ભિન્નતાને અવલંબન કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશ તરંગની આવર્તન પર પદાર્થના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકની અવલંબન અને તેમાં પ્રકાશની ગતિને પ્રકાશ વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે.

ચાલો સ્પેક્ટ્રમની રચનાના કારણો શોધીએ. તરંગ સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી, કોઈપણ ઓસીલેટરી પ્રક્રિયાને ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી, કંપનવિસ્તાર અને તબક્કા દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. સ્પંદનોનું કંપનવિસ્તાર, અથવા તેના બદલે તેનો ચોરસ, સ્પંદનોની ઊર્જા નક્કી કરે છે. દખલગીરીની ઘટનામાં તબક્કો મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તમામ કિરણોનો રંગ કંપન આવર્તન સાથે સંબંધિત છે. વાયુહીન અવકાશમાં, કોઈપણ આવર્તન અથવા તરંગલંબાઇના કિરણો સમાન ઝડપે પ્રસારિત થાય છે. સંબંધ c=ના આધારે, આવર્તન  તરંગલંબાઇ  (c=3.10 8m/s - શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ) માટે વિપરિત પ્રમાણસર છે.

અનુભવ દર્શાવે છે કે તમામ વધુ કે ઓછા ગાઢ માધ્યમોમાં, વિવિધ લંબાઈના તરંગો જુદી જુદી ઝડપે પ્રસરે છે. તેથી, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, જે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ અને આપેલ માધ્યમમાં ઝડપના ગુણોત્તરને રજૂ કરે છે:

વિવિધ લંબાઈના તરંગો માટે સમાન માધ્યમમાં વિવિધ મૂલ્યો હશે. આમ, પ્રિઝમમાં પ્રવેશતા અને બહાર નીકળતા, સફેદ કિરણના ઘટક ભાગો વિવિધ પરાવર્તનનો અનુભવ કરે છે અને એક અલગ રંગીન બીમ તરીકે બહાર આવે છે.

પ્રિઝમ/ફિગ 1/ ના ચહેરાઓ વચ્ચેનો કોણ, જેમાંથી એકમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય છે અને બીજો પ્રવેશે છે, તેને રીફ્રેક્ટિવ કહેવામાં આવે છે

કોણીય પ્રિઝમ તેની સામેના ચહેરાને પ્રિઝમનો આધાર કહેવામાં આવે છે. પ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે, કિરણો પ્રિઝમના પાયા તરફ વિચલિત થાય છે. ન્યૂટનનો અનુભવ દર્શાવે છે કે દૃશ્યમાન પ્રકાશના કિરણો પૈકી સૌથી ઓછા પ્રત્યાવર્તનક્ષમ કિરણો લાલ કિરણો છે, ત્યારબાદ નારંગી, પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો અને વાયોલેટ કિરણો આવે છે. n fiol > n cr

પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન, તેમજ ઓપ્ટિકલ ઘટના, જેમાં આ અવલંબન શોધવામાં આવે છે, તેને પ્રકાશનું વિક્ષેપ સ્પેક્ટ્રમ કહેવામાં આવે છે, અને સ્ક્રીન પર મેળવેલ રંગ બેન્ડને વિક્ષેપ સ્પેક્ટ્રમ કહેવામાં આવે છે. વિક્ષેપને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે જો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટતી લંબાઈ સાથે વધે છે. નહિંતર, વિક્ષેપને વિસંગત કહેવામાં આવે છે.

પ્રિઝમના ઇનપુટ અને આઉટપુટ ફેસ પર બેવડા વક્રીભવન પછી, બીમ મૂળ દિશાથી એક ખૂણો  દ્વારા વિચલિત થાય છે, જેને ડિફ્લેક્શન એન્ગલ કહેવાય છે. કોણ  ધરાવે છે સૌથી નાનું મૂલ્યકિરણોના સપ્રમાણ અભ્યાસક્રમ સાથે, એટલે કે. જ્યારે AB પ્રિઝમના પાયાની સમાંતર હોય છે. વિક્ષેપ વર્ણપટના અત્યંત કિરણો વચ્ચેના કોણને કોણીય વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશ વિક્ષેપનું જથ્થાત્મક માપ એ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકમાં ફેરફારનો ગુણોત્તર છે જે પ્રકાશ તરંગલંબાઇમાં અનુરૂપ ફેરફાર  છે:

પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ્સ અને સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સનું સંચાલન સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે.

3. સીરીયલ સૂત્રો

આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સ્પેક્ટ્રાનો પ્રશ્ન કેન્દ્રિય મુદ્દાઓમાંનો એક છે: તેમાં, ઉદાહરણ તરીકે, અણુ અને પરમાણુઓની રચનાનો અભ્યાસ, આઇસોટોપ્સનો અભ્યાસ વગેરે જેવી આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રની વ્યાપક શાખાઓનો સમાવેશ થાય છે.

રેખા સ્પેક્ટ્રામાં સંખ્યાબંધ પાતળી સીધી રેખાઓ હોય છે જે સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગોમાં સ્થિત હોઈ શકે છે. દૃશ્યમાન ભાગમાં, તેઓ ઘેરા પૃષ્ઠભૂમિ પર પ્રકાશ રેખાઓ તરીકે દેખાય છે, અને રેખાનો રંગ સતત સ્પેક્ટ્રમમાં સ્થાનના રંગ જેટલો જ છે જે તેઓ કબજે કરે છે.

રેખા સ્પેક્ટ્રમ બતાવે છે કે આપેલ પદાર્થ તમામ સંભવિત તરંગલંબાઇના કિરણો બહાર કાઢે છે / ઓછામાં ઓછી અમુક મર્યાદામાં નહીં, પરંતુ માત્ર એવા કિરણો બહાર કાઢે છે જે અમુક નિયમો અથવા કાયદાઓ અનુસાર પસંદ કરવામાં આવ્યા હોય તેવું લાગે છે. લાંબા સમય સુધી, વૈજ્ઞાનિકોએ વિતરણમાં કોઈપણ પેટર્ન શોધવા માટે નિરર્થક પ્રયાસ કર્યો વર્ણપટ રેખાઓવિવિધ તત્વો, એટલે કે કોઈપણ પરિમાણ પર લંબાઈ  અથવા આવર્તન  ની અવલંબન શોધો.

આ અવલંબન 1885 માં બાલ્મેર દ્વારા હાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમ માટે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું. દૃશ્યમાન ભાગમાં હાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમમાં પાંચ રેખાઓ હોય છે: લાલ, લીલો, વાદળી, વાયોલેટ 1 અને વાયોલેટ 2.

બાલમેરે અનુભવપૂર્વક સ્થાપિત કર્યું કે હાઇડ્રોજનની વર્ણપટ રેખાઓની તરંગલંબાઇ સૂત્ર દ્વારા ખૂબ જ ચોકસાઈ સાથે નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં R એ એક સ્થિર સંખ્યા છે, જેને રાયડબર્ગ કોન્સ્ટન્ટ કહેવાય છે

આર = 10967758 ; сR = 3.29 10 15 1/sec;

n - પૂર્ણાંકો, 3 થી શરૂ થાય છે;

 - તરંગલંબાઇ;

- વેવ નંબર કહેવાય છે:
;

 - ઓસિલેશન આવર્તન;

C એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ છે.

n = 3 ને સૂત્રમાં બદલીને (2) આપણે હાઇડ્રોજનની લાલ રેખા માટે તરંગલંબાઇ મેળવીએ છીએ; n = 4 સાથે - લીલા માટે; n = 5 માટે - વાદળી, વગેરે માટે.

વર્ણપટ રેખાઓની શ્રેણી કે જેના માટે  (અથવા ) એક સૂત્ર દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય તેને વર્ણપટ રેખાઓની શ્રેણી કહેવામાં આવે છે, અને સૂત્ર પોતે સીરીયલ છે.

સૂત્ર (2) દ્વારા વ્યાખ્યાયિત હાઇડ્રોજન રેખાઓની શ્રેણીને બાલ્મર શ્રેણી કહેવામાં આવે છે. તે સ્પેક્ટ્રમના અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગમાં ચાલુ રહે છે. તેમાં કુલ 29 રેખાઓ જોવા મળી હતી (n=3 થી n=31 સુધી).

અન્યો પણ પ્રાપ્ત થયા હતા સીરીયલ સૂત્રોહાઇડ્રોજન રેખાઓ. IN સામાન્ય કેસહાઇડ્રોજન માટે સીરીયલ ફોર્મ્યુલા છે:

લીમેન શ્રેણી n 1 =1 માટે જાણીતી છે, સ્પેક્ટ્રમના અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગમાં રેખાઓ માટે. સ્પેક્ટ્રમના ઇન્ફ્રારેડ ભાગમાં રેખાઓ માટે n 1 = 3 સાથેની પાસચેન શ્રેણી. અન્ય શ્રેણીઓ પણ જાણીતી છે

n 1 = 4, n 1 = 5, n 1 = 6.

આર. રાયડબર્ગે બતાવ્યું કે માત્ર હાઇડ્રોજન જ નહીં, પરંતુ અન્ય તત્વોના રેખા સ્પેક્ટ્રામાં પણ સ્પેક્ટ્રલ શ્રેણી જોવા મળે છે, અને આપેલ શ્રેણીની તમામ રેખાઓની ફ્રીક્વન્સી  સંબંધને સંતોષે છે:

જ્યાં n 1 અને n 2 પૂર્ણાંકો છે, અને n 2 n 1 +1. આપેલ શ્રેણી માટે n 1 છે સતત મૂલ્ય. નંબર n બદલવાથી આપેલ શ્રેણીની બધી રેખાઓ મળે છે. T (n 1) અને T ( n 2) વિધેયોને સ્પેક્ટ્રલ પદો કહેવામાં આવે છે. ડબલ્યુ. રિટ્ઝે રિટ્ઝ સંયોજન સિદ્ધાંત તરીકે ઓળખાતી સ્થિતિની માન્યતા સ્થાપિત કરી: કોઈપણ અણુના કિરણોત્સર્ગની વર્ણપટ રેખાઓની ફ્રીક્વન્સીને બે પદોના તફાવત તરીકે રજૂ કરી શકાય છે; શબ્દોના વિવિધ સંયોજનો કંપોઝ કરીને, વ્યક્તિ આ અણુની વર્ણપટ રેખાઓની તમામ સંભવિત ફ્રીક્વન્સીઝ શોધી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજનની લીલી અને લાલ રેખાઓ માટેના શબ્દો વચ્ચેના તફાવતને ધ્યાનમાં લેતા, આપણને મળે છે:

આર (
-આર (
=R (

પાસચેન શ્રેણીની પ્રથમ હાઇડ્રોજન રેખા. n માં અમર્યાદિત વધારા સાથે, સ્પેક્ટ્રમની તમામ શ્રેણીની ફ્રીક્વન્સીઝ  અનુરૂપ સીમાઓ સાથે જોડાય છે. હાઇડ્રોજન સ્પેક્ટ્રમ શ્રેણીની સીમા ફ્રીક્વન્સીઝ T (n) = .

સામાન્ય કાયદાઓમાંથી શ્રેણીબદ્ધ સૂત્રો મેળવવા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના તમામ પ્રયાસો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિદ્ધાંતપ્રકાશ અસફળ હતો. માત્ર સૂત્રોની વ્યુત્પત્તિ જ નહીં, પણ રેખા સ્પેક્ટ્રાના દેખાવનું એક સરળ ગુણાત્મક વર્ણન પણ જૂના શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રની શક્તિની બહાર હોવાનું બહાર આવ્યું છે, જો કે રધરફોર્ડ દ્વારા પ્રસ્તાવિત એક પરમાણુ મોડેલઅણુની રચના અને મૂળભૂત રીતે સાચી હતી.

વ્યાખ્યા

પ્રકાશ ફેલાવોશૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની આવર્તન () અથવા તરંગલંબાઇ () પર પદાર્થ (n) ના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને કૉલ કરો (ઘણી વખત ઇન્ડેક્સ 0 અવગણવામાં આવે છે):

કેટલીકવાર વિક્ષેપને આવર્તન પર પ્રકાશ તરંગોના તબક્કા વેગ (v) ની અવલંબન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

વિક્ષેપનું જાણીતું પરિણામ એ વિઘટન છે સફેદ પ્રકાશપ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે સ્પેક્ટ્રમમાં. I. ન્યૂટન સૌપ્રથમ તેમના પ્રકાશ વિખેરવાના અવલોકનો રેકોર્ડ કરે છે. વિક્ષેપ એ આવર્તન પર અણુઓના ધ્રુવીકરણની અવલંબનનું પરિણામ છે.

આવર્તન (અથવા તરંગલંબાઇ) પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ગ્રાફિક અવલંબન - વિક્ષેપ વળાંક.

વિક્ષેપ ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોના સ્પંદનોના પરિણામે થાય છે.

પ્રિઝમમાં પ્રકાશનું વિક્ષેપ

જો પ્રકાશનો મોનોક્રોમેટિક બીમ પ્રિઝમને અથડાવે છે, તો જેનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n ની બરાબર હોય છે, એક ખૂણા પર (ફિગ. 1), તો બેવડા વક્રીભવન પછી બીમ મૂળ દિશાથી કોણ દ્વારા વિચલિત થાય છે:

જો ખૂણા A, નાના છે, તેથી સૂત્ર (2) માં અન્ય તમામ ખૂણા નાના છે. આ કિસ્સામાં, પ્રત્યાવર્તનનો નિયમ આ ખૂણાઓની સાઇન્સ દ્વારા નહીં, પરંતુ સીધા જ રેડિયનમાં ખૂણાઓના મૂલ્યો દ્વારા લખી શકાય છે:

તે જાણીને, અમારી પાસે છે:

પરિણામે, પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને કિરણોના વિચલનનો કોણ પ્રિઝમના પ્રત્યાવર્તન કોણના મૂલ્યના સીધા પ્રમાણસર છે:

અને કદ પર આધાર રાખે છે. અને આપણે જાણીએ છીએ કે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તરંગલંબાઇનું કાર્ય છે. તે તારણ આપે છે કે પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી વિવિધ તરંગલંબાઇ ધરાવતા કિરણો દ્વારા વિચલિત કરવામાં આવશે વિવિધ ખૂણા. તે સ્પષ્ટ થઈ જાય છે કે શા માટે સફેદ પ્રકાશનો કિરણ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થશે.

પદાર્થનું વિખેરવું

મૂલ્ય (D) સમાન:

કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવું. તે તરંગલંબાઇના આધારે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના ફેરફારનો દર દર્શાવે છે.

માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પારદર્શક પદાર્થોજેમ જેમ તરંગલંબાઇ ઘટે છે, તેમ તે એકવિધ રીતે વધે છે, જેનો અર્થ છે કે ઘટતી તરંગલંબાઇ સાથે ડીનું મૂલ્ય ચોક્કસ મૂલ્યમાં વધે છે. આ વિક્ષેપ સામાન્ય કહેવાય છે. ઘટના સામાન્ય વિક્ષેપપ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફની કામગીરી માટેનો આધાર બનાવે છે, જેનો ઉપયોગ અભ્યાસ માટે થઈ શકે છે સ્પેક્ટ્રલ રચનાસ્વેતા.

સમસ્યા હલ કરવાના ઉદાહરણો

ઉદાહરણ 1

ઉદાહરણ 2

પ્રકાશ અને રંગ.

ધ્વનિની ઘટનાનો અભ્યાસ કરતી વખતે, અમે દખલગીરીની વિભાવનાથી પરિચિત થયા, જેમાં હકીકત એ છે કે જ્યારે બે સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે સુસંગત તરંગો(એટલે ​​​​કે, સમાન આવર્તન અને સતત તબક્કાના તફાવત સાથેના તરંગો), એક કહેવાતી હસ્તક્ષેપ પેટર્ન રચાય છે, એટલે કે, અવકાશમાં કંપન કંપનવિસ્તારના વિતરણની પેટર્ન જે સમય જતાં બદલાતી નથી..

1802 માં, થોમસ યંગની શોધ થઈ પ્રકાશની દખલબે સ્ત્રોતોમાંથી પ્રકાશ બીમને સંયોજિત કરવાના પ્રયોગના પરિણામે. કારણ કે દખલગીરીની ઘટના માત્ર સહજ છે તરંગ પ્રક્રિયાઓ, પછી યંગના પ્રયોગે અકાટ્ય પુરાવો આપ્યો કે પ્રકાશમાં તરંગ ગુણધર્મો છે.

યંગે માત્ર સાબિત કર્યું નથી કે પ્રકાશ એક તરંગ છે, પણ તરંગલંબાઇ પણ માપી છે. તે પ્રકાશ કે બહાર આવ્યું છે વિવિધ રંગોવિવિધ તરંગ અંતરાલોને અનુરૂપ. સૌથી વધુ મોટા મૂલ્યોલાલ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ: થી . ઉતરતા ક્રમમાં આગળ છે: નારંગી, પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો અને વાયોલેટ. વાયોલેટ પ્રકાશ એ સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઇ છે: થી

કારણ કે તરંગલંબાઇ અને તેમાં ઓસિલેશનની આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ વ્યસ્ત છે પ્રમાણસર નિર્ભરતા, તે સૌથી લાંબી લંબાઈતરંગ સૌથી નાની ઓસિલેશન આવર્તનને અનુલક્ષે છે, અને સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઇ સૌથી વધુ ઓસિલેશન આવર્તનને અનુરૂપ છે. રેડ લાઇટમાં ઓસીલેટીંગ ફ્રીક્વન્સી થી સુધીની છે. વાયોલેટ પ્રકાશ તરંગોમાં થી થી સુધીની ફ્રીક્વન્સી હોય છે.

જંગના સમયમાં તેઓ હજી સુધી યાંત્રિક તરંગો સિવાયના કોઈપણ તરંગો વિશે જાણતા ન હોવાથી, પ્રકાશને યાંત્રિક સ્થિતિસ્થાપક તરંગ તરીકે રજૂ કરવાનું શરૂ થયું, જેના પ્રસાર માટે એક માધ્યમની જરૂર છે. પરંતુ સૂર્ય અને તારાઓમાંથી પ્રકાશ આપણા સુધી પહોંચે છે બાહ્ય અવકાશ, જ્યાં કોઈ પદાર્થ નથી. તેથી, એક વિશિષ્ટ માધ્યમના અસ્તિત્વ વિશે એક પૂર્વધારણા ઊભી થઈ - લ્યુમિનિફરસ ઈથર. જ્યારે 19મી સદીના બીજા દાયકાના અંતમાં. તે બહાર આવ્યું છે કે પ્રકાશ તરંગો ટ્રાંસવર્સ (અને ટ્રાંસવર્સ સ્થિતિસ્થાપક તરંગોમાં જ વિતરિત કરવામાં આવે છે ઘન), તે બહાર આવ્યું છે કે લ્યુમિનિફરસ ઈથર ઘન હોવું જોઈએ, એટલે કે, તારાઓ અને ગ્રહો પ્રતિકારનો સામનો કર્યા વિના ઘન લ્યુમિનિફરસ ઈથરમાં આગળ વધે છે.

શૂન્યાવકાશમાં પણ પ્રચાર કરવા સક્ષમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના અસ્તિત્વ વિશે મેક્સવેલના સિદ્ધાંતનો ઉદભવ, મેક્સવેલના સૈદ્ધાંતિક રીતે પુષ્ટિ થયેલ નિષ્કર્ષ સામાન્ય પ્રકૃતિપ્રકાશ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો, પ્રકાશની જેમ, છે ત્રાંસી તરંગો, શૂન્યાવકાશમાં જેની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ જેટલી હોય છે) "લ્યુમિનિફરસ ઈથર" વિશે વાત કરવાનો અંત લાવે છે. વધુ વિકાસભૌતિકશાસ્ત્રે મેક્સવેલની ધારણાને સમર્થન આપ્યું કે પ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ચોક્કસ અભિવ્યક્તિ છે. દૃશ્યમાન પ્રકાશ- આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની માત્ર એક નાની શ્રેણી છે જે તરંગલંબાઇથી અથવા થી સુધી ફ્રીક્વન્સી સાથે છે. ચાલો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પરના વિષયમાંથી કોષ્ટકનું પુનરાવર્તન કરીએ જેથી આપણે આ શ્રેણીની કલ્પના કરી શકીએ.

તરંગ સિદ્ધાંતતમને પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના સમજાવવા માટે પરવાનગી આપે છે, જે તમને આઠમા ધોરણથી જાણીતી છે, જે 1621 માં ડચ વૈજ્ઞાનિક વિલેબોર્ડ સિનેલિયસ દ્વારા શોધાયેલ છે.

સિનેલિયસની શોધ પછી, કેટલાક વૈજ્ઞાનિકોએ અનુમાન કર્યું કે પ્રકાશનું વક્રીભવન બે માધ્યમોની સીમામાંથી પસાર થતી વખતે તેની ગતિમાં ફેરફારને કારણે થાય છે. આ પૂર્વધારણાની માન્યતા સૈદ્ધાંતિક રીતે ફ્રેન્ચ વકીલ અને ગણિતશાસ્ત્રી પિયર ફર્મેટ (1662માં) અને તેમનાથી સ્વતંત્ર રીતે, ડચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ક્રિશ્ચિયન હ્યુજેન્સ (1690માં) દ્વારા સાબિત કરવામાં આવી હતી. અલગ અલગ રીતેતેઓ સમાન પરિણામ પર આવ્યા છે, જે અમને ઘડવામાં પરવાનગી આપે છે પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદોતમને જાણીતી રીતે:

કિરણની ઘટનાના બિંદુએ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલી ઘટના, વક્રીવર્તી અને લંબરૂપ કિરણો એક જ સમતલમાં રહે છે. આકસ્મિક ખૂણાના સાઈન અને રીફ્રેક્શનના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર આ બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે, જે આ માધ્યમોમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર સમાન છે:

- આ સંબંધિત સૂચકપ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનું વક્રીભવનજ્યારે બીમ પ્રથમ માધ્યમથી બીજામાં પસાર થાય છે, જેમાં પ્રથમ માધ્યમની ઓપ્ટિકલ ઘનતા કરતાં અલગ ઓપ્ટિકલ ઘનતા હોય છે.

જો પ્રકાશ શૂન્યાવકાશમાંથી કોઈપણ માધ્યમમાં પસાર થાય છે, તો આપણે તેની સાથે વ્યવહાર કરીએ છીએ આપેલ માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (), ગુણોત્તર સમાનશૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ:

કોઈપણ પદાર્થના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું મૂલ્ય એક કરતા વધારે હોય છે, જે નીચે આપેલા કોષ્ટકમાંથી જોઈ શકાય છે.

શૂન્યાવકાશમાંથી પદાર્થમાં સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશની ગતિમાં ઘટાડો થવાનું કારણ અણુઓ અને પદાર્થના પરમાણુઓ સાથે પ્રકાશ તરંગની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં રહેલું છે. કેવી રીતે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, માધ્યમની ઓપ્ટિકલ ઘનતા જેટલી વધારે છે અને આ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ ઓછી છે. એટલે કે, માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ અને સંપૂર્ણ સૂચકમાધ્યમનું વક્રીભવન આ માધ્યમના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

બે માધ્યમોની સીમા પર પ્રકાશની ગતિમાં ફેરફાર કેવી રીતે રીફ્રેક્શનને અસર કરે છે તે સમજવા માટે પ્રકાશ બીમ, ચાલો ચિત્ર જોઈએ. આકૃતિમાં પ્રકાશ તરંગ હવા જેવા ઓછા ગાઢ ઓપ્ટિકલ માધ્યમથી વધુ ગાઢ તરફ જાય છે. ઓપ્ટિકલ માધ્યમઉદાહરણ તરીકે, પાણીમાં.

હવામાં પ્રકાશની ગતિ તરંગલંબાઇને અનુરૂપ છે (જેમ જાણીતું છે, તરંગની આવર્તન યથાવત રહે છે, અને તરંગની ગતિ, તેની લંબાઈ અને આવર્તન વચ્ચેનો સંબંધ સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે). પાણીમાં પ્રકાશની ગતિ સમાન છે, અને અનુરૂપ તરંગલંબાઇ સમાન છે.

પ્રકાશ તરંગ એ એક ખૂણા પર બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પરની ઘટના છે.

તરંગ બિંદુ એ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ સુધી પહોંચનાર પ્રથમ છે. સમયાંતરે, બિંદુ, હવામાં સમાન ગતિએ આગળ વધતું, બિંદુ સુધી પહોંચશે. આ સમય દરમિયાન, બિંદુ, પાણીમાં ઝડપે આગળ વધશે, માત્ર બિંદુ સુધી પહોંચશે, તે ટૂંકા અંતરને આવરી લેશે. આ કિસ્સામાં, પાણીમાં કહેવાતા વેવ ફ્રન્ટને હવામાં આગળના ભાગની તુલનામાં ચોક્કસ ખૂણા પર ફેરવવામાં આવશે, અને વેગ વેક્ટર, જે હંમેશા તરંગના આગળના ભાગને લંબરૂપ હોય છે અને તેના પ્રસારની દિશા સાથે એકરુપ હોય છે. ફેરવો, કાટખૂણે પહોંચીને, બે મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર સેટ કરો. પરિણામે, પ્રત્યાવર્તન કોણ ઘટનાના કોણ કરતા ઓછો હશે.

જેમ આપણે જાણીએ છીએ, જ્યારે ત્રિકોણાકારમાંથી પસાર થાય છે કાચ પ્રિઝમ, સફેદ પ્રકાશ માત્ર પ્રિઝમના વિશાળ ભાગ તરફ વિચલિત થતો જ વક્રીવર્તિત થતો નથી, પરંતુ તે તમામ કેસ માટે સમાન રંગની ગોઠવણ સાથે સ્પેક્ટ્રમમાં પણ વિઘટિત થાય છે: લાલ, નારંગી, પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો, વાયોલેટ, સાથે લાલ કિરણ પ્રિઝમની ટોચની સૌથી નજીક છે અને જાંબલી રંગ પ્રિઝમના પાયાની સૌથી નજીક છે. આઠમા ધોરણમાં, અમે કહ્યું કે સફેદ પ્રકાશ જટિલ છે, અને જ્યારે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે સફેદ કિરણમાંથી છૂટા પડેલા રંગીન કિરણો સરળ (મોનોક્રોમેટિક) હોય છે, કારણ કે જ્યારે વિઘટન દરમિયાન મેળવેલા કોઈપણ રંગીન કિરણો પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે રંગ આવા કિરણો બદલાતા નથી. અમે એમ પણ કહ્યું કે સફેદ પ્રકાશ કિરણના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટનનો અર્થ એ છે કે વિવિધ રંગોના કિરણો બે પારદર્શક માધ્યમોની સીમા પર અલગ-અલગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે. તે તારણ આપે છે કે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ માત્ર માધ્યમના ગુણધર્મો પર જ નહીં, પણ પ્રકાશ તરંગની આવર્તન (રંગ) પર પણ આધારિત છે. યાદ રાખવું કે લાલ તરંગની સૌથી નાની આવર્તન તેનાથી અડધી છે સૌથી વધુ આવર્તનમોજા જાંબલી, અને સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થયેલ બીમના પરિણામી રીફ્રેક્શન પેટર્ન સાથે સરખામણી કરતા, અમે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે ઉચ્ચ આવર્તનવાળા તરંગો માટેનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઓછી આવર્તનવાળા તરંગો કરતા વધારે છે. અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એ પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ અને બીજામાં પ્રકાશની ઝડપનો ગુણોત્તર હોવાથી, નિષ્કર્ષ પોતે સૂચવે છે કે માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ પણ પ્રકાશ તરંગની આવર્તન પર આધારિત છે. તેથી, ચાલો આપણે આઠમા ધોરણમાં આપેલ પ્રકાશ વિક્ષેપની વ્યાખ્યાને સહેજ સ્પષ્ટ કરીએ:

પ્રકાશ તરંગની આવર્તન પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને તેમાં પ્રકાશની ગતિની અવલંબનને પ્રકાશ વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે.

ચાલો એક અનુભવ સાથે વસ્તુઓના રંગ વિશે આઠમા ધોરણથી આપણી પાસે જે જ્ઞાન છે તેની પૂર્તિ કરીએ. ચાલો પારદર્શક કાચમાંથી સફેદ પ્રકાશ કિરણ પસાર કરીએ ત્રિકોણાકાર પ્રિઝમજેથી સફેદ સ્ક્રીન પર સ્પેક્ટ્રમનું ચિત્ર દેખાય. ચાલો બંધ કરીએ જમણી બાજુસ્પેક્ટ્રમ કાગળની પટ્ટી લીલો. સ્ટ્રીપનો રંગ ચળકતો લીલો રહેશે અને માત્ર જ્યાં તે હિટ થશે ત્યાં જ શેડ બદલાશે નહીં લીલા કિરણો. સ્પેક્ટ્રમના પીળા ભાગમાં, લીલી કાગળની પટ્ટી તેના રંગને પીળા-લીલામાં બદલશે, અને સ્પેક્ટ્રમના અન્ય ભાગોમાં તે ઘાટા થઈ જશે. આનો અર્થ એ છે કે સ્ટ્રીપને આવરી લેતા પેઇન્ટમાં માત્ર પ્રતિબિંબિત કરવાની ક્ષમતા છે લીલો પ્રકાશઅને અન્ય તમામ રંગોના પ્રકાશને શોષી લે છે.

હાલમાં, સ્પષ્ટ અને તેજસ્વી સ્પેક્ટ્રા મેળવવા માટે, ખાસ ઓપ્ટિકલ સાધનો: સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ્સ. સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ સ્પેક્ટ્રમનો ફોટોગ્રાફ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે - એક સ્પેક્ટ્રોગ્રામ, અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ - આંખ વડે ગ્રાઉન્ડ ગ્લાસ પર પરિણામી સ્પેક્ટ્રમનું અવલોકન કરવા માટે, લેન્સ વડે છબીને વિસ્તૃત કરે છે.

સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ 1815 માં જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી જોસેફ ફ્રેનહોફર દ્વારા વિખેરવાની ઘટનાનો અભ્યાસ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું.

જ્યારે પારદર્શક કાચના પ્રિઝમ દ્વારા સફેદ પ્રકાશના કિરણનું વિઘટન થાય છે, ત્યારે સતત બેન્ડના રૂપમાં સ્પેક્ટ્રમ પ્રાપ્ત થાય છે, જેમાં તમામ રંગો દર્શાવવામાં આવે છે (એટલે ​​કે, તમામ ફ્રીક્વન્સીઝના તરંગો
થી), સરળતાથી એકબીજામાં ફેરવાય છે. આવા સ્પેક્ટ્રમને સતત અને સતત કહેવામાં આવે છે.

સતત સ્પેક્ટ્રમ ઘન અને પ્રવાહીની લાક્ષણિકતા છે વિકિરણ કરતી સંસ્થાઓ, લગભગ હજારો ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાન ધરાવે છે. સતત સ્પેક્ટ્રમ તેજસ્વી વાયુઓ અને વરાળ દ્વારા પણ ઉત્પન્ન થાય છે જો તેઓ ખૂબ ઊંચા સ્તરે હોય ઉચ્ચ દબાણ(એટલે ​​કે, જો તેમના પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળો પૂરતી મજબૂત હોય તો). ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પના ગરમ ફિલામેન્ટ ( ), પીગળેલી ધાતુની ચમકતી સપાટી, મીણબત્તીની જ્યોત. મીણબત્તીની જ્યોતમાં, નાના ગરમ ઘન કણો દ્વારા પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થાય છે, જેમાંના દરેકમાં મોટી રકમઅણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

જો તમે ઓછી ઘનતાવાળા તેજસ્વી વાયુઓનો ઉપયોગ કરો છો, જેમાં અણુઓનો સમાવેશ થાય છે, જેની વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નજીવી રીતે ઓછી હોય છે, અને પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે તાપમાન અથવા વધુ હોય છે, તો સ્પેક્ટ્રમ અલગ દેખાશે. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે એક ભાગ રજૂ કરો છો ટેબલ મીઠું, પછી જ્યોત રંગીન થઈ જશે પીળો, અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ વડે અવલોકન કરાયેલા સ્પેક્ટ્રમમાં, બે નજીકથી અંતરે પીળી રેખાઓ દેખાશે, જે સોડિયમ વરાળના સ્પેક્ટ્રમની લાક્ષણિકતા છે (પ્રભાવ હેઠળ ઉચ્ચ તાપમાન NaCl પરમાણુઓ સોડિયમ અને ક્લોરિન પરમાણુમાં વિઘટિત થાય છે, પરંતુ ક્લોરિન પરમાણુની ગ્લો સોડિયમ પરમાણુની ચમક કરતાં વધુ મુશ્કેલ છે).

અન્ય રાસાયણિક તત્ત્વો ચોક્કસ તરંગલંબાઇની વ્યક્તિગત રેખાઓના વિવિધ સમૂહો ઉત્પન્ન કરે છે. આવા સ્પેક્ટ્રા કહેવામાં આવે છે શાસન કર્યું.

સ્પેક્ટ્રા (સતત અને રેખા બંને) જ્યારે ગરમ પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થાય છે ત્યારે મેળવવામાં આવે છે. ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રા.

ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રા ઉપરાંત, શોષણ સ્પેક્ટ્રા છે. શોષણ સ્પેક્ટ્રા પણ લાઇન કરી શકાય છે.

રેખા શોષણ સ્પેક્ટ્રાજ્યારે પ્રકાશ તેજસ્વી અને ગરમ (પોતાના વાયુઓના તાપમાનની તુલનામાં) સ્ત્રોતમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય છે ત્યારે અલગ અણુઓનો સમાવેશ કરતી ઓછી ઘનતાવાળા વાયુઓ આપો, સતત સ્પેક્ટ્રમ આપે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે સોડિયમ વરાળ ધરાવતા વાસણમાંથી અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવામાંથી પ્રકાશ પસાર કરો છો, જેનું તાપમાન અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા ફિલામેન્ટના તાપમાન કરતા ઓછું હોય છે, તો તે જગ્યાએ લેમ્પ લાઇટના સતત વર્ણપટમાં બે સાંકડી કાળી રેખાઓ દેખાશે. જ્યાં પીળી રેખાઓ સોડિયમ ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમમાં સ્થિત છે. આવું જ થશે રેખા સ્પેક્ટ્રમસોડિયમ શોષણ. એટલે કે, સોડિયમ અણુઓની શોષણ રેખાઓ તેની ઉત્સર્જન રેખાઓને બરાબર અનુરૂપ છે.

ઉત્સર્જન રેખાઓ અને શોષણ રેખાઓનો સંયોગ અન્ય તત્વોના સ્પેક્ટ્રામાં પણ જોઈ શકાય છે.

1859 માં, જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી ગુસ્તાવ કિર્ચહોફે સ્થાપના કરી રેડિયેશન કાયદો(ગણતરી માટે કિર્ચહોફના નિયમો સાથે કિર્ચહોફના રેડિયેશન લોને ગૂંચવશો નહીં ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટઅને રાસાયણિક કાયદોકિર્ચહોફ), જે મુજબ અણુ આ તત્વનીતે જ ફ્રીક્વન્સીઝના પ્રકાશ તરંગોને શોષી લે છે કે જેના પર તેઓ ઉત્સર્જન કરે છે.

દરેક અણુનું સ્પેક્ટ્રમ રાસાયણિક તત્વઅનન્ય, જેના કારણે સ્પેક્ટરલ વિશ્લેષણની પદ્ધતિ દેખાઈ, જે 1859 માં ગુસ્તાવ કિર્ચહોફ અને રોબર્ટ બન્સેન દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી.

સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણતેના રેખા સ્પેક્ટ્રમમાંથી પદાર્થની રાસાયણિક રચના નક્કી કરવા માટેની એક પદ્ધતિ છે.

સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ હાથ ધરવા માટે, અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થને અણુ ગેસ (અણુકૃત) ની સ્થિતિમાં લાવવામાં આવે છે અને તે જ સમયે અણુઓ ઉત્તેજિત થાય છે, એટલે કે, તેમને વધારાની ઊર્જા આપવામાં આવે છે. અણુકરણ અને ઉત્તેજના માટે, ઉચ્ચ-તાપમાનના પ્રકાશ સ્રોતોનો ઉપયોગ થાય છે: જ્યોત અથવા ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ. તેઓ પાઉડર અથવા એરોસોલ (એટલે ​​​​કે હવામાં છાંટવામાં આવેલા દ્રાવણના નાના ટીપાં) ના રૂપમાં અભ્યાસ હેઠળ પદાર્થના નમૂના મૂકે છે. પછી, સ્પેક્ટ્રોગ્રાફનો ઉપયોગ કરીને, પદાર્થ બનાવે છે તે તત્વોના અણુઓના સ્પેક્ટ્રાનો ફોટોગ્રાફ મેળવવામાં આવે છે. હાલમાં, બધા રાસાયણિક તત્વોના સ્પેક્ટ્રાના કોષ્ટકો છે. કોષ્ટકમાં બરાબર એ જ સ્પેક્ટ્રા શોધીને કે જે અભ્યાસ હેઠળના નમૂનાના વિશ્લેષણ દરમિયાન મેળવવામાં આવ્યા હતા, તેઓ શોધી કાઢશે કે તેની રચનામાં કયા રાસાયણિક તત્વો શામેલ છે.

સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ ધાતુશાસ્ત્ર, મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ, પરમાણુ ઉદ્યોગ, ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, પુરાતત્વ, ફોરેન્સિક્સ અને ખગોળશાસ્ત્રમાં થાય છે. ખગોળશાસ્ત્રમાં, સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણની પદ્ધતિ નક્કી કરે છે રાસાયણિક રચનાગ્રહો અને તારાઓનું વાતાવરણ, તારાઓનું તાપમાન અને તેમના ક્ષેત્રોનું ચુંબકીય ઇન્ડક્શન. તારાવિશ્વોના સ્પેક્ટ્રામાં સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓના શિફ્ટના આધારે, તેમની ગતિ નક્કી કરવામાં આવી હતી, જેણે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ વિશે કોઈ નિષ્કર્ષ દોરવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું.

શા માટે દરેક રાસાયણિક તત્વના અણુઓ પાસે સ્પેક્ટ્રલ રેખાઓનો પોતાનો કડક વ્યક્તિગત સમૂહ હોય છે? આપેલ તત્વના વર્ણપટમાં ઉત્સર્જન અને શોષણ રેખાઓ શા માટે એકરૂપ થાય છે? અણુઓના સ્પેક્ટ્રામાં તફાવતનું કારણ શું છે વિવિધ તત્વો? દ્વારા આ પ્રશ્નોના જવાબો આપવામાં આવ્યા હતા ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ, જેના સ્થાપકોમાંના એક ડેનિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી નીલ્સ બોહર હતા.

નીલ્સ બોહર એવા નિષ્કર્ષ પર આવ્યા હતા કે પ્રકાશ પદાર્થના અણુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે, જેના આધારે તેમણે 1913 માં બે ધારણાઓ ઘડી હતી:

અણુ માત્ર વિશિષ્ટ, સ્થિર અવસ્થામાં જ હોઈ શકે છે. દરેક રાજ્ય ચોક્કસ ઉર્જા મૂલ્યને અનુલક્ષે છે - ઊર્જા સ્તર. સ્થિર સ્થિતિમાં હોવાથી, અણુ ઉત્સર્જન કરતું નથી કે શોષી શકતું નથી.

સ્થિર અવસ્થાઓ સ્થિર ભ્રમણકક્ષાને અનુરૂપ હોય છે જેની સાથે ઇલેક્ટ્રોન ખસે છે. સંખ્યાઓ સ્થિર ભ્રમણકક્ષાઅને ઊર્જા સ્તરો(પ્રથમથી શરૂ કરીને) સામાન્ય રીતે સૂચવવામાં આવે છે લેટિન અક્ષરોમાં: , વગેરે. ઓર્બિટલ ત્રિજ્યા, તેમજ ઊર્જા સ્થિર અવસ્થાઓ, કોઈપણ સ્વીકારી શકતા નથી, પરંતુ ચોક્કસ અલગ મૂલ્યો. પ્રથમ ભ્રમણકક્ષા ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીક છે.

પ્રકાશ ફેલાવો

વિખેરી નાખવુંઆવર્તન અથવા તરંગલંબાઇ પર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન છે. વધુ ભૌતિક રીતે, એવું કહેવું આવશ્યક છે કે વિક્ષેપ એ આવર્તન પર તબક્કાના વેગની અવલંબન છે.

વિક્ષેપનું પરિણામ પ્રિઝમ દ્વારા સ્પેક્ટ્રમમાં સફેદ પ્રકાશનું વિઘટન છે. આ ઘટનાન્યૂટને સૌપ્રથમ 1672માં તેની શોધ કરી હતી. કિરણોનો વિચલન કોણ D પ્રિઝમ P ના વક્રીભવન કોણ અને પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક n પર આધાર રાખે છે. પ્રિઝમમાં, વાયોલેટ કિરણો સૌથી વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે, અને લાલ કિરણો સૌથી નબળી રીતે વિચલિત થાય છે. તેથી, વિચલન કોણ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે.

એક પ્રિઝમ, વિખેરણની ઝંખનાની જેમ, એક સ્પેક્ટ્રલ ડિવાઇસ છે, પરંતુ લાલ કિરણો વિખેરાટના રંગમાં ખૂબ જ મજબૂત રીતે અવગણવામાં આવે છે. વિવર્તન જાળીનો ઉપયોગ કરીને, ઘટના પ્રકાશની તરંગલંબાઇ સીધી નક્કી કરો. પ્રિઝમ માત્ર તરંગલંબાઇ પર વિચલન કોણની અવલંબન આપે છે. સંબંધ કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવું. તેણી બતાવે છે તરંગલંબાઇ સાથે માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કેટલી ઝડપથી બદલાય છે. તરંગલંબાઇ જેટલી લાંબી, n નાની; અથવા આવર્તન જેટલી વધારે છે, તેટલું મોટું n.

સૂત્ર (1) માં, જેમ જેમ તરંગલંબાઇ ઘટે છે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધે છે અને તે મુજબ, વિખેર વધે છે. વિક્ષેપની આ વર્તણૂકને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે. શોષણ રેખાઓ અને બેન્ડની નજીક, λ ઘટતા, પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક ઘટે છે, તે મુજબ D ઘટે છે, અને આવા વિક્ષેપને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે.

સ્પેક્ટ્રોમીટરનું સંચાલન સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે.

પદાર્થ સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

પ્રકાશ ફેલાવો

પ્રકાશ ફેલાવોરીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અવલંબન કહેવાય છે nપ્રકાશની આવર્તન v (તરંગલંબાઇ l) પરના પદાર્થો અથવા તબક્કાના વેગની અવલંબન વિપ્રકાશ તરંગો (જુઓ § 154) તેની આવર્તન v. પ્રકાશ ફેલાવાને અવલંબન તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે

પ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે સફેદ પ્રકાશના કિરણના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન થાય છે તે વિક્ષેપનું પરિણામ છે. પ્રકાશના વિક્ષેપના પ્રથમ પ્રાયોગિક અવલોકનો I. ન્યૂટન (1672)ના છે. ચાલો પ્રિઝમમાં પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લઈએ. પ્રકાશના મોનોક્રોમેટિક બીમને પ્રિઝમ પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે પડવા દો n(ફિગ. 268) એક ખૂણા પર 1 . બેવડા વક્રીભવન પછી (પ્રિઝમની ડાબી અને જમણી બાજુએ), બીમ જે એંગલ દ્વારા મૂળ દિશાથી વિચલિત થાય છે.

આકૃતિ પરથી તે અનુસરે છે કે j=(a 1 -b 1)+(a 2 -b 2)=a 1 +a 2 - એ. (185.2)

ચાલો ધારીએ કે ખૂણા એઅને a 1 નાના છે, તો પછી ખૂણા a 2 , b 1 અને b 2 પણ નાના હશે અને આ ખૂણાઓની સાઈનને બદલે, તમે તેમની કિંમતોનો ઉપયોગ કરી શકો છો. તેથી a 1 /b 1 =n, b 2 /a 2 =1/n, અને ત્યારથી b 1 +b 2 = એ,તે

a 2 =b 2 n=n (A -b 1)=n(A-a 1 /n) = nA-a 1 ,

a 1 +a 2 = nA. (185.3)

અભિવ્યક્તિ (185.3) અને (185.2) થી તે તેને અનુસરે છે

j=A(n-1), (185.4)

એટલે કે, પ્રિઝમનો રીફ્રેક્ટિવ કોણ જેટલો મોટો, પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ તેટલો મોટો.

અભિવ્યક્તિ (185.4) પરથી તે અનુસરે છે કે પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે n-1, એ n- તરંગલંબાઇનું કાર્ય, તેથી, પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો વિવિધ ખૂણા પર વિચલિત થશે, એટલે કે, પ્રિઝમની પાછળ સફેદ પ્રકાશનો કિરણ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે, જેનું અવલોકન I. ન્યૂટન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. આમ, પ્રિઝમની મદદથી, તેમજ વિવર્તન જાળીની મદદથી,

સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન કરીને, તેની વર્ણપટની રચના નક્કી કરી શકાય છે.

ચાલો વિચાર કરીએ વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં તફાવત.

1. વિવર્તન ઝીણી ઘટના પ્રકાશને સીધી તરંગલંબાઇમાં વિઘટિત કરે છે (જુઓ (180.3)), તેથી, તરંગલંબાઇ માપેલા ખૂણાઓ (અનુરૂપ મેક્સિમાની દિશામાં) માંથી ગણતરી કરી શકાય છે. પ્રિઝમમાં સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર થાય છે, તેથી, પ્રકાશની તરંગલંબાઇ નક્કી કરવા માટે, તમારે અવલંબન જાણવાની જરૂર છે n=f(l) (185.1).

2. વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં સંયુક્ત રંગો અલગ રીતે સ્થિત છે. (180.3) થી તે અનુસરે છે કે ડિફેક્શનમાં જાળીવાળું કરવું એ ડિફ્લેક્શન એંગલના સાઇનને તરંગલંબાઇના પ્રમાણસર છે. પરિણામે, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કિરણો કરતાં વધુ લાંબી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, તે વિવર્તન ગ્રૅટિંગ દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે. પ્રિઝમ રેફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર કિરણોને સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત કરે છે, જે તમામ પારદર્શક પદાર્થો માટે વધતી તરંગલંબાઇ (ફિગ. 269) સાથે એકવિધ રીતે ઘટે છે. પરિણામે, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કિરણો કરતા નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે, પ્રિઝમ દ્વારા ઓછા મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે.

તીવ્રતા

કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવું,તરંગલંબાઇ સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કેટલી ઝડપથી બદલાય છે તે દર્શાવે છે. ફિગમાંથી. 269 ​​તે અનુસરે છે કે પારદર્શક પદાર્થો માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટતી તરંગલંબાઇ સાથે એકવિધ રીતે વધે છે; તેથી, dn/dl ની તીવ્રતા પણ ઘટતા l સાથે વધે છે.

આવા વિખેરવુંકહેવાય છે સામાન્યનીચે બતાવ્યા પ્રમાણે, વળાંકનો કોર્સ n(l) - વિક્ષેપ વળાંક- શોષણ રેખાઓ અને બેન્ડની નજીક તે અલગ હશે: nઘટતા l સાથે ઘટે છે. l પર n ની અવલંબનમાં આ ભિન્નતા કહેવાય છે અસાધારણ વિક્ષેપ.

ક્રિયા સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સ.તેમના ચોક્કસ ગેરફાયદા હોવા છતાં (ઉદાહરણ તરીકે, કેલિબ્રેશનની જરૂરિયાત, સ્પેક્ટ્રમના જુદા જુદા ભાગોમાં અલગ-અલગ વિક્ષેપ) પ્રકાશની વર્ણપટની રચના નક્કી કરતી વખતે, પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ. આ એટલા માટે છે કારણ કે સારા પ્રિઝમ બનાવવા કરતાં સારા પ્રિઝમ બનાવવું ખૂબ સરળ છે. વિવર્તન gratings. પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સમાં ઉચ્ચ છિદ્ર ગુણોત્તર મેળવવાનું પણ સરળ છે.

પ્રકાશ ફેલાવો

પ્રકાશનું શોષણ.

Bouguer કાયદો

તે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત થયું હતું કે પદાર્થમાંથી પસાર થતો પ્રકાશ શોષાય છે. ખાસ કરીને મજબૂત શોષણ તે તરંગલંબાઇઓ માટે જોવા મળે છે જેની ફ્રીક્વન્સી આપેલ પદાર્થ માટે કુદરતી ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે સુસંગત હોય છે. પ્રકાશની તીવ્રતા કાયદા અનુસાર બદલાય છે:

જ્યાં α - શોષણ ગુણાંક,

હું 0 -ઘટના પ્રકાશની તીવ્રતા,

શોષક સ્તર જાડાઈ.

માઈનસ ચિહ્ન તે દર્શાવે છે dIઅને છે વિરોધી ચિહ્નો, એટલે કે જેમ જેમ શોષક સ્તરની જાડાઈ વધે છે, પ્રસારિત પ્રકાશની તીવ્રતા ઘટે છે.

Bouguer કાયદો

શોષણ ગુણાંક α એ જથ્થો છે પારસ્પરિકઆપેલ પદાર્થમાં પાથ, જેમાંથી પસાર થતાં પ્રકાશ તેની તીવ્રતા ઘટાડે છે ઇએકવાર

જો પ્રકાશ-શોષક પદાર્થ દ્રાવકમાં ઓગળવામાં આવે છે જે આપેલ રંગને શોષી શકતો નથી, તો દ્રાવણનું શોષણ ગુણાંક શોષક પદાર્થની લંબાઈના સીધા પ્રમાણસર હશે, એટલે કે.

દુર્લભ વાયુઓ માટે, શોષણ સ્પેક્ટ્રમ રેખાંકિત છે. માં ગેસ માટે પરમાણુ સ્થિતિશોષણ સ્પેક્ટ્રમ પટ્ટાવાળી છે. ઘન ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે, શોષણ સ્પેક્ટ્રમ ચોક્કસ આવર્તન શ્રેણીમાં સતત હોય છે. ડાઇલેક્ટ્રિક અન્ય તમામ ફ્રીક્વન્સીઝ ટ્રાન્સમિટ કરશે.

પદાર્થમાં પ્રકાશનું વિક્ષેપ. સામાન્ય અને વિસંગત વિક્ષેપ. પ્રકાશ ફેલાવાની સમજૂતી.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ, અને તેથી, પ્રકાશ તરંગ, સાથે પદાર્થની અંદર ફેલાય છે તબક્કો વેગ υ

પદાર્થ પર પ્રકાશ ઘટનાની આવર્તન અથવા તરંગલંબાઇ પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n ની અવલંબનને પ્રકાશ વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે:

n = f(ν); n = f(λ).

તેથી પ્રકાશની તબક્કાની ગતિ એ પ્રકાશની આવર્તન અથવા તરંગલંબાઇનું કાર્ય પણ છે:

υ = f(ν); υ = f(λ).

પ્રકાશ તરંગોના વિક્ષેપનું પરિણામ એ પ્રિઝમમાંથી પસાર થતાં સફેદ પ્રકાશના બીમનું સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન થાય છે. પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રા લાંબા સમયથી લોકો માટે જાણીતા છે, કાચના પ્રિઝમ મનોરંજન માટે પણ વેચવામાં આવતા હતા. આ ઘટનાને ન્યૂટને 6 ફેબ્રુઆરી, 1672ના રોજ રોયલ સાયન્ટિફિક સોસાયટીની મીટિંગમાં સમજાવી હતી, જેમાં “પ્રકાશ અને રંગોનો નવો સિદ્ધાંત” વિષય પર રજૂઆત કરવામાં આવી હતી. આ સંદેશમાં, ન્યૂટને દલીલ કરી હતી કે "રંગોનું સૌથી અદ્ભુત અને અદ્ભુત મિશ્રણ સફેદ પ્રકાશ છે." ન્યૂટને શ્વેત પ્રકાશના ઘટકોના વિક્ષેપમાં વિઘટનની ઘટના (લેટિન ડિસ્પર્સિયોમાંથી - સ્કેટરિંગ) કહેવાય છે. પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રમ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. આ કિસ્સામાં, વિવર્તન સ્પેક્ટ્રાથી વિપરીત, ટૂંકા તરંગો (વાયોલેટ)માંથી પ્રકાશ લાંબા તરંગો (લાલ) કરતાં પ્રિઝમ દ્વારા વધુ વક્રીભવે છે.

પ્રિઝમ પ્રકાશ કિરણોને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n ના મૂલ્યો અનુસાર સ્પેક્ટ્રમમાં ગોઠવે છે, જે તમામ પારદર્શક પદાર્થો માટે વધતી તરંગલંબાઇ સાથે ઘટે છે.

અવલંબન n(ν) અથવા n(λ) બિનરેખીય અને નોનમોનોટોનિક છે. એવા આવર્તન ક્ષેત્રો છે કે જેના માટે n વધતા ν સાથે વધે છે (અથવા, શું સમાન છે, વધતા λ સાથે ઘટે છે). આ આવર્તન રેન્જ માટે નીચેની શરતો પૂરી થાય છે:

.

આ કિસ્સામાં અમે સામાન્ય પ્રકાશ વિક્ષેપ સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ. પ્રકાશમાં પારદર્શક હોય તેવા પદાર્થોમાં સામાન્ય વિક્ષેપ જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સામાન્ય કાચ દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે પારદર્શક હોય છે, અને આ આવર્તન શ્રેણીમાં કાચમાં પ્રકાશનું સામાન્ય વિક્ષેપ જોવા મળે છે. સામાન્ય વિક્ષેપ સાથે, પદાર્થ u માં પ્રકાશ તરંગોનો સમૂહ વેગ<υ.

જો પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક વધતી આવર્તન (અથવા વધતી તરંગલંબાઇ સાથે વધે છે) સાથે ઘટે તો પ્રકાશના વિક્ષેપને વિસંગત કહેવામાં આવે છે, એટલે કે.

.

સામાન્ય કાચમાં, પ્રકાશ તરંગોની અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીમાં વિસંગત વિક્ષેપ જોવા મળે છે. વિસંગત વિક્ષેપ સાથે, જૂથ વેગ એ તબક્કા વેગ u>υ કરતાં વધારે છે.

લોરેન્ટ્ઝ ઇલેક્ટ્રોન થિયરીનો ઉપયોગ કરીને વિક્ષેપની ઘટના સમજાવવામાં આવી છે. આ સિદ્ધાંતમાં, પ્રકાશના વિક્ષેપને ચાર્જ કરેલા કણો સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે ગણવામાં આવે છે જે પદાર્થનો ભાગ છે અને આપેલ તરંગની આવર્તન સાથે તરંગના વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં દબાણયુક્ત ઓસિલેશન કરે છે. જેમ જેમ પ્રકાશ તરંગની આવર્તન ઇલેક્ટ્રોનના કુદરતી ઓસિલેશનની આવર્તનની નજીક આવે છે તેમ, પ્રતિધ્વનિની ઘટના થાય છે, જેના કારણે પ્રકાશનું શોષણ થાય છે. કુદરતી ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સીની હાજરી ν પર n ની અવલંબન તરફ દોરી જાય છે, જે શોષણ બેન્ડની નજીક અને તેમનાથી દૂર (ફિગ. 5.2) બંને પ્રકાશના વિક્ષેપના સમગ્ર માર્ગને દર્શાવે છે. ફિગ માં. 5.2 AB એ રેઝોનન્ટ ફ્રિક્વન્સીની નજીક જોવામાં આવેલ વિસંગત વિક્ષેપનો પ્રદેશ છે, બાકીના પ્રદેશો વિસંગત વિક્ષેપનું વર્ણન કરે છે.

વલણ પદાર્થનું વિક્ષેપ કહેવાય છે.

પ્રકાશનું વિખેરવું મેઘધનુષ્યની ઘટના, કિંમતી પથ્થરો અને સ્ફટિકમાં રંગોની રમત અને અન્ય ઘણી ઘટનાઓ સમજાવે છે. 5. 3. પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ અને પ્રસારણ. પ્રકૃતિમાં શરીરનો રંગ. @

પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ એ એવી ઘટના છે કે જ્યારે પ્રકાશ પ્રથમ માધ્યમથી બીજા માધ્યમ સાથેના ઇન્ટરફેસ પર પડે છે, ત્યારે પદાર્થ સાથે પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રસરી રહેલા પ્રકાશ તરંગના દેખાવમાં પરિણમે છે. બિન-સ્વ-તેજસ્વી શરીર તેમની સપાટી પરથી પ્રકાશના પ્રતિબિંબને કારણે દૃશ્યમાન બને છે. આ ઘટના પ્રકાશના રીફ્રેક્શન અને શોષણની ઘટના સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે.

પ્રતિબિંબિત પ્રકાશની તીવ્રતા ઘટનાના કોણ, કિરણોના ઘટનાના બીમના ધ્રુવીકરણ, બંને માધ્યમોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો પર આધાર રાખે છે અને પ્રતિબિંબ ગુણાંક R: દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જ્યાં I neg એ પ્રતિબિંબિત પ્રકાશની તીવ્રતા છે. પ્રતિબિંબ ગુણાંક હંમેશા એકતા કરતા ઓછો હોય છે. જો ઈન્ટરફેસની સપાટીની ખરબચડી ઘટના પ્રકાશની તરંગલંબાઈની સરખામણીમાં નાની હોય, તો પ્રકાશનું નિયમિત અથવા સ્પેક્યુલર પ્રતિબિંબ થાય છે. જો અનિયમિતતાનું કદ તરંગલંબાઇ સાથે તુલનાત્મક હોય અથવા વધુ હોય, તો પ્રતિબિંબને પ્રસરેલું કહેવામાં આવે છે. સ્પેક્યુલર પ્રતિબિંબ સાથે, પ્રતિબિંબિત બીમનો તબક્કો અચાનક બદલાય છે. ઓપ્ટિકલી ગીચ માધ્યમ પર સામાન્ય ઘટનાઓના કિસ્સામાં, પ્રતિબિંબિત તરંગનો તબક્કો π દ્વારા બદલાય છે. ધાતુઓમાં સૌથી વધુ પરાવર્તનક્ષમતા હોય છે, અને આ અરીસાઓમાં ધાતુયુક્ત સપાટીઓનો ઉપયોગ સમજાવે છે.

પ્રકાશનું પ્રસારણ એ તેના ઘટક મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશનની ફ્રીક્વન્સીઝના સેટ અને તેમની સંબંધિત તીવ્રતાને બદલ્યા વિના માધ્યમ દ્વારા ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનનો માર્ગ છે. ટ્રાન્સમિશન પ્રક્રિયાને ટ્રાન્સમિટન્સ ગુણાંક T દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે શરીરના કદ અને તેની સપાટીની સ્થિતિ તેમજ વર્ણપટની રચના, ઘટનાના કોણ અને રેડિયેશનના ધ્રુવીકરણ પર આધારિત છે:

જ્યાં હું પ્રોપ કરું છું તે પદાર્થ દ્વારા પ્રસારિત પ્રકાશની તીવ્રતા છે. પ્રસારણ પણ હંમેશા એકતા કરતા ઓછું હોય છે. પારદર્શક સંસ્થાઓ પ્રકાશનું શ્રેષ્ઠ પ્રસારણ કરે છે. આમ, સામાન્ય કાચનું પ્રસારણ એકતાની નજીક છે.

ઉપરોક્ત સામગ્રીના આધારે, તમે સમજી શકો છો કે આપણી આસપાસના શરીરનો રંગ શું આધાર રાખે છે. દરેક શરીર, પ્રકાશ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ચોક્કસ તરંગલંબાઇના પ્રકાશને શોષવાની, પ્રસારિત કરવાની અથવા પ્રતિબિંબિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. જો કોઈ શરીર તેના પર પડતા પ્રકાશને સારી રીતે શોષી લે છે, પરંતુ તેને નબળી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે અને પ્રસારિત કરે છે, તો તે કાળો અને અપારદર્શક છે, જેમ કે સૂટ. સફેદ શરીર, તેનાથી વિપરીત, તેમના પર પડતા પ્રકાશને સારી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે, પરંતુ ખરાબ રીતે શોષી લે છે. તમામ અપારદર્શક પદાર્થોનો રંગ નક્કી કરવામાં આવે છે કે શરીર કઈ તરંગલંબાઇ વધુ સારી રીતે પ્રતિબિંબિત કરે છે. જે શરીર માટે લાલ તરંગલંબાઇનું પ્રતિબિંબ ગુણાંક અન્ય તરંગોના પ્રતિબિંબ ગુણાંક કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે તે લાલ હશે, વગેરે. તમામ પારદર્શક સંસ્થાઓનો રંગ નક્કી કરવામાં આવે છે કે શરીર કઈ તરંગલંબાઇ વધુ સારી રીતે પ્રસારિત કરે છે. પારદર્શક શરીર રંગહીન હશે જો તે તમામ રંગોના પ્રકાશને સમાન રીતે શોષી લે અને આમ પ્રસારિત પ્રકાશમાં સફેદ પ્રકાશના વિવિધ ઘટકો વચ્ચેનો ગુણોત્તર ખલેલ ન પહોંચે. જો પારદર્શક શરીરમાં પસંદગીયુક્ત શોષણ હોય, તો તે ચોક્કસ રંગ મેળવે છે. એક પારદર્શક શરીર કે જેના માટે વાયોલેટ તરંગલંબાઇનું ટ્રાન્સમિટન્સ અન્ય તરંગોના ટ્રાન્સમિટન્સ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે તે વાયોલેટ હશે, વગેરે. લાઇટ ફિલ્ટર્સનું ઉત્પાદન આ ગુણધર્મ પર આધારિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, લાલ પ્રકાશનું ફિલ્ટર કાચનું બનેલું છે, જે સૌથી ઓછું શોષી લે છે અને લાલ તરંગલંબાઇના પ્રકાશને સૌથી વધુ સારી રીતે પ્રસારિત કરે છે. જો તમે આવા કાચ પર લીલો અથવા વાદળી પ્રકાશ પાડો છો, તો તે કાળો દેખાશે.

પ્રકાશનો ફેલાવો

પ્રકાશ ફેલાવો એ પ્રસારિત પ્રકાશની આવર્તન (અથવા તરંગલંબાઇ) પર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને કારણે થતી ઓપ્ટિકલ ઘટનાનો સમૂહ છે. જો પ્રકાશનું વક્રીભવન રદબાતલ-દ્રવ્ય ઇન્ટરફેસ પર થાય છે, તો પછી તેઓ તરંગલંબાઇ પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના સંપૂર્ણ મૂલ્યની અવલંબન વિશે વાત કરે છે, એટલે કે.

ત્યારથી

ભિન્નતા માટે ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ શું છે.

જો અંતરાલ Dl=l 2 -l 1 ની બે આત્યંતિક તરંગલંબાઇઓ l 1 અને l 2, પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો n 1 અને n 2 ના મૂલ્યોને અનુરૂપ હોય, તો સરેરાશ વિક્ષેપ નક્કી કરી શકાય છે:

.

(8.6)

પ્રકાશનું વિક્ષેપ. કોચીનું સૂત્ર. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું સામાન્ય અને વિસંગત વિક્ષેપ. વિક્ષેપનો ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત.

પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષક.પોલરાઇઝર (અંગ્રેજી પોલરાઇઝર) એ એક ઉપકરણ છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના પ્રકાર (લંબગોળ અથવા પ્લેન ધ્રુવીકરણ) પર આધાર રાખીને, પોલરાઇઝર્સ વિભાજિત કરવામાં આવે છે

1) રેખીય (પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ લાઇટ)

ધ્રુવીકરણ પ્રિઝમ (દા.ત. આઇસલેન્ડ સ્પારમાંથી નિકોલસ). આ પ્રકારના ઉપકરણો વિવિધ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો (અને, તે મુજબ, ચળવળની જુદી જુદી દિશાઓ) સાથે સ્ફટિકમાં પ્રવેશવા પર પ્રકાશના વિઘટનનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાંથી એક પ્રિઝમ દિવાલમાં ઓલવાઈ જાય છે. અગાઉ ધ્રુવીકરણ માઇક્રોસ્કોપમાં ઉપયોગમાં લેવાતા હતા, હવે તેઓ સસ્તા પોલરોઇડ્સ દ્વારા બદલવામાં આવ્યા છે.

પોલરોઇડ એ કાર્બનિક આધારમાં વિશિષ્ટ ફિલ્મો છે જેમાં ડાઇક્રોઇઝમ (ટૂરમાલાઇન, ક્વિનાઇન આયોડાઇડ સલ્ફેટ) સાથે કો-ઓરિએન્ટેડ સ્ફટિકો હોય છે. આજકાલ પોલેરોઈડનો ઉપયોગ પોલીવિનાઈલ બેઝ પર થાય છે જેમાં ક્વિનાઈન આયોડાઈડ સલ્ફેટના સ્ફટિકો બંધ હોય છે. આવા પોલરોઇડ્સનો ગેરલાભ એ તેમની મર્યાદિત સેવા જીવન છે.

સ્ટેક્સ એ આઇસોટ્રોપિક પદાર્થોની પાતળી પ્લેટોના પેક છે જેમાં પ્લેટોની સીમાઓ પર "વધારે" ઘટક ઓલવાઈ જાય છે.

2) ગોળાકાર (લંબગોળ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ)

આવા પ્રકાશનું ઉત્પાદન કરવા માટે, રેખીય ધ્રુવીકરણ અને અપૂર્ણાંક તરંગલંબાઇ પ્લેટના સંયોજનનો ઉપયોગ થાય છે. ખાસ કરીને, ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ મેળવવા માટે, ક્વાર્ટર-વેવ પ્લેટનો ઉપયોગ થાય છે.

ધ્રુવીકરણ માઇક્રોસ્કોપમાં, પોલરાઇઝર્સનો ઉપયોગ નીચેના ભાગોમાં થાય છે:

નીચલી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું પોલરાઇઝર (પોલરોઇડ), સતત ચાલુ.

ઉપલા ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના વિશ્લેષક (પોલરોઇડ), ખાસ કરીને, ઈન્વેસ્ટમેન્ટ કલરનું નિરીક્ષણ કરવા માટે વપરાય છે. તે ચાલુ અથવા બંધ કરી શકાય છે.

^માલુસનો કાયદો.માલુસનો કાયદો એ ભૌતિક કાયદો છે જે ઘટના પ્રકાશના ધ્રુવીકરણ પ્લેન અને ધ્રુવીકરણ વચ્ચેના કોણ φ પરના ધ્રુવીકરણમાંથી પસાર થયા પછી રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની તીવ્રતાની અવલંબનને વ્યક્ત કરે છે. જ્યાં I0 એ ધ્રુવીકરણ પર પ્રકાશની ઘટનાની તીવ્રતા છે, I એ પોલરાઇઝરમાંથી બહાર નીકળતા પ્રકાશની તીવ્રતા છે, ka એ પોલરાઇઝરનું ટ્રાન્સમિટન્સ છે. અલગ (બિન-રેખીય) ધ્રુવીકરણ સાથેના પ્રકાશને બે રેખીય ધ્રુવીકરણ ઘટકોના સરવાળા તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, જેમાંના દરેકને માલુસનો નિયમ લાગુ પડે છે. માલુસના કાયદા અનુસાર, પ્રસારિત પ્રકાશની તીવ્રતા તમામ ધ્રુવીકરણ ઉપકરણોમાં ગણવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ધ્રુવીકરણ ફોટોમીટર અને સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરમાં. પ્રતિબિંબ નુકશાન, જે φ પર આધાર રાખે છે અને માલુસ કાયદા દ્વારા ધ્યાનમાં લેવામાં આવતા નથી, તે વધુમાં નક્કી કરવામાં આવે છે.

^12. પ્રકાશનું વિક્ષેપ. કોચીનું સૂત્ર. સામાન્ય અને વિસંગત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વિક્ષેપ. વિક્ષેપનો ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત. પ્રકાશનું વિક્ષેપ (પ્રકાશનું વિઘટન) એ પ્રકાશની આવર્તન (અથવા તરંગલંબાઇ) (આવર્તન વિક્ષેપ) પર પદાર્થના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને કારણે થતી ઘટના છે, અથવા, તે જ વસ્તુ, તબક્કાની ગતિની અવલંબન. તરંગલંબાઇ (અથવા આવર્તન) પરના પદાર્થમાં પ્રકાશ. તે 1672 ની આસપાસ ન્યુટન દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે શોધાયું હતું, જો કે સૈદ્ધાંતિક રીતે ખૂબ જ સારી રીતે પછીથી સમજાવવામાં આવ્યું હતું.

અવકાશી વિક્ષેપ એ તરંગ વેક્ટર પરના માધ્યમના ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ટેન્સરની અવલંબન છે. આ અવલંબન અવકાશી ધ્રુવીકરણ અસરો તરીકે ઓળખાતી અસંખ્ય ઘટનાઓનું કારણ બને છે.

પ્રિઝમ (ન્યૂટનનો પ્રયોગ)માંથી પસાર થતી વખતે સફેદ પ્રકાશનું વિઘટન એ વિક્ષેપના સૌથી સ્પષ્ટ ઉદાહરણોમાંનું એક છે. વિખેરવાની ઘટનાનો સાર એ પારદર્શક પદાર્થમાં વિવિધ તરંગલંબાઇ સાથે પ્રકાશ કિરણોના પ્રસારની અસમાન ગતિ છે - એક ઓપ્ટિકલ માધ્યમ (જ્યારે વેક્યૂમમાં પ્રકાશની ગતિ હંમેશા સમાન હોય છે, તરંગલંબાઇ અને તેથી રંગને ધ્યાનમાં લીધા વિના). સામાન્ય રીતે, તરંગની આવર્તન જેટલી ઊંચી હોય છે, તે માધ્યમનો પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક વધારે હોય છે અને તેમાં પ્રકાશની ગતિ ઓછી હોય છે:

લાલ રંગમાં માધ્યમમાં મહત્તમ ઝડપ અને વક્રીભવનની લઘુત્તમ ડિગ્રી હોય છે,

વાયોલેટ રંગમાં માધ્યમમાં પ્રકાશની ન્યૂનતમ ગતિ હોય છે અને પ્રત્યાવર્તનની મહત્તમ ડિગ્રી હોય છે.

જો કે, કેટલાક પદાર્થોમાં (ઉદાહરણ તરીકે, આયોડિન વરાળ), એક વિસંગત વિક્ષેપ અસર જોવા મળે છે, જેમાં વાદળી કિરણો લાલ કરતાં ઓછા વક્રીભવન થાય છે, જ્યારે અન્ય કિરણો પદાર્થ દ્વારા શોષાય છે અને અવલોકનને દૂર કરે છે. વધુ કડક રીતે કહીએ તો, વિસંગત વિક્ષેપ વ્યાપક છે, ઉદાહરણ તરીકે, તે શોષણ રેખાઓની નજીકની ફ્રીક્વન્સીઝ પર લગભગ તમામ વાયુઓમાં જોવા મળે છે, પરંતુ આયોડિન વરાળમાં તે ઓપ્ટિકલ શ્રેણીમાં નિરીક્ષણ માટે તદ્દન અનુકૂળ છે, જ્યાં તેઓ પ્રકાશને ખૂબ જ મજબૂત રીતે શોષી લે છે.

પ્રકાશના વિક્ષેપથી સફેદ પ્રકાશની સંયુક્ત પ્રકૃતિને તદ્દન ખાતરીપૂર્વક દર્શાવવાનું પ્રથમ વખત શક્ય બન્યું. શ્વેત પ્રકાશ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે કારણ કે તેમાંથી વિવર્તન જાળી અથવા પ્રતિબિંબ પસાર થાય છે (આ વિખેરવાની ઘટના સાથે સંબંધિત નથી, પરંતુ વિવર્તનની પ્રકૃતિ દ્વારા સમજાવાયેલ છે). વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રા કંઈક અંશે અલગ છે: પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રમ લાલ ભાગમાં સંકુચિત અને વાયોલેટમાં વિસ્તરેલ છે અને તરંગલંબાઈના ઉતરતા ક્રમમાં ગોઠવાયેલ છે: લાલથી વાયોલેટ સુધી; સામાન્ય (વિવર્તન) સ્પેક્ટ્રમ તમામ ક્ષેત્રોમાં એકસમાન છે અને તરંગલંબાઇને વધારવાના ક્રમમાં ગોઠવાયેલ છે: વાયોલેટથી લાલ સુધી.

પ્રકાશના વિક્ષેપ સાથે સામ્યતા દ્વારા, તરંગલંબાઇ (અથવા આવર્તન) પર અન્ય કોઈપણ પ્રકૃતિના તરંગોના પ્રસારની અવલંબનની સમાન ઘટનાને વિક્ષેપ પણ કહેવામાં આવે છે. આ કારણોસર, ઉદાહરણ તરીકે, વિક્ષેપ કાયદો શબ્દ, આવર્તન અને તરંગ સંખ્યાને જોડતા જથ્થાત્મક સંબંધના નામ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, તે માત્ર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગને જ નહીં, પરંતુ કોઈપણ તરંગ પ્રક્રિયાને લાગુ પડે છે.

વિક્ષેપ એ હકીકતને સમજાવે છે કે વરસાદ પછી મેઘધનુષ્ય દેખાય છે (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, હકીકત એ છે કે મેઘધનુષ બહુ રંગીન છે અને સફેદ નથી).

વિક્ષેપ એ રંગીન વિકૃતિઓનું કારણ છે - ફોટોગ્રાફિક અને વિડિયો લેન્સ સહિત ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના વિક્ષેપોમાંથી એક. કોચી તરંગલંબાઇ પર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન વ્યક્ત કરતા સૂત્ર પર આવ્યા: જ્યાં:

λ - વેક્યુમમાં તરંગલંબાઇ;

a, b, c, … એ સ્થિરાંકો છે, જેનાં મૂલ્યો દરેક પદાર્થ માટે પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવા જોઈએ. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, તમે તમારી જાતને Cauchy ફોર્મ્યુલાની પ્રથમ બે શરતો સુધી મર્યાદિત કરી શકો છો. મેઘધનુષ્ય, જેના રંગો વિખરાઈને કારણે છે, તે સંસ્કૃતિ અને કલાની મુખ્ય છબીઓમાંની એક છે. પ્રકાશના વિક્ષેપ માટે આભાર, હીરા અને અન્ય પારદર્શક પાસાવાળી વસ્તુઓ અથવા સામગ્રીના પાસાઓ પર રંગીન "પ્રકાશનો રમત" અવલોકન કરવું શક્ય છે.

એક અથવા બીજી રીતે, જ્યારે પ્રકાશ લગભગ કોઈપણ પારદર્શક વસ્તુઓમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે મેઘધનુષ્યની અસરો ઘણી વાર જોવા મળે છે. કલામાં તેઓને ખાસ કરીને તીવ્ર અને ભાર આપી શકાય છે.

^ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું સામાન્ય અને વિસંગત વિક્ષેપ.પ્રકાશ વિક્ષેપ એ પ્રકાશ તરંગની આવર્તન પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન છે આ અવલંબન રેખીય નથી અને મોનોટોનિક નથી. મૂલ્ય ν ના પ્રદેશો જેમાં પ્રકાશના સામાન્ય વિક્ષેપને અનુરૂપ હોય છે (વધતી આવર્તન સાથે ν વક્રીવર્તી સૂચકાંક n વધે છે). પ્રકાશમાં પારદર્શક હોય તેવા પદાર્થોમાં સામાન્ય વિક્ષેપ જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સામાન્ય કાચ દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે પારદર્શક હોય છે, અને આ આવર્તન પ્રદેશમાં કાચમાં પ્રકાશનું સામાન્ય વિક્ષેપ હોય છે. મોનોક્રોમેટર્સના ગ્લાસ પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશનું "વિઘટન" સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે. ભિન્નતાને વિસંગતતા કહેવામાં આવે છે જો અથવા એટલે કે. જેમ જેમ આવર્તન ν વધે છે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n ઘટે છે. આપેલ માધ્યમમાં તીવ્ર પ્રકાશ શોષણના બેન્ડને અનુરૂપ આવર્તન પ્રદેશોમાં વિસંગતતા જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સામાન્ય કાચ સ્પેક્ટ્રમના ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગોમાં વિસંગત વિક્ષેપ દર્શાવે છે.

^ઇલેક્ટ્રોનિક ડિસ્પરશન થિયરી.વિક્ષેપનો શાસ્ત્રીય ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ અણુ બનાવે છે તેવા ઇલેક્ટ્રોનના બળજબરીપૂર્વકના ઓસિલેશનના પરિણામે પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લે છે.

^13. થર્મલ રેડિયેશન. પદાર્થની ઉત્સર્જન અને શોષક ક્ષમતાઓ અને તેમનો સંબંધ. સંપૂર્ણ કાળો શરીર. કિર્ચહોફનો કાયદો. થર્મલ રેડિયેશન અથવા રેડિયેશન એ તેમની થર્મલ ઊર્જાને કારણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વરૂપમાં એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર છે. થર્મલ રેડિયેશન મુખ્યત્વે સ્પેક્ટ્રમના ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં આવે છે, એટલે કે, 0.74 માઇક્રોનથી 1000 માઇક્રોન સુધીની તરંગલંબાઇ પર. તેજસ્વી ગરમીના વિનિમયની એક વિશિષ્ટ વિશેષતા એ છે કે તે માત્ર કોઈપણ માધ્યમમાં જ નહીં, પણ શૂન્યાવકાશમાં પણ સ્થિત સંસ્થાઓ વચ્ચે હાથ ધરવામાં આવી શકે છે.

થર્મલ રેડિયેશનનું ઉદાહરણ અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવામાંથી પ્રકાશ છે.

એકદમ બ્લેક બોડીના માપદંડને પૂર્ણ કરતી ઑબ્જેક્ટના થર્મલ રેડિયેશનની શક્તિનું વર્ણન સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદા દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે.

શરીરની ઉત્સર્જન અને શોષક ક્ષમતાઓ વચ્ચેનો સંબંધ કિર્ચહોફના રેડિયેશન કાયદા દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યો છે.

થર્મલ રેડિયેશન એ થર્મલ એનર્જી ટ્રાન્સફરના ત્રણ પ્રાથમિક પ્રકારોમાંથી એક છે (થર્મલ વાહકતા અને સંવહન ઉપરાંત).

સંતુલન વિકિરણ એ થર્મલ રેડિયેશન છે જે પદાર્થ સાથે થર્મોડાયનેમિક સંતુલનમાં હોય છે. થર્મલ રેડિયેશન શૂન્યથી અનંત સુધીના સમગ્ર આવર્તન સ્પેક્ટ્રમમાં થાય છે

થર્મલ રેડિયેશનની તીવ્રતા સમગ્ર ફ્રીક્વન્સીમાં અસમાન હોય છે અને ચોક્કસ આવર્તન પર ઉચ્ચારણ મહત્તમ હોય છે

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, થર્મલ રેડિયેશનની કુલ તીવ્રતા વધે છે

વધતા તાપમાન સાથે, કિરણોત્સર્ગ મહત્તમ ઉચ્ચ આવર્તન (ટૂંકી તરંગલંબાઇ) તરફ વળે છે.

થર્મલ રેડિયેશન શરીરની તેમની એકત્રીકરણની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના લાક્ષણિકતા છે

થર્મલ રેડિયેશનની એક વિશિષ્ટ મિલકત એ રેડિયેશનની સંતુલન પ્રકૃતિ છે. આનો અર્થ એ છે કે જો આપણે શરીરને થર્મલી ઇન્સ્યુલેટેડ વાસણમાં મૂકીએ, તો શોષિત ઊર્જાની માત્રા હંમેશા ઉત્સર્જિત ઊર્જાની માત્રા જેટલી જ હશે. એકદમ કાળું શરીર- થર્મોડાયનેમિક્સમાં વપરાતું ભૌતિક આદર્શીકરણ, એક એવું શરીર જે તેના પર તમામ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ઘટનાને તમામ શ્રેણીઓમાં શોષી લે છે અને કંઈપણ પ્રતિબિંબિત કરતું નથી. નામ હોવા છતાં, સંપૂર્ણ કાળો પદાર્થ પોતે કોઈપણ આવર્તનના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે અને દૃષ્ટિની રંગ ધરાવે છે. એકદમ કાળા શરીરનું રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમ તેના તાપમાન દ્વારા જ નક્કી થાય છે.

સામાન્ય રીતે કોઈપણ (ગ્રે અને રંગીન) શરીરના થર્મલ રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમના પ્રશ્નમાં એકદમ કાળા શરીરનું મહત્વ, તે હકીકત ઉપરાંત તે સૌથી સરળ બિન-તુચ્છ કેસનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, તે હકીકતમાં પણ રહેલું છે કે પ્રશ્ન કોઈપણ રંગ અને પ્રતિબિંબ ગુણાંકના શરીરના સંતુલન થર્મલ રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમને ક્લાસિકલ થર્મોડાયનેમિક્સની પદ્ધતિઓ દ્વારા એકદમ કાળા શરીરના રેડિયેશનના પ્રશ્નમાં ઘટાડવામાં આવે છે (અને ઐતિહાસિક રીતે આ 19મી સદીના અંત સુધીમાં થઈ ચૂક્યું હતું, જ્યારે એકદમ કાળા શરીરના રેડિયેશનની સમસ્યા સામે આવી).

સૌથી કાળા વાસ્તવિક પદાર્થો, ઉદાહરણ તરીકે, સૂટ, દૃશ્યમાન તરંગલંબાઇની શ્રેણીમાં 99% જેટલા કિરણોત્સર્ગ (એટલે ​​​​કે, તેમની પાસે 0.01 નું અલ્બેડો છે) શોષી લે છે, પરંતુ તેઓ ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનને વધુ ખરાબ રીતે શોષી લે છે. સૂર્યમંડળના શરીરોમાં, સૂર્યમાં એકદમ કાળા શરીરના ગુણધર્મો છે. કિર્ચહોફનો રેડિયેશન કાયદો- 1859 માં જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી કિર્ચહોફ દ્વારા સ્થાપિત ભૌતિક કાયદો.

તેની આધુનિક રચનામાં, કાયદો નીચે મુજબ વાંચે છે:

કોઈપણ શરીરની ઉત્સર્જન ક્ષમતા અને તેની શોષણ ક્ષમતાનો ગુણોત્તર આપેલ તાપમાને આપેલ આવર્તન માટે તમામ સંસ્થાઓ માટે સમાન હોય છે અને તે તેમના આકાર અને રાસાયણિક પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી. તે જાણીતું છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ચોક્કસ શરીર પર પડે છે, ત્યારે તેનો ભાગ પ્રતિબિંબિત થાય છે, ભાગ શોષાય છે અને ભાગ પ્રસારિત થઈ શકે છે. આપેલ આવર્તન પર શોષાયેલા કિરણોત્સર્ગના અપૂર્ણાંકને શરીરની શોષકતા કહેવામાં આવે છે. બીજી બાજુ, દરેક ગરમ શરીર શરીરની ઉત્સર્જનક્ષમતા તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ નિયમ અનુસાર ઊર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.

જ્યારે એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં જતા હોય ત્યારે તેના મૂલ્યો અને મોટા પ્રમાણમાં બદલાઈ શકે છે, જો કે, કિર્ચહોફના કિરણોત્સર્ગના નિયમ અનુસાર, ઉત્સર્જન અને શોષણ ક્ષમતાઓનો ગુણોત્તર શરીરની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી અને તે આવર્તનનું સાર્વત્રિક કાર્ય છે ( તરંગલંબાઇ) અને તાપમાન: વ્યાખ્યા મુજબ, એકદમ બ્લેક બોડી તેના પરની તમામ કિરણોત્સર્ગની ઘટનાઓને શોષી લે છે, એટલે કે તેના માટે = 1. તેથી, કાર્ય સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદા દ્વારા વર્ણવેલ એકદમ કાળા શરીરની ઉત્સર્જન સાથે સુસંગત છે, જેના પરિણામે કોઈપણ શરીરની ઉત્સર્જન માત્ર તેની શોષણ ક્ષમતાઓના આધારે શોધી શકાય છે.

વાસ્તવિક શરીરમાં એકતા કરતાં ઓછી શોષણ ક્ષમતા હોય છે, અને તેથી તે સંપૂર્ણપણે કાળા શરીર કરતાં ઓછી ઉત્સર્જન ક્ષમતા ધરાવે છે. જે શરીરની શોષણ ક્ષમતા આવર્તન પર આધારિત નથી તેમને ગ્રે કહેવાય છે. તેમના સ્પેક્ટ્રમનો દેખાવ એકદમ કાળા શરીર જેવો જ છે. સામાન્ય કિસ્સામાં, શરીરની શોષણ ક્ષમતા આવર્તન અને તાપમાન પર આધારિત છે, અને તેમનું વર્ણપટ એકદમ કાળા શરીરના સ્પેક્ટ્રમથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે. વિવિધ સપાટીઓની ઉત્સર્જનનો અભ્યાસ સૌપ્રથમ સ્કોટિશ વૈજ્ઞાનિક લેસ્લી દ્વારા તેમની પોતાની શોધ - લેસ્લી ક્યુબનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો.

^14. રેલે-જીન્સ ફોર્મ્યુલા. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો. વિઅનનો વિસ્થાપનનો કાયદો.રેલે-જીન્સ કાયદો - એકદમ બ્લેક બોડીની સંતુલન રેડિયેશન ડેન્સિટી માટે અને એકદમ બ્લેક બોડીની ઉત્સર્જન માટે રેલે-જીન્સ રેડિયેશન કાયદો, જે રેલે અને જીન્સ દ્વારા શાસ્ત્રીય આંકડાઓના માળખામાં પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યો હતો (પ્રમેય સ્વતંત્રતાની ડિગ્રી પર ઊર્જાનું સમાન વિતરણ અને અનંત-પરિમાણીય ગતિશીલ સિસ્ટમ તરીકે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનો વિચાર). સ્પેક્ટ્રમના નીચા-આવર્તન ભાગનું યોગ્ય રીતે વર્ણન કર્યું, મધ્યમ ફ્રીક્વન્સીઝ પર તે પ્રયોગ સાથે તીવ્ર વિસંગતતા તરફ દોરી જાય છે, અને ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર તે વાહિયાત પરિણામ તરફ દોરી જાય છે (નીચે જુઓ), જેનો અર્થ શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રની અસંતોષકારક પ્રકૃતિ છે. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો.સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો બ્લેક બોડી રેડિયેશનનો કાયદો છે. તેના તાપમાન પર એકદમ કાળા શરીરની રેડિયેશન પાવરની અવલંબન નક્કી કરે છે. કાયદાનું નિવેદન: એકદમ કાળા શરીરની રેડિયેશન શક્તિ સપાટીના વિસ્તાર અને શરીરના તાપમાનની ચોથી શક્તિના સીધા પ્રમાણસર છે:

વિઅનનો વિસ્થાપનનો કાયદો.વિએનનો વિસ્થાપનનો નિયમ તરંગલંબાઇની અવલંબન આપે છે કે જેના પર બ્લેક બોડીની ઊર્જાનો રેડિયેશન ફ્લક્સ બ્લેક બોડીના તાપમાન પર મહત્તમ પહોંચે છે. λmax = b/T ≈ 0.002898 m K × T −1 (K),

જ્યાં T એ તાપમાન છે અને λmax એ મહત્તમ તીવ્રતા સાથે તરંગલંબાઇ છે. ગુણાંક b, જેને Wien અચળ કહેવાય છે, SI સિસ્ટમમાં તેનું મૂલ્ય 0.002898 mK છે.

પ્રકાશ આવર્તન υ (હર્ટ્ઝમાં) માટે, વિએનના વિસ્થાપન કાયદાનું સ્વરૂપ છે જ્યાં

α ≈ 2.821439… Hz/K - સ્થિર મૂલ્ય,

k - બોલ્ટ્ઝમેન સતત,

h - પ્લાન્કનો કોન્સ્ટન્ટ,

ટી - તાપમાન (કેલ્વિન્સમાં).

^15. રેડિયેશનના શાસ્ત્રીય સિદ્ધાંતની મર્યાદાઓ. પ્લાન્કનું સૂત્ર. પ્લાન્કનું સૂત્ર એ બ્લેક બોડી રેડિયેશનની સ્પેક્ટ્રલ પાવર ડેન્સિટી માટેની અભિવ્યક્તિ છે, જે મેક્સ પ્લાન્ક દ્વારા મેળવવામાં આવી હતી. કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા ઘનતા માટે: રેલે-જીન્સ સૂત્ર સંતોષકારક રીતે માત્ર લાંબા-તરંગના પ્રદેશમાં જ રેડિયેશનનું વર્ણન કરે છે તે સ્પષ્ટ થયા પછી પ્લાન્કનું સૂત્ર પ્રાપ્ત થયું હતું. સૂત્ર મેળવવા માટે, પ્લાન્કે 1900 માં એવી ધારણા કરી હતી કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ઊર્જાના વ્યક્તિગત ભાગો (ક્વોન્ટા) ના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જિત થાય છે, જેની તીવ્રતા અભિવ્યક્તિ દ્વારા કિરણોત્સર્ગની આવર્તન સાથે સંબંધિત છે: અનુપ્રમાણતા ગુણાંકને પછીથી કહેવામાં આવતું હતું. પ્લાન્કનો સ્થિરાંક, = 1.054 10−27 અર્ગ વિથ. એકદમ બ્લેક બોડી માટે વ્યુત્પત્તિ, આવર્તન સાથે કંપનની સરેરાશ ઉર્જા માટે અભિવ્યક્તિ ω અભિવ્યક્તિ દ્વારા આપવામાં આવે છે: જ્યાં ћ એ પ્લાન્કનો સ્થિરાંક છે, k એ બોલ્ટ્ઝમેનનો સ્થિરાંક છે. ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશમાં સ્થાયી તરંગોની સંખ્યા સમાન છે:

પદાર્થ સાથે પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. પ્રકાશનું વિક્ષેપ અને શોષણ. સામાન્ય અને વિસંગત વિક્ષેપ. Bouguer-લેમ્બર્ટ કાયદો.

પ્રકાશ ફેલાવોપ્રકાશની આવર્તન ω (અથવા તરંગલંબાઇ λ) પર પદાર્થ n ના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનની ઘટનાને કૉલ કરો:

પ્રિઝમમાંથી પસાર થતાં સફેદ પ્રકાશના બીમના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન થાય છે તે પ્રકાશના વિક્ષેપનું પરિણામ છે. કાચના પ્રિઝમમાં પ્રકાશના વિક્ષેપનો પ્રથમ પ્રાયોગિક અભ્યાસ I. ન્યૂટન દ્વારા 1672માં કરવામાં આવ્યો હતો.

પ્રકાશ ફેલાવોકહેવાય છે સામાન્યજો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધતી આવર્તન સાથે એકવિધ રીતે વધે છે (વધતી તરંગલંબાઇ સાથે ઘટે છે); અન્યથા વિચલન કહેવાય છે અસામાન્ય, ફિગ.1.

તીવ્રતા

કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવુંઅને તરંગલંબાઇમાં ફેરફાર સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફારના દરને દર્શાવે છે.

સામાન્ય પ્રકાશ વિક્ષેપ એ પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશના શોષણની બેન્ડ અથવા રેખાઓથી દૂર જોવા મળે છે, વિસંગત - બેન્ડ્સ અથવા શોષણની રેખાઓની અંદર.

ચાલો પ્રિઝમમાં પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લઈએ, ફિગ. 2.

પ્રકાશના મોનોક્રોમેટિક બીમને પારદર્શક પ્રિઝમ પર રીફ્રેક્ટિવ એન્ગલ θ અને રિફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ n α 1 કોણ પર પડવા દો. ડબલ ડિફ્લેક્શન પછી (પ્રિઝમના ડાબા અને જમણા ચહેરા પર), બીમ φ કોણ દ્વારા મૂળ દિશાથી વિચલિત થાય છે. ભૌમિતિક પરિવર્તનોથી તે તેને અનુસરે છે

તે પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ વધારે છે, પ્રિઝમ પદાર્થનો વક્રીવર્તક કોણ અને પ્રિઝમ પદાર્થનો વક્રીભવન સૂચકાંક વધારે છે. n = f(λ) હોવાથી, પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો જુદા જુદા ખૂણા પર વિચલિત થશે, એટલે કે. પ્રિઝમ પર સફેદ પ્રકાશની ઘટનાનો કિરણ, પ્રિઝમની પાછળ, સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે, જે ન્યૂટને પ્રથમ અવલોકન કર્યું હતું. આનો અર્થ એ છે કે પ્રિઝમની મદદથી, તેમજ વિવર્તન જાળીની મદદથી, પ્રકાશને સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત કરીને, તેની વર્ણપટની રચના નક્કી કરવી શક્ય છે.

તે યાદ રાખવું જોઈએ કે વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં ઘટકોના રંગો અલગ રીતે સ્થિત છે. વિવર્તન સ્પેક્ટ્રમમાં, ડિફ્લેક્શન એંગલની સાઈન તરંગલંબાઈના પ્રમાણસર હોય છે, તેથી, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કરતા લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે, તે વિવર્તન ગ્રૅટિંગ દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે. પ્રિઝમમાં, સામાન્ય વિક્ષેપ સાથેના તમામ પારદર્શક પદાર્થો માટે, તરંગલંબાઇ વધવા સાથે વક્રીવર્તન સૂચકાંક n ઘટે છે, તેથી લાલ કિરણો વાયોલેટ કિરણો કરતાં ઓછા પ્રિઝમ દ્વારા વિચલિત થાય છે.

ક્રિયા સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોમીટર, વ્યાપકપણે વર્ણપટમાં વપરાય છે

પદાર્થ સાથે પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામોમાંનું એક તેનું વિક્ષેપ છે.

પ્રકાશ ફેલાવો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અવલંબન કહેવાય છેn આવર્તનમાંથી પદાર્થોν (તરંગલંબાઇλ) પ્રકાશ અથવા તેમની આવર્તન પર પ્રકાશ તરંગોની તબક્કાની ગતિની અવલંબન.

પ્રકાશ ફેલાવાને અવલંબન તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે:

પ્રિઝમ (ફિગ. 10.1) માંથી પસાર થતાં સફેદ પ્રકાશના બીમના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટનનું પરિણામ છે. પ્રથમ પ્રાયોગિક અવલોકનો I. ન્યૂટન દ્વારા 1672 માં પ્રકાશનું વિક્ષેપ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. તેમણે કોર્પસકલ્સના સમૂહમાં તફાવત દ્વારા આ ઘટનાને સમજાવી.

ચાલો પ્રિઝમમાં પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લઈએ. પ્રકાશના મોનોક્રોમેટિક બીમને પ્રિઝમ પર પડવા દો રીફ્રેક્ટિવ કોણ એઅને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n(ફિગ. 10.2) એક ખૂણા પર.

ચોખા. 10.1	ચોખા. 10.2

બેવડા વક્રીભવન પછી (પ્રિઝમની ડાબી અને જમણી બાજુએ), બીમ મૂળ દિશાથી φ કોણ વડે વક્રીભવન થાય છે. ફિગમાંથી. તે તેને અનુસરે છે

ચાલો ધારીએ કે ખૂણા એઅને નાના હોય, તો ખૂણા , , પણ નાના હશે અને આ ખૂણાઓની સાઈનને બદલે, તમે તેમના મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરી શકો છો. તેથી, , અને કારણ કે , પછી અથવા.

તે તેને અનુસરે છે

તે પ્રિઝમનો રીફ્રેક્ટિવ કોણ જેટલો મોટો, પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ એટલો મોટો..

અભિવ્યક્તિ (10.1.1) પરથી તે અનુસરે છે કે પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પર આધાર રાખે છે n, એ nતરંગલંબાઇનું કાર્ય છે, તેથી વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી જુદા જુદા ખૂણા પર વિચલિત થાય છે. પ્રિઝમની પાછળ સફેદ પ્રકાશનો કિરણ નામના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે વિખેરી નાખનાર અથવા પ્રિઝમેટિક , જે ન્યુટને અવલોકન કર્યું હતું. આમ, પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને, તેમજ વિવર્તન જાળીનો ઉપયોગ કરીને, સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન કરીને, તેની વર્ણપટની રચના નક્કી કરવી શક્ય છે.

ચાલો વિચાર કરીએ વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં તફાવત.

· વિવર્તન જાળી પ્રકાશનું વિઘટન કરે છેસીધા તરંગલંબાઇ દ્વારા, તેથી, માપેલા ખૂણાઓથી (અનુરૂપ મેક્સિમાની દિશામાં), તરંગલંબાઇ (આવર્તન) ની ગણતરી કરી શકાય છે. પ્રિઝમમાં સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર થાય છે, તેથી, પ્રકાશની આવર્તન અથવા તરંગલંબાઇ નક્કી કરવા માટે, તમારે અવલંબન જાણવાની જરૂર છે અથવા.

· માં સંયુક્ત રંગો વિવર્તનઅને પ્રિઝમેટિકસ્પેક્ટ્રા અલગ રીતે સ્થિત છે. આપણે જાણીએ છીએ કે વિવર્તન જાળીમાં કોણની સાઈન તરંગલંબાઈના પ્રમાણસર હોય છે. . પરિણામે, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કરતા લાંબી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, તે વિવર્તન જાળી દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે.. પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશના કિરણોને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર વિઘટિત કરે છે, જે તમામ પારદર્શક પદાર્થો માટે વધતી તરંગલંબાઇ (એટલે ​​​​કે ઘટતી આવર્તન સાથે) (ફિગ. 10.3) સાથે ઘટે છે.

તેથી, લાલ કિરણો પ્રિઝમ દ્વારા નબળા વિચલિત થાય છે, વિવર્તન જાળીથી વિપરીત.

તીવ્રતા(અથવા ), કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવું, દર્શાવે છે કે તરંગલંબાઇ સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કેટલી ઝડપથી બદલાય છે.

ફિગમાંથી. 10.3 તે અનુસરે છે કે વધતી તરંગલંબાઇ સાથે પારદર્શક પદાર્થો માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધે છે, તેથી નિરપેક્ષ મૂલ્ય પણ ઘટતા λ સાથે વધે છે સામાન્ય . શોષણ રેખાઓ અને બેન્ડની નજીક, વિક્ષેપ વળાંકનો માર્ગ અલગ હશે, એટલે કે nઘટતા λ સાથે ઘટે છે. આવા અવલંબનનો કોર્સ nλ થી કહેવાય છે અસાધારણ વિક્ષેપ . ચાલો આ પ્રકારના વિક્ષેપ પર નજીકથી નજર કરીએ.