, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ અનુમાન લગાવ્યું હતું કે પ્રકાશનું વક્રીભવન બે માધ્યમોની સીમામાંથી પસાર થતી વખતે તેની ઝડપમાં ફેરફારને કારણે થાય છે. ફ્રેન્ચ ગણિતશાસ્ત્રી પિયર ફર્મેટ (1662 માં) અને ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ક્રિસ્ટીઆન હ્યુજેન્સ (1690 માં) દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે હાથ ધરવામાં આવેલા સૈદ્ધાંતિક પુરાવાઓ દ્વારા આ પૂર્વધારણાની માન્યતાની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. તેઓ અલગ અલગ રીતે સમાન પરિણામ પર આવ્યા, તે સાબિત કરે છે

• આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને રીફ્રેક્શનના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર આ બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે, જે આ માધ્યમોમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર સમાન છે:

સમીકરણ (3) થી તે અનુસરે છે કે જો વક્રીભવન કોણ β એ ઘટનાના કોણ કરતા ઓછો હોય, તો બીજા માધ્યમમાં આપેલ આવર્તનનો પ્રકાશ પ્રથમ કરતા વધુ ધીમેથી ફેલાય છે, એટલે કે V 2

સમીકરણ (3) માં સમાવિષ્ટ જથ્થાઓ વચ્ચેનો સંબંધ સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની વ્યાખ્યા માટે અન્ય ફોર્મ્યુલેશનના ઉદભવ માટે અનિવાર્ય કારણ તરીકે સેવા આપે છે:

• પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એ આ માધ્યમોમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર સમાન ભૌતિક જથ્થો છે:

n 21 = v 1 / v 2 (4)

પ્રકાશના કિરણને શૂન્યાવકાશમાંથી અમુક માધ્યમમાં જવા દો. સમીકરણ (4) માં v1 ને શૂન્યાવકાશ c માં પ્રકાશની ગતિ સાથે અને v 2 ને માધ્યમ v માં પ્રકાશની ગતિ સાથે બદલીને, આપણે સમીકરણ (5) મેળવીએ છીએ, જે સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની વ્યાખ્યા છે:

• માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એ આપેલ માધ્યમમાં શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ અને પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર સમાન ભૌતિક જથ્થો છે:

સમીકરણો (4) અને (5) અનુસાર, n 21 બતાવે છે કે જ્યારે તે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે પ્રકાશની ઝડપ કેટલી વખત બદલાય છે, અને n - જ્યારે શૂન્યાવકાશમાંથી માધ્યમમાં પસાર થાય છે. આ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોનો ભૌતિક અર્થ છે.

કોઈપણ પદાર્થના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n નું મૂલ્ય એક કરતા વધારે છે (આ ભૌતિક સંદર્ભ પુસ્તકોના કોષ્ટકોમાં સમાવિષ્ટ ડેટા દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે). પછી, સમીકરણ (5), c/v > 1 અને c > v, એટલે કે, કોઈપણ પદાર્થમાં પ્રકાશની ગતિ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કરતાં ઓછી હોય છે.

કડક સમર્થન આપ્યા વિના (તેઓ જટિલ અને બોજારૂપ છે), અમે નોંધીએ છીએ કે શૂન્યાવકાશમાંથી પદાર્થમાં સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશની ગતિમાં ઘટાડો થવાનું કારણ એ છે કે પ્રકાશ તરંગની અણુઓ અને પદાર્થના પરમાણુઓ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. પદાર્થની ઓપ્ટિકલ ઘનતા જેટલી વધારે છે, આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જેટલી મજબૂત છે, પ્રકાશની ગતિ ઓછી અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધારે છે. આમ, માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ અને સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આ માધ્યમના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

પદાર્થોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોના સંખ્યાત્મક મૂલ્યોના આધારે, તેમની ઓપ્ટિકલ ઘનતાની તુલના કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ પ્રકારના કાચનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.470 થી 2.040 સુધીનો છે, અને પાણીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.333 છે. આનો અર્થ એ છે કે કાચ એ પાણી કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘનતાનું માધ્યમ છે.

ચાલો આપણે આકૃતિ 142 તરફ વળીએ, જેની મદદથી આપણે સમજાવી શકીએ કે બે માધ્યમોની સીમા પર, ઝડપમાં ફેરફાર સાથે, પ્રકાશ તરંગોના પ્રસારની દિશા પણ બદલાય છે.

ચોખા. 142. જ્યારે પ્રકાશના તરંગો હવામાંથી પાણીમાં જાય છે, ત્યારે પ્રકાશની ગતિ ઘટે છે, તરંગનો આગળનો ભાગ અને તેની ગતિ સાથે, દિશા બદલાય છે.

આકૃતિ હવામાંથી પાણીમાં પસાર થતી પ્રકાશ તરંગ અને આ માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પરની ઘટના દર્શાવે છે. હવામાં, પ્રકાશ v 1 ની ઝડપે અને પાણીમાં v 2 ની ઓછી ઝડપે પ્રવાસ કરે છે.

તરંગનો બિંદુ A પહેલા સીમા સુધી પહોંચે છે. સમયના સમયગાળામાં Δt, બિંદુ B, હવામાં v 1 સમાન ઝડપે આગળ વધતા, બિંદુ B સુધી પહોંચશે." તે જ સમય દરમિયાન, બિંદુ A, નીચી ઝડપે v 2 પર પાણીમાં આગળ વધવું, ટૂંકા અંતરની મુસાફરી કરશે. , માત્ર બિંદુ A સુધી પહોંચવું." આ કિસ્સામાં, પાણીમાં એબી તરંગનો કહેવાતો આગળનો ભાગ હવામાં એબી તરંગના આગળના ભાગને સંબંધિત ચોક્કસ ખૂણા પર ફેરવવામાં આવશે. અને વેગ વેક્ટર (જે હંમેશા તરંગની આગળની તરફ લંબરૂપ હોય છે અને તેના પ્રસારની દિશા સાથે એકરુપ હોય છે) ફરે છે, સીધી રેખા OO ની નજીક આવે છે, જે મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ છે. આ કિસ્સામાં, પ્રત્યાવર્તનનો કોણ β આકસ્મિક ખૂણો α કરતાં ઓછો હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

આકૃતિ પરથી એ પણ સ્પષ્ટ થાય છે કે જ્યારે બીજા માધ્યમમાં જાય છે અને તરંગના આગળના ભાગને ફેરવે છે, ત્યારે તરંગલંબાઇ પણ બદલાય છે: જ્યારે ઓપ્ટિકલી ઘનતાવાળા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે ઝડપ ઘટે છે, તરંગલંબાઇ પણ ઘટે છે (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.

પ્રશ્નો

1. બેમાંથી કયો પદાર્થ ઓપ્ટીકલી ગીચ છે?
2. મીડિયામાં પ્રકાશની ગતિ દ્વારા રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો કેવી રીતે નક્કી થાય છે?
3. પ્રકાશ સૌથી ઝડપી ગતિએ ક્યાં પ્રવાસ કરે છે?
4. જ્યારે પ્રકાશની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાંથી માધ્યમમાં અથવા ઓછી ઓપ્ટિકલ ઘનતાવાળા માધ્યમમાંથી ઊંચી ઘનતાવાળા માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે તેની ઝડપ ઘટવાનું ભૌતિક કારણ શું છે?
5. માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને તેમાં પ્રકાશની ગતિ શું નક્કી કરે છે (એટલે ​​​​કે, તે શેના પર નિર્ભર છે?
6. અમને કહો કે આકૃતિ 142 શું સમજાવે છે.

વ્યાયામ

શૂન્યાવકાશની સાપેક્ષ માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, એટલે કે શૂન્યાવકાશથી માધ્યમમાં પ્રકાશ કિરણોના સંક્રમણના કિસ્સામાં, નિરપેક્ષ કહેવાય છે અને તે સૂત્ર (27.10): n=c/v દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે.

ગણતરી કરતી વખતે, નિરપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો કોષ્ટકોમાંથી લેવામાં આવે છે, કારણ કે તેમની કિંમત પ્રયોગો દ્વારા તદ્દન ચોક્કસ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. c એ v કરતાં મોટો હોવાથી સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હંમેશા એકતા કરતા વધારે હોય છે.

જો પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગ શૂન્યાવકાશમાંથી માધ્યમમાં પસાર થાય છે, તો પછી રીફ્રેક્શનના બીજા નિયમનું સૂત્ર આ રીતે લખવામાં આવે છે:

sin i/sin β = n. (29.6)

સૂત્ર (29.6) નો ઉપયોગ વ્યવહારમાં થાય છે જ્યારે કિરણો હવામાંથી માધ્યમમાં જાય છે, કારણ કે હવામાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ c કરતા ઘણી ઓછી હોય છે. આ હકીકત પરથી જોઈ શકાય છે કે હવાનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ 1.0029 છે.

જ્યારે કિરણ માધ્યમમાંથી શૂન્યાવકાશમાં જાય છે (હવામાં), તો પછી વક્રીભવનના બીજા નિયમનું સૂત્ર આ સ્વરૂપ લે છે:

sin i/sin β = 1 /n. (29.7)

આ કિસ્સામાં, કિરણો, જ્યારે માધ્યમ છોડે છે, ત્યારે આવશ્યકપણે કાટખૂણેથી મધ્યમ અને શૂન્યાવકાશ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ તરફ જાય છે.

ચાલો જોઈએ કે નિરપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોમાંથી સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ n21 કેવી રીતે શોધવો. પ્રકાશને નિરપેક્ષ ઘાતાંક n1 ધરાવતા માધ્યમમાંથી નિરપેક્ષ ઘાતાંક n2 સાથેના માધ્યમમાં જવા દો. પછી n1 = c/V1 અનેn2 = c/v2, તરફથી:

n2/n1=v1/v2=n21. (29.8)

આવા કેસ માટેના પ્રત્યાવર્તનના બીજા નિયમનું સૂત્ર ઘણીવાર નીચે મુજબ લખવામાં આવે છે:

sin i/sin β = n2/n1. (29.9)

ચાલો તે યાદ કરીએ મેક્સવેલનો સિદ્ધાંત સંપૂર્ણ ઘાતકરીફ્રેક્શન સંબંધમાંથી શોધી શકાય છે: n = √(με). પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગ માટે પારદર્શક પદાર્થો માટે, μ વ્યવહારીક રીતે એકતા સમાન છે, અમે ધારી શકીએ કે:

n = √ε. (29.10)

પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગમાં ઓસિલેશનની આવર્તન 10 14 હર્ટ્ઝના ક્રમની હોવાથી, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ન તો દ્વિધ્રુવો કે આયનો, જે પ્રમાણમાં મોટો સમૂહ ધરાવે છે, તેમની પાસે આવી આવર્તન સાથે તેમની સ્થિતિ બદલવાનો સમય નથી અને પદાર્થના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો આ શરતો હેઠળ તેના અણુઓના ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ દ્વારા જ નક્કી કરવામાં આવે છે. આ તે જ છે જે મૂલ્ય ε= વચ્ચેના તફાવતને સમજાવે છેn 2 થી (29.10) અને ε st ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક્સમાં.તેથી, પાણી માટે ε = n 2 = 1.77, અને ε st = 81; આયનીય ઘન ડાઇલેક્ટ્રિક NaCl ε = 2.25, અને ε st = 5.6 માટે. જ્યારે પદાર્થમાં સજાતીય અણુઓ અથવા બિન-ધ્રુવીય પરમાણુઓ હોય છે, એટલે કે, તેમાં ન તો આયનો હોય છે અને ન તો કુદરતી દ્વિધ્રુવ હોય છે, તો તેનું ધ્રુવીકરણ માત્ર ઇલેક્ટ્રોનિક હોઈ શકે છે. સમાન પદાર્થો માટે, ε માંથી (29.10) અને ε st એકરૂપ થાય છે. આવા પદાર્થનું ઉદાહરણ હીરા છે, જેમાં ફક્ત કાર્બન પરમાણુ હોય છે.

નોંધ કરો કે સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું મૂલ્ય, પદાર્થના પ્રકાર ઉપરાંત, ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી અથવા રેડિયેશનની તરંગલંબાઇ પર પણ આધાર રાખે છે. . જેમ જેમ તરંગલંબાઇ ઘટે છે, એક નિયમ તરીકે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધે છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો નિયમ. સંપૂર્ણ અને સંબંધિત પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો (ગુણાંકો). કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો 17મી સદીમાં પ્રાયોગિક ધોરણે સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. જેમ જેમ પ્રકાશ એક પારદર્શક માધ્યમથી બીજામાં જાય છે તેમ તેમ પ્રકાશની દિશા બદલાઈ શકે છે. વિવિધ માધ્યમોની સીમા પર પ્રકાશની દિશામાં થતા ફેરફારને પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન કહેવામાં આવે છે. રીફ્રેક્શનના પરિણામે, પદાર્થના આકારમાં સ્પષ્ટ ફેરફાર થાય છે. (ઉદાહરણ: એક ગ્લાસ પાણીમાં ચમચી). પ્રકાશના વક્રીભવનનો નિયમ: બે માધ્યમોની સીમા પર, વક્રીવર્તિત કિરણ ઘટના અને સ્વરૂપોના સમતલમાં સ્થિત છે, જેમાં ઘટનાના બિંદુ પર સામાન્યથી ઇન્ટરફેસ પુનઃસ્થાપિત થાય છે, વક્રીભવનનો કોણ જેમ કે: =n 1-આપણા, 2-પ્રતિબિંબ, એન-રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (એફ. સ્નેલિયસ) - સંબંધિત સૂચકવાયુવિહીન અવકાશમાંથી માધ્યમ પર કિરણની ઘટનાના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને તેનું કહેવામાં આવે છે સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.ઘટનાનો કોણ કે જેના પર રીફ્રેક્ટેડ બીમ ઓપ્ટિકલી ડેન્સર માધ્યમમાં પસાર થયા વિના બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ સાથે સરકવાનું શરૂ કરે છે - કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ. કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ- આંતરિક પ્રતિબિંબ, જો કે ઘટનાનો કોણ ચોક્કસ નિર્ણાયક કોણ કરતાં વધી જાય. આ કિસ્સામાં, ઘટના તરંગ સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને પ્રતિબિંબ ગુણાંકનું મૂલ્ય પોલિશ્ડ સપાટીઓ માટે તેના ઉચ્ચતમ મૂલ્યો કરતાં વધી જાય છે. કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનું પ્રતિબિંબ તરંગલંબાઇથી સ્વતંત્ર છે. ઓપ્ટિક્સમાં, એક્સ-રે શ્રેણી સહિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે આ ઘટના જોવા મળે છે. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સમાં, ઘટનાને સ્નેલના કાયદાના માળખામાં સમજાવવામાં આવે છે. વક્રીભવનનો કોણ 90° થી વધી ન શકે તે ધ્યાનમાં લેતા, અમે શોધીએ છીએ કે ઘટનાના ખૂણા પર જેની સાઈન નાના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને મોટા ઇન્ડેક્સના ગુણોત્તર કરતા વધારે છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રથમ માધ્યમમાં સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થવું જોઈએ. ઉદાહરણ: ઘણા કુદરતી સ્ફટિકોની તેજસ્વી ચમક, અને ખાસ કરીને કિંમતી અને અર્ધ-કિંમતી પથ્થરો, કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જેના પરિણામે સ્ફટિકમાં પ્રવેશતા પ્રત્યેક કિરણો મોટી સંખ્યામાં એકદમ તેજસ્વી કિરણો બનાવે છે, જે રંગીન હોય છે. વિખેરવાનું પરિણામ.