ઓપ્ટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની જૂની શાખાઓમાંની એક છે. પ્રાચીન ગ્રીસના સમયથી, ઘણા ફિલસૂફો પાણી, કાચ, હીરા અને હવા જેવા વિવિધ પારદર્શક પદાર્થોમાં પ્રકાશની હિલચાલ અને પ્રસારના નિયમોમાં રસ ધરાવતા હતા. આ લેખ હવાના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનની ઘટનાની તપાસ કરે છે.

પ્રકાશ બીમ રીફ્રેક્શન અસર

તેમના જીવનમાં દરેક વ્યક્તિએ સેંકડો વખત આ અસરની અભિવ્યક્તિનો સામનો કરવો પડ્યો છે જ્યારે તેઓ કોઈ જળાશયના તળિયે અથવા તેમાં કોઈ વસ્તુ મૂકેલા પાણીના ગ્લાસ તરફ જોતા હતા. તે જ સમયે, તળાવ ખરેખર હતું તેટલું ઊંડું લાગતું ન હતું, અને પાણીના ગ્લાસમાંની વસ્તુઓ વિકૃત અથવા તૂટેલી દેખાતી હતી.

જ્યારે તે બે પારદર્શક પદાર્થોના ઇન્ટરફેસને છેદે છે ત્યારે રીફ્રેક્શનની ઘટનામાં તેના સીધા માર્ગમાં વિરામનો સમાવેશ થાય છે. મોટી માત્રામાં પ્રાયોગિક ડેટાનો સારાંશ આપતા, 17મી સદીની શરૂઆતમાં, ડચમેન વિલેબ્રોર્ડ સ્નેલે એક ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ મેળવી હતી જેણે આ ઘટનાનું સચોટ વર્ણન કર્યું હતું. આ અભિવ્યક્તિ સામાન્ય રીતે નીચેના સ્વરૂપમાં લખવામાં આવે છે:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = const.

અહીં n 1, n 2 એ અનુરૂપ સામગ્રીમાં પ્રકાશના નિરપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો છે, θ 1 અને θ 2 એ ઘટના અને પ્રત્યાવર્તન કિરણો અને ઇન્ટરફેસ સમતલના લંબ વચ્ચેના ખૂણા છે, જે કિરણના આંતરછેદ બિંદુ દ્વારા દોરવામાં આવે છે. અને આ વિમાન.

આ સૂત્રને સ્નેલ્સ અથવા સ્નેલ-ડેસકાર્ટેસનો કાયદો કહેવામાં આવે છે (તે ફ્રેન્ચમેન હતો જેણે તેને પ્રસ્તુત સ્વરૂપમાં લખ્યો હતો, જ્યારે ડચમેન સાઈનને બદલે લંબાઈના એકમોનો ઉપયોગ કરે છે).

આ સૂત્ર ઉપરાંત, રીફ્રેક્શનની ઘટનાને અન્ય કાયદા દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે, જે પ્રકૃતિમાં ભૌમિતિક છે. તે એ હકીકતમાં સમાવે છે કે પ્લેન પર ચિહ્નિત કાટખૂણે અને બે કિરણો (પ્રત્યાવર્તન અને ઘટના) એક જ પ્લેનમાં આવેલા છે.

સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

આ જથ્થાને સ્નેલ ફોર્મ્યુલામાં સમાવવામાં આવેલ છે, અને તેનું મૂલ્ય મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ગાણિતિક રીતે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n સૂત્રને અનુરૂપ છે:

પ્રતીક c એ શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ગતિ છે. તે લગભગ 3*10 8 m/s છે. મૂલ્ય v એ માધ્યમ દ્વારા ગતિશીલ પ્રકાશની ગતિ છે. આમ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વાયુહીન અવકાશની તુલનામાં માધ્યમમાં પ્રકાશના મંદતાના પ્રમાણને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

ઉપરોક્ત સૂત્રમાંથી બે મહત્વપૂર્ણ તારણો આવે છે:

• n નું મૂલ્ય હંમેશા 1 કરતા વધારે હોય છે (વેક્યુમ માટે તે એકતા સમાન છે);
• તે પરિમાણહીન જથ્થો છે.

ઉદાહરણ તરીકે, હવાનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.00029 છે, જ્યારે પાણી માટે તે 1.33 છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ચોક્કસ માધ્યમ માટે સ્થિર મૂલ્ય નથી. તે તાપમાન પર આધાર રાખે છે. તદુપરાંત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની દરેક આવર્તન માટે તેનો પોતાનો અર્થ છે. આમ, ઉપરોક્ત આંકડાઓ 20 o C ના તાપમાન અને દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમના પીળા ભાગને અનુરૂપ છે (તરંગલંબાઇ - લગભગ 580-590 nm).

પ્રકાશની આવર્તન પર n ની અવલંબન પ્રિઝમ દ્વારા સફેદ પ્રકાશના વિઘટનમાં અનેક રંગોમાં, તેમજ ભારે વરસાદ દરમિયાન આકાશમાં મેઘધનુષ્યની રચનામાં પ્રગટ થાય છે.

હવામાં પ્રકાશનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

તેની કિંમત પહેલાથી જ ઉપર આપવામાં આવી છે (1.00029). હવાનું પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક શૂન્યથી ચોથા દશાંશ સ્થાને જ અલગ હોવાથી, વ્યવહારિક સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે તેને એક સમાન ગણી શકાય. એકતામાંથી હવા માટે n માં થોડો તફાવત સૂચવે છે કે હવાના અણુઓ દ્વારા પ્રકાશ વ્યવહારીક રીતે ધીમો થતો નથી, જે તેની પ્રમાણમાં ઓછી ઘનતાને કારણે છે. આમ, હવાની સરેરાશ ઘનતા 1.225 kg/m 3 છે, એટલે કે, તે તાજા પાણી કરતાં 800 ગણી વધુ હળવી છે.

હવા એ ઓપ્ટીકલી નબળું માધ્યમ છે. સામગ્રીમાં પ્રકાશની ગતિને ધીમી કરવાની પ્રક્રિયા ક્વોન્ટમ પ્રકૃતિની છે અને તે પદાર્થના અણુઓ દ્વારા ફોટોનના શોષણ અને ઉત્સર્જનની ક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલી છે.

હવાની રચનામાં ફેરફાર (ઉદાહરણ તરીકે, તેમાં પાણીની વરાળની સામગ્રીમાં વધારો) અને તાપમાનમાં ફેરફાર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે. એક આકર્ષક ઉદાહરણ રણમાં મૃગજળ અસર છે, જે વિવિધ તાપમાન સાથે હવાના સ્તરોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોમાં તફાવતને કારણે થાય છે.

ગ્લાસ-એર ઇન્ટરફેસ

કાચ એ હવા કરતાં ઘણું ઘન માધ્યમ છે. કાચના પ્રકાર પર આધાર રાખીને તેનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.5 થી 1.66 સુધીનો છે. જો આપણે 1.55 નું સરેરાશ મૂલ્ય લઈએ, તો પછી એર-ગ્લાસ ઇન્ટરફેસ પર બીમના રીફ્રેક્શનની ગણતરી સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

sin(θ 1)/sin(θ 2) = n 2 /n 1 = n 21 = 1.55.

મૂલ્ય n 21 ને હવા - કાચનો સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે. જો બીમ કાચમાંથી હવામાં આવે છે, તો નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ:

sin(θ 1)/sin(θ 2) = n 2 /n 1 = n 21 = 1/1.55 ​​= 0.645.

જો પછીના કિસ્સામાં વક્રીવર્તિત કિરણનો કોણ 90 o બરાબર હોય, તો અનુરૂપ કિરણને જટિલ કહેવામાં આવે છે. ગ્લાસ-એર સીમા માટે તે સમાન છે:

θ 1 = આર્ક્સીન(0.645) = 40.17 o.

જો બીમ 40.17 o કરતા મોટા ખૂણા સાથે કાચ-વાયુ સીમા પર પડે છે, તો તે સંપૂર્ણપણે કાચમાં પ્રતિબિંબિત થશે. આ ઘટનાને "સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ" કહેવામાં આવે છે.

નિર્ણાયક કોણ ત્યારે જ અસ્તિત્વમાં છે જ્યારે બીમ ગાઢ માધ્યમથી (કાચથી હવા તરફ, પરંતુ તેનાથી વિપરીત નહીં) ખસે છે.

ટિકિટ 75.

પ્રકાશ પ્રતિબિંબનો કાયદો: ઘટના અને પ્રતિબિંબિત કિરણો, તેમજ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ, કિરણના બનાવના બિંદુએ પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવે છે, તે જ પ્લેન (ઘટનાનું વિમાન) માં સ્થિત છે. પ્રતિબિંબ કોણ γ ઘટના કોણ α બરાબર છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો: ઘટના અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણો, તેમજ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ, કિરણના બનાવના બિંદુએ પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવે છે, તે જ સમતલમાં આવેલા છે. આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન α અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર β એ બે આપેલ માધ્યમો માટે સ્થિર મૂલ્ય છે:

પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમો તરંગ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સમજાવવામાં આવ્યા છે. તરંગોની વિભાવનાઓ અનુસાર, વક્રીભવન એ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે તરંગોના પ્રસારની ગતિમાં ફેરફારનું પરિણામ છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ભૌતિક અર્થપ્રથમ માધ્યમ υ 1 માં તરંગોના પ્રસારની ઝડપ અને બીજા માધ્યમ υ 2 માં તેમના પ્રસારની ઝડપનો ગુણોત્તર છે:

આકૃતિ 3.1.1 પ્રકાશના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમો દર્શાવે છે.

નિમ્ન નિરપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવતા માધ્યમને ઓપ્ટીકલી ઓછી ગાઢ કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે પ્રકાશ ઓપ્ટિકલી ઘનતાવાળા માધ્યમમાંથી ઓપ્ટિકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પસાર થાય છે n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબની ઘટના, એટલે કે, રીફ્રેક્ટેડ કિરણનું અદ્રશ્ય થવું. આ ઘટના ચોક્કસ નિર્ણાયક કોણ α pr કરતાં વધુ ઘટનાના ખૂણા પર જોવા મળે છે, જેને કહેવામાં આવે છે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ(ફિગ 3.1.2 જુઓ).

ઘટનાના કોણ માટે α = α pr sin β = 1; મૂલ્ય sin α pr = n 2 / n 1< 1.

જો બીજું માધ્યમ હવા છે (n 2 ≈ 1), તો ફોર્મ્યુલાને ફોર્મમાં ફરીથી લખવાનું અનુકૂળ છે

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબની ઘટનાનો ઉપયોગ ઘણા ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોમાં થાય છે. સૌથી રસપ્રદ અને વ્યવહારિક રીતે મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશન એ ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની રચના છે, જે પાતળા (ઘણા માઇક્રોમીટરથી મિલીમીટર સુધી) ઓપ્ટીકલી પારદર્શક સામગ્રી (કાચ, ક્વાર્ટઝ) થી બનેલા મનસ્વી રીતે વક્ર થ્રેડો છે. પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાના છેડા પર પડતો પ્રકાશ બાજુની સપાટીઓ (આકૃતિ 3.1.3) ના કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબને કારણે લાંબા અંતર સુધી તેની સાથે પ્રચાર કરી શકે છે. ઓપ્ટિકલ લાઇટ માર્ગદર્શિકાઓના વિકાસ અને એપ્લિકેશનમાં સંકળાયેલી વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી દિશાને ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ કહેવામાં આવે છે.

પ્રકાશનું વિક્ષેપ (પ્રકાશનું વિઘટન)- આ એક ઘટના છે જે પ્રકાશની આવર્તન (અથવા તરંગલંબાઇ) પર પદાર્થના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન (આવર્તન વિક્ષેપ) અથવા તે જ વસ્તુ પર પદાર્થમાં પ્રકાશના તબક્કાની ગતિની અવલંબનને કારણે થાય છે. તરંગલંબાઇ (અથવા આવર્તન). તે 1672 ની આસપાસ ન્યુટન દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે શોધાયું હતું, જો કે સૈદ્ધાંતિક રીતે ખૂબ જ સારી રીતે પછીથી સમજાવવામાં આવ્યું હતું.

અવકાશી વિક્ષેપતરંગ વેક્ટર પરના માધ્યમના ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ટેન્સરની અવલંબન કહેવાય છે. આ અવલંબન અવકાશી ધ્રુવીકરણ અસરો તરીકે ઓળખાતી અસંખ્ય ઘટનાઓનું કારણ બને છે.

વિક્ષેપના સૌથી સ્પષ્ટ ઉદાહરણોમાંનું એક - સફેદ પ્રકાશનું વિઘટનજ્યારે પ્રિઝમ (ન્યૂટનનો પ્રયોગ)માંથી પસાર થાય છે. વિખેરવાની ઘટનાનો સાર એ પારદર્શક પદાર્થમાં વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશ કિરણોના પ્રસારની ઝડપમાં તફાવત છે - એક ઓપ્ટિકલ માધ્યમ (જ્યારે વેક્યૂમમાં પ્રકાશની ગતિ હંમેશા સમાન હોય છે, તરંગલંબાઇ અને તેથી રંગને ધ્યાનમાં લીધા વિના). સામાન્ય રીતે, પ્રકાશ તરંગની આવર્તન જેટલી ઊંચી હોય છે, તેના માટે માધ્યમનો પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક વધારે હોય છે અને માધ્યમમાં તરંગની ગતિ ઓછી હોય છે:

ન્યૂટનના પ્રયોગો સફેદ પ્રકાશના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન પર પ્રયોગ: ન્યૂટને કાચના પ્રિઝમ પર નાના છિદ્ર દ્વારા સૂર્યપ્રકાશનો કિરણ નિર્દેશિત કર્યો. પ્રિઝમને અથડાતી વખતે, બીમ રીફ્રેક્ટેડ હતી અને વિરુદ્ધ દિવાલ પર રંગોના મેઘધનુષ્યના ફેરબદલ સાથે વિસ્તરેલ છબી આપી હતી - એક સ્પેક્ટ્રમ. પ્રિઝમ દ્વારા મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશ પસાર કરવા પર પ્રયોગ કરો: ન્યૂટને સૂર્યના કિરણના માર્ગમાં લાલ કાચ મૂક્યો, જેની પાછળ તેણે મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશ (લાલ), પછી પ્રિઝમ મેળવ્યો અને સ્ક્રીન પર પ્રકાશ કિરણમાંથી માત્ર લાલ સ્થાનનું અવલોકન કર્યું. સફેદ પ્રકાશના સંશ્લેષણ (ઉત્પાદન) માં અનુભવ:પ્રથમ, ન્યુટને સૂર્યપ્રકાશના કિરણને પ્રિઝમ પર નિર્દેશિત કર્યા. પછી, એકત્રીકરણ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રિઝમમાંથી નીકળતા રંગીન કિરણોને એકત્રિત કર્યા પછી, ન્યૂટનને રંગીન પટ્ટીને બદલે સફેદ દિવાલ પરના છિદ્રની સફેદ છબી પ્રાપ્ત થઈ. ન્યૂટનના તારણો:- પ્રિઝમ પ્રકાશને બદલતું નથી, પરંતુ માત્ર તેને તેના ઘટકોમાં વિઘટિત કરે છે - પ્રકાશ કિરણો જે રંગમાં ભિન્ન હોય છે તે રીફ્રેક્શનની ડિગ્રીમાં અલગ પડે છે; વાયોલેટ કિરણો સૌથી વધુ મજબૂત રીતે રિફ્રેક્ટ કરે છે, લાલ કિરણો ઓછા મજબૂત રીતે - લાલ પ્રકાશ, જે ઓછું વક્રીવર્તન કરે છે, તેની ઝડપ સૌથી વધુ હોય છે અને વાયોલેટમાં સૌથી ઓછી હોય છે, તેથી જ પ્રિઝમ પ્રકાશને વિઘટિત કરે છે. તેના રંગ પર પ્રકાશના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે.

તારણો:- પ્રિઝમ પ્રકાશનું વિઘટન કરે છે - સફેદ પ્રકાશ જટિલ (સંયુક્ત) છે - વાયોલેટ કિરણો લાલ કરતાં વધુ મજબૂત રીતે વક્રીભવન થાય છે. પ્રકાશ બીમનો રંગ તેની કંપન આવર્તન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે પ્રકાશની ગતિ અને તરંગલંબાઇ બદલાય છે, પરંતુ રંગ નક્કી કરતી આવર્તન સ્થિર રહે છે. સફેદ પ્રકાશની શ્રેણીની સીમાઓ અને તેના ઘટકો સામાન્ય રીતે શૂન્યાવકાશમાં તેમની તરંગલંબાઇ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. સફેદ પ્રકાશ એ 380 થી 760 એનએમની લંબાઈવાળા તરંગોનો સંગ્રહ છે.

ટિકિટ 77.

પ્રકાશનું શોષણ. Bouguer કાયદો

પદાર્થમાં પ્રકાશનું શોષણ તરંગના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની ઊર્જાના પદાર્થની થર્મલ ઊર્જામાં (અથવા ગૌણ ફોટોલ્યુમિનેસન્ટ રેડિયેશનની ઊર્જામાં) રૂપાંતર સાથે સંકળાયેલું છે. પ્રકાશ શોષણનો કાયદો (બોગુઅરનો કાયદો) સ્વરૂપ ધરાવે છે:

I=I 0 સમાપ્તિ (- x),(1)

જ્યાં આઈ 0 , આઈ-ઇનપુટ પર પ્રકાશની તીવ્રતા (x=0)અને મધ્યમ જાડાઈના સ્તરને છોડીને X, - શોષણ ગુણાંક, તે  પર આધાર રાખે છે .

ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે  =10 -1  10 -5 m -1 , ધાતુઓ માટે =10 5  10 7 m -1 , તેથી, ધાતુઓ પ્રકાશ માટે અપારદર્શક હોય છે.

નિર્ભરતા  ( ) શોષક શરીરનો રંગ સમજાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાચ જે લાલ પ્રકાશને નબળી રીતે શોષે છે તે સફેદ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય ત્યારે લાલ દેખાશે.

પ્રકાશનું સ્કેટરિંગ. રેલેનો કાયદો

પ્રકાશનું વિવર્તન ઓપ્ટીકલી અસંગત માધ્યમમાં થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે અસ્વસ્થ વાતાવરણમાં (ધુમાડો, ધુમ્મસ, ધૂળવાળી હવા, વગેરે). માધ્યમની અસંગતતાઓ પર વિભાજન કરીને, પ્રકાશ તરંગો એક વિવર્તન પેટર્ન બનાવે છે જે બધી દિશામાં તીવ્રતાના એકદમ સમાન વિતરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

નાના અસંગતતાઓ દ્વારા આ વિવર્તન કહેવામાં આવે છે પ્રકાશનું વિખેરવું.

આ ઘટના ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે સૂર્યપ્રકાશનો એક સાંકડો કિરણ ધૂળવાળી હવામાંથી પસાર થાય છે, ધૂળના કણો પર વિખેરાઈ જાય છે અને દૃશ્યમાન બને છે.

જો તરંગલંબાઇની તુલનામાં અસંગતતાના કદ નાના હોય ( કરતાં વધુ નહીં 0,1  ), પછી છૂટાછવાયા પ્રકાશની તીવ્રતા તરંગલંબાઇની ચોથી શક્તિના વિપરિત પ્રમાણસર હોવાનું બહાર આવે છે, એટલે કે.

આઈ diss ~ 1/  4 , (2)

આ અવલંબનને રેલેનો કાયદો કહેવામાં આવે છે.

સ્વચ્છ માધ્યમોમાં પણ પ્રકાશ સ્કેટરિંગ જોવા મળે છે જેમાં વિદેશી કણો નથી. ઉદાહરણ તરીકે, તે ઘનતા, એનિસોટ્રોપી અથવા એકાગ્રતાના વધઘટ (રેન્ડમ વિચલનો) પર થઈ શકે છે. આ પ્રકારના સ્કેટરિંગને મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગ કહેવામાં આવે છે. તે સમજાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, આકાશનો વાદળી રંગ. ખરેખર, (2) મુજબ, વાદળી અને વાદળી કિરણો લાલ અને પીળા કરતાં વધુ મજબૂત રીતે વેરવિખેર થાય છે, કારણ કે તરંગલંબાઇ ઓછી હોય છે, જેના કારણે આકાશનો વાદળી રંગ દેખાય છે.

ટિકિટ 78.

પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ- તરંગ ઓપ્ટિક્સ ઘટનાનો સમૂહ જેમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકાશ તરંગોની ટ્રાંસવર્સ પ્રકૃતિ પ્રગટ થાય છે. ત્રાંસી તરંગ- માધ્યમના કણો તરંગ પ્રસારની દિશાને લંબરૂપ દિશામાં ઓસીલેટ કરે છે ( ફિગ.1).

ફિગ.1 ત્રાંસી તરંગ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકાશ તરંગ પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ(રેખીય ધ્રુવીકરણ), જો વેક્ટર E અને B ના ઓસિલેશનની દિશાઓ સખત રીતે નિશ્ચિત હોય અને ચોક્કસ વિમાનોમાં હોય ( ફિગ.1). પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ લાઇટ વેવ કહેવાય છે પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ(રેખીય રીતે ધ્રુવીકરણ) પ્રકાશ. અધ્રુવિત(કુદરતી) તરંગ - એક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકાશ તરંગ કે જેમાં આ તરંગમાં વેક્ટર E અને B ના ઓસિલેશનની દિશાઓ વેગ વેક્ટર v ને લંબરૂપ કોઈપણ પ્લેનમાં આવી શકે છે. અધ્રુવીય પ્રકાશ- પ્રકાશ તરંગો જેમાં વેક્ટર E અને Bના ઓસિલેશનની દિશાઓ અસ્તવ્યસ્ત રીતે બદલાય છે જેથી તરંગોના પ્રસારના કિરણને લંબરૂપ હોય તેવા વિમાનોમાં ઓસિલેશનની તમામ દિશાઓ સમાન રીતે સંભવિત હોય ( ફિગ.2).

ફિગ.2 અધ્રુવીય પ્રકાશ

ધ્રુવીકૃત તરંગો- જેમાં વેક્ટર E અને B ની દિશા અવકાશમાં યથાવત રહે છે અથવા ચોક્કસ નિયમ અનુસાર બદલાય છે. રેડિયેશન જેમાં વેક્ટર E ની દિશા અસ્તવ્યસ્ત રીતે બદલાય છે - અધ્રુવિત. આવા કિરણોત્સર્ગનું ઉદાહરણ થર્મલ રેડિયેશન છે (અસ્તવ્યસ્ત રીતે વિતરિત અણુઓ અને ઇલેક્ટ્રોન). ધ્રુવીકરણનું પ્લેન- આ વેક્ટર E ના ઓસિલેશનની દિશામાં લંબરૂપ છે. ધ્રુવીકૃત કિરણોત્સર્ગની ઘટના માટેની મુખ્ય પદ્ધતિ એ ઇલેક્ટ્રોન, અણુઓ, પરમાણુઓ અને ધૂળના કણો દ્વારા રેડિયેશનનું વિખેરવું છે.

1.2. ધ્રુવીકરણના પ્રકારોધ્રુવીકરણના ત્રણ પ્રકાર છે. ચાલો તેમને વ્યાખ્યાઓ આપીએ. 1. રેખીય થાય છે જો ઇલેક્ટ્રિક વેક્ટર E અવકાશમાં તેની સ્થિતિ જાળવી રાખે છે. તે પ્લેનને હાઇલાઇટ કરે છે જેમાં વેક્ટર E ઓસીલેટ થાય છે. 2. પરિપત્ર આ ધ્રુવીકરણ છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક વેક્ટર E તરંગની કોણીય આવર્તન સમાન કોણીય વેગ સાથે તરંગના પ્રસારની દિશામાં ફરે છે, જ્યારે તેનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય જાળવી રાખે છે. આ ધ્રુવીકરણ દૃષ્ટિની રેખાને લંબરૂપ સમતલમાં વેક્ટર E ના પરિભ્રમણની દિશા દર્શાવે છે. એક ઉદાહરણ સાયક્લોટ્રોન રેડિયેશન (ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરતી ઇલેક્ટ્રોનની સિસ્ટમ) છે. 3. લંબગોળ તે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક વેક્ટર E ની તીવ્રતા બદલાય છે જેથી તે એક લંબગોળ (વેક્ટર E નું પરિભ્રમણ) વર્ણવે છે. લંબગોળ અને ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ જમણું હોઈ શકે છે (પ્રસારિત તરંગ તરફ જોતી વખતે વેક્ટર E ઘડિયાળની દિશામાં ફરે છે) અને ડાબે (વેક્ટર E જ્યારે પ્રચાર તરંગ તરફ જોતા હોય ત્યારે ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફરે છે).

વાસ્તવમાં, તે મોટાભાગે થાય છે આંશિક ધ્રુવીકરણ (આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો). માત્રાત્મક રીતે, તે ચોક્કસ જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેને કહેવાય છે ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી આર, જે આ રીતે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin)જ્યાં ઇમેક્સ,ઇમ્મિન- વિશ્લેષક દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા પ્રવાહની સૌથી વધુ અને સૌથી ઓછી ઘનતા (પોલરોઇડ, નિકોલસ પ્રિઝમ...). વ્યવહારમાં, કિરણોત્સર્ગ ધ્રુવીકરણ ઘણીવાર સ્ટોક્સ પરિમાણો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે (તેઓ આપેલ ધ્રુવીકરણ દિશા સાથે રેડિયેશન ફ્લક્સ નક્કી કરે છે).

ટિકિટ 79.

જો કુદરતી પ્રકાશ બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સ (ઉદાહરણ તરીકે, હવા અને કાચ) વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પડે છે, તો તેનો એક ભાગ પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને તેનો એક ભાગ વક્રીભવન થાય છે અને બીજા માધ્યમમાં ફેલાય છે. પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણોના માર્ગમાં વિશ્લેષક (ઉદાહરણ તરીકે, ટુરમાલાઇન) સ્થાપિત કરીને, અમે ખાતરી કરીએ છીએ કે પ્રતિબિંબિત અને પ્રત્યાવર્તન કિરણો આંશિક રીતે ધ્રુવીકરણ કરે છે: જ્યારે વિશ્લેષક કિરણોની આસપાસ ફેરવાય છે, ત્યારે પ્રકાશની તીવ્રતા સમયાંતરે વધે છે અને નબળી પડી જાય છે ( સંપૂર્ણ શમન જોવા મળતું નથી!). વધુ અભ્યાસો દર્શાવે છે કે પ્રતિબિંબિત બીમમાં, ઘટનાના પ્લેન પર લંબરૂપ સ્પંદનો પ્રબળ છે (તેઓ ફિગ. 275 માં બિંદુઓ દ્વારા દર્શાવેલ છે), જ્યારે રીફ્રેક્ટેડ બીમમાં, ઘટનાના પ્લેન (તીર દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલ) સમાંતર સ્પંદનો પ્રબળ છે.

ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી (વિદ્યુત (અને ચુંબકીય) વેક્ટરના ચોક્કસ અભિગમ સાથે પ્રકાશ તરંગોને અલગ પાડવામાં આવે છે તે ડિગ્રી) કિરણોની ઘટનાના કોણ અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પર આધારિત છે. સ્કોટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી ડી. બ્રુસ્ટર(1781-1868) સ્થાપિત કાયદો, જે અનુસાર ઘટનાના કોણ પર i B (બ્રુસ્ટર એંગલ), સંબંધ દ્વારા નિર્ધારિત

(n 21 - પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ), પ્રતિબિંબિત બીમ પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ છે(માત્ર ઘટનાના પ્લેન પર લંબરૂપ સ્પંદનો સમાવે છે) (ફિગ. 276). આકસ્મિક ખૂણો પર વક્રીવર્તિત કિરણiબી મહત્તમ સુધી ધ્રુવીકરણ, પરંતુ સંપૂર્ણપણે નહીં.

જો પ્રકાશ બ્રુસ્ટર એંગલ પર ઇન્ટરફેસ પર પ્રહાર કરે છે, તો પછી પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણો પરસ્પર લંબરૂપ(tg i B = પાપ i B/cos iબી, n 21 = પાપ iબી / પાપ i 2 (i 2 - રીફ્રેક્શન કોણ), જ્યાંથી cos i B=પાપ i 2). આથી, iબી + i 2 =  /2, પરંતુ i’ B= i B (પ્રતિબિંબનો કાયદો), તેથી i’ B+ i 2 =  /2.

જો આપણે બે આઇસોટ્રોપિક ડાઈલેક્ટ્રિક્સ (કહેવાતા ફ્રેસ્નલ સૂત્રો).

રીફ્રેક્ટેડ લાઇટના ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકાય છે (બહુવિધ રીફ્રેક્શન દ્વારા, જો કે બ્રુસ્ટર એંગલ પર ઇન્ટરફેસ પર દરેક વખતે પ્રકાશની ઘટના બને છે). જો, ઉદાહરણ તરીકે, કાચ માટે ( n= 1.53) રીફ્રેક્ટેડ બીમના ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી 15% છે, પછી એકબીજા પર 8-10 ગ્લાસ પ્લેટોમાં રીફ્રેક્શન પછી, આવી સિસ્ટમમાંથી નીકળતો પ્રકાશ લગભગ સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકરણ થઈ જશે. પ્લેટોના આવા સંગ્રહને કહેવામાં આવે છે પગપગનો ઉપયોગ તેના પ્રતિબિંબ દરમિયાન અને તેના રીફ્રેક્શન દરમિયાન ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનું વિશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે.

ટિકિટ 79 (સ્પર માટે)

અનુભવ બતાવે છે તેમ, પ્રકાશના વક્રીભવન અને પ્રતિબિંબ દરમિયાન, પ્રત્યાવર્તન અને પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ અને પ્રતિબિંબિત થાય છે. પ્રકાશને ઘટનાના ચોક્કસ ખૂણા પર સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકરણ કરી શકાય છે, પરંતુ આકસ્મિક રીતે. પ્રકાશ હંમેશા આંશિક રીતે ધ્રુવીકરણ કરે છે. ઘટનાના પ્લેન પર લંબરૂપ સમતલમાં પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ થાય છે અને વક્રીભવન થાય છે. ઘટનાના સમતલની સમાંતર સમતલમાં પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ થાય છે.

ઘટનાનો કોણ કે જેના પર પ્રતિબિંબ થાય છે પ્રકાશને સંપૂર્ણપણે ધ્રુવિત કરવામાં આવે છે તેને બ્રુસ્ટર એંગલ કહેવામાં આવે છે: - આ કિસ્સામાં, પ્રતિબિંબ વચ્ચેનો કોણ. અને રીફ્રેક્શન. કિરણો એક એર-ગ્લાસ સિસ્ટમ માટે સમાન હશે. , પ્રકાશને રીફ્રેક્ટ કરતી વખતે, ઘણી ખાદ્ય સપાટીઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેને સ્ટોલેટોવ્સ સ્ટોપ કહેવામાં આવે છે.

ટિકિટ 80.

અનુભવ દર્શાવે છે કે જ્યારે પ્રકાશ પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે મુખ્ય અસર (શારીરિક, ફોટોકેમિકલ, ફોટોઇલેક્ટ્રિક, વગેરે) વેક્ટરના ઓસિલેશનને કારણે થાય છે, જેને આ સંદર્ભમાં ક્યારેક પ્રકાશ વેક્ટર કહેવામાં આવે છે. તેથી, પ્રકાશ ધ્રુવીકરણના દાખલાઓનું વર્ણન કરવા માટે, વેક્ટરના વર્તનનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.

વેક્ટર દ્વારા રચાયેલ પ્લેન અને તેને ધ્રુવીકરણનું પ્લેન કહેવામાં આવે છે.

જો વેક્ટર ઓસિલેશન એક નિશ્ચિત પ્લેનમાં થાય છે, તો આવા પ્રકાશ (કિરણ) ને રેખીય ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે. તે પરંપરાગત રીતે નીચે મુજબ નિયુક્ત થયેલ છે. જો બીમ કાટખૂણે સમતલમાં ધ્રુવીકરણ થયેલ હોય (પ્લેનમાં xoz, ફિગ જુઓ. બીજા વ્યાખ્યાનમાં 2), પછી તે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે.

કુદરતી પ્રકાશ (સામાન્ય સ્ત્રોતોમાંથી, સૂર્ય) તરંગોનો સમાવેશ કરે છે જેમાં ધ્રુવીકરણના વિવિધ, અસ્તવ્યસ્ત રીતે વિતરિત પ્લેન હોય છે (જુઓ. ફિગ. 3).

કુદરતી પ્રકાશને કેટલીકવાર પરંપરાગત રીતે આ રીતે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. તેને બિન-ધ્રુવીકરણ પણ કહેવામાં આવે છે.

જો, જેમ જેમ તરંગ ફેલાય છે, વેક્ટર ફરે છે અને વેક્ટરનો અંત વર્તુળનું વર્ણન કરે છે, તો આવા પ્રકાશને ગોળ ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે, અને ધ્રુવીકરણને ગોળાકાર અથવા ગોળાકાર (જમણે અથવા ડાબે) કહેવામાં આવે છે. લંબગોળ ધ્રુવીકરણ પણ છે.

ત્યાં ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો છે (ફિલ્મો, પ્લેટ્સ, વગેરે) - પોલરાઇઝર્સ, જે કુદરતી પ્રકાશમાંથી રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ અથવા આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ મેળવે છે.

પ્રકાશના ધ્રુવીકરણનું પૃથ્થકરણ કરવા માટે વપરાતા પોલરાઇઝર્સ કહેવાય છે વિશ્લેષકો.

પોલરાઇઝર (અથવા વિશ્લેષક) નું પ્લેન એ પોલરાઇઝર (અથવા વિશ્લેષક) દ્વારા પ્રસારિત થતા પ્રકાશના ધ્રુવીકરણનું પ્લેન છે.

ધ્રુવીકરણ (અથવા વિશ્લેષક) પર કંપનવિસ્તાર સાથે રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ પડવા દો ઇ 0 પ્રસારિત પ્રકાશનું કંપનવિસ્તાર સમાન હશે E=E 0 cos j, અને તીવ્રતા I=I 0 cos 2 j

આ સૂત્ર વ્યક્ત કરે છે માલુસનો કાયદો:

વિશ્લેષકમાંથી પસાર થતા રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની તીવ્રતા કોણના કોસાઇનના વર્ગના પ્રમાણસર છે. jઘટના પ્રકાશના ઓસિલેશનના પ્લેન અને વિશ્લેષકના પ્લેન વચ્ચે.

ટિકિટ 80 (પ્રેરણા માટે)

પોલરાઇઝર એવા ઉપકરણો છે જે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનું વિશ્લેષણ કરવા માટે ઉપયોગ કરી શકે છે ધ્રુવીકરણ, જો પ્રકાશ કુદરતી હોય તો વેક્ટર E ની તમામ દિશાઓ સમાન રીતે સંભવિત છે દરેક વેક્ટર બે પરસ્પર લંબ ઘટકોમાં વિઘટિત થઈ શકે છે: જેમાંથી એક ધ્રુવીકરણના ધ્રુવીકરણના પ્લેન સાથે સમાંતર છે, અને અન્ય લંબ છે. તે

દેખીતી રીતે, પોલરાઇઝરમાંથી નીકળતા પ્રકાશની તીવ્રતા સમાન હશે ધ્રુવીકરણના મુખ્ય પ્લેન સાથેનો કોણ, પછી વિશ્લેષકમાંથી નીકળતા પ્રકાશની તીવ્રતા કાયદા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ટિકિટ 81.

રેડિયમ કિરણોના પ્રભાવ હેઠળ યુરેનિયમ ક્ષારના દ્રાવણની ચમકનો અભ્યાસ કરતી વખતે, સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રી પી. એ. ચેરેનકોવે એ હકીકત તરફ ધ્યાન દોર્યું કે પાણી પોતે પણ ઝળકે છે, જેમાં કોઈ યુરેનિયમ ક્ષાર નથી. તે બહાર આવ્યું છે કે જ્યારે કિરણો (જુઓ ગામા રેડિયેશન) શુદ્ધ પ્રવાહીમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે બધા ચમકવા લાગે છે. એસ.આઈ. વાવિલોવ, જેમના નેતૃત્વ હેઠળ પી.એ. ચેરેન્કોવ કામ કરતા હતા, એવી ધારણા હતી કે ગ્લો રેડિયમ ક્વોન્ટા દ્વારા અણુઓમાંથી બહાર ફેંકાયેલા ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ છે. ખરેખર, ગ્લો પ્રવાહીમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પર ખૂબ આધાર રાખે છે (આ સૂચવે છે કે તે ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલને કારણે થયું હતું).

પરંતુ પ્રવાહીમાં ફરતા ઈલેક્ટ્રોન પ્રકાશ કેમ ઉત્સર્જિત કરે છે? આ પ્રશ્નનો સાચો જવાબ 1937માં સોવિયેત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ I. E. Tamm અને I. M. Frank દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો.

ઇલેક્ટ્રોન, પદાર્થમાં ફરતા, તેની આસપાસના અણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તેના વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, અણુ ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુક્લી વિરુદ્ધ દિશામાં વિસ્થાપિત થાય છે - માધ્યમ ધ્રુવીકરણ થાય છે. ધ્રુવીકરણ અને પછી તેમની મૂળ સ્થિતિમાં પાછા ફરતા, ઇલેક્ટ્રોન ટ્રેજેક્ટરી સાથે સ્થિત માધ્યમના અણુઓ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકાશ તરંગો બહાર કાઢે છે. જો ઇલેક્ટ્રોન v ની ઝડપ માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ કરતાં ઓછી હોય (પ્રત્યાવર્તન ઇન્ડેક્સ), તો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોનથી આગળ નીકળી જશે, અને પદાર્થને ઇલેક્ટ્રોન કરતાં આગળ અવકાશમાં ધ્રુવીકરણ કરવાનો સમય મળશે. ઇલેક્ટ્રોનની આગળ અને તેની પાછળના માધ્યમનું ધ્રુવીકરણ દિશામાં વિરુદ્ધ છે, અને વિપરીત ધ્રુવીકૃત અણુઓના કિરણોત્સર્ગ, એકબીજાને "ઉમેરેલા", "શમન કરે છે". જ્યારે પરમાણુઓ કે જેઓ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા હજી સુધી પહોંચી શક્યા નથી તેમની પાસે ધ્રુવીકરણ કરવાનો સમય નથી, અને કિરણોત્સર્ગ એક સાંકડી શંક્વાકાર સ્તર સાથે નિર્દેશિત દેખાય છે જે મૂવિંગ ઇલેક્ટ્રોન સાથે મેળ ખાતો હોય છે અને ટોચ પરનો કોણ હોય છે. પ્રકાશ "શંકુ" નો દેખાવ અને કિરણોત્સર્ગની સ્થિતિ તરંગ પ્રસારના સામાન્ય સિદ્ધાંતોમાંથી મેળવી શકાય છે.

ચોખા. 1. વેવફ્રન્ટ રચનાની પદ્ધતિ

ઇલેક્ટ્રોનને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા સજાતીય પારદર્શક પદાર્થમાં ખૂબ જ સાંકડી ખાલી ચેનલની અક્ષ OE (ફિગ. 1 જુઓ) સાથે આગળ વધવા દો (ખાલી ચેનલ જરૂરી છે જેથી અણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની અથડામણને ધ્યાનમાં લેવામાં ન આવે. સૈદ્ધાંતિક વિચારણા). ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ક્રમિક રીતે કબજે કરેલ OE રેખા પરનો કોઈપણ બિંદુ પ્રકાશ ઉત્સર્જનનું કેન્દ્ર હશે. ક્રમિક બિંદુઓ O, D, E માંથી નીકળતી તરંગો એકબીજા સાથે દખલ કરે છે અને જો તેમની વચ્ચેનો તબક્કો તફાવત શૂન્ય હોય તો વિસ્તૃત થાય છે (જુઓ હસ્તક્ષેપ). આ સ્થિતિ એવી દિશા માટે સંતુષ્ટ છે જે ઇલેક્ટ્રોનના બોલ સાથે 0 નો કોણ બનાવે છે. કોણ 0 સંબંધ દ્વારા નક્કી થાય છે:.

વાસ્તવમાં, ચાલો બે તરંગોને 0 ના ખૂણા પર ઇલેક્ટ્રોન વેગની દિશામાં પ્રક્ષેપણના બે બિંદુઓથી ઉત્સર્જિત કરીએ - બિંદુ O અને બિંદુ D, જે અંતરથી અલગ પડે છે. બિંદુ B પર, BE રેખા પર પડેલું, OB ને લંબરૂપ, પ્રથમ તરંગ પર - સમય પછી F બિંદુ સુધી, રેખા BE પર પડેલું, બિંદુ પરથી ઉત્સર્જિત તરંગ O બિંદુ પરથી તરંગ ઉત્સર્જિત થયા પછી સમયની ક્ષણે આવશે. . તે સમયની સમાનતાની સ્થિતિ આપે છે. તમામ દિશાઓમાં જેના માટે, અંતર D દ્વારા અલગ કરાયેલા પ્રક્ષેપણના વિભાગોમાંથી ઉત્સર્જિત તરંગોના દખલને કારણે પ્રકાશ ઓલવાઈ જશે. D નું મૂલ્ય સ્પષ્ટ સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જ્યાં T એ પ્રકાશના ઓસિલેશનનો સમયગાળો છે. આ સમીકરણમાં હંમેશા ઉકેલ હોય છે જો.

જો , તો જે દિશામાં ઉત્સર્જિત તરંગો, દખલ કરતી વખતે, વિસ્તૃત થાય છે, તે અસ્તિત્વમાં નથી અને 1 કરતા વધારે હોઈ શકતી નથી.

ચોખા. 2. ધ્વનિ તરંગોનું વિતરણ અને શરીરની હિલચાલ દરમિયાન આઘાત તરંગની રચના

જો રેડિયેશન જોવા મળે તો જ.

પ્રાયોગિક રીતે, ઇલેક્ટ્રોન મર્યાદિત ઘન કોણમાં ઉડે છે, જેમાં અમુક ઝડપે ફેલાય છે, અને પરિણામે, કિરણોત્સર્ગ કોણ દ્વારા નિર્ધારિત મુખ્ય દિશાની નજીક શંકુ આકારના સ્તરમાં ફેલાય છે.

અમારા વિચારણામાં, અમે ઇલેક્ટ્રોન મંદીની અવગણના કરી. આ તદ્દન સ્વીકાર્ય છે, કારણ કે વાવિલોવ-સેરેનકોવ કિરણોત્સર્ગને લીધે થતા નુકસાન નાના છે અને, પ્રથમ અંદાજ મુજબ, આપણે માની શકીએ કે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ગુમાવેલી ઊર્જા તેની ગતિને અસર કરતી નથી અને તે એકસરખી રીતે આગળ વધે છે. આ વાવિલોવ-ચેરેનકોવ રેડિયેશનનો મૂળભૂત તફાવત અને અસામાન્યતા છે. સામાન્ય રીતે, નોંધપાત્ર પ્રવેગકનો અનુભવ કરતી વખતે ચાર્જ બહાર નીકળે છે.

ઈલેક્ટ્રોન તેના પ્રકાશને આગળ ધપાવે છે તે અવાજની ઝડપ કરતાં વધુ ઝડપે ઉડતા વિમાન જેવું જ છે. આ કિસ્સામાં, શંક્વાકાર આંચકો ધ્વનિ તરંગ પણ એરક્રાફ્ટની સામે પ્રચાર કરે છે (ફિગ. 2 જુઓ).

લેક્ચર નંબર 24 માટે

"વિશ્લેષણની ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટલ પદ્ધતિઓ"

રીફ્રેક્ટોમેટ્રી.

સાહિત્ય:

1. વી.ડી. પોનોમારેવ "વિશ્લેષણાત્મક રસાયણશાસ્ત્ર" 1983 246-251

2. A.A. ઇશ્ચેન્કો "વિશ્લેષણાત્મક રસાયણશાસ્ત્ર" 2004 પૃષ્ઠ 181-184

રીફ્રેક્ટોમેટ્રી.

રિફ્રેક્ટોમેટ્રી એ વિશ્લેષણની સૌથી સરળ ભૌતિક પદ્ધતિઓ પૈકીની એક છે જે ઓછામાં ઓછા વિશ્લેષકનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે અને તે ખૂબ જ ઓછા સમયમાં કરવામાં આવે છે.

રીફ્રેક્ટોમેટ્રી- રીફ્રેક્શન અથવા રીફ્રેક્શનની ઘટના પર આધારિત પદ્ધતિ એટલે કે. એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે પ્રકાશના પ્રસારની દિશા બદલવી.

રીફ્રેક્શન, તેમજ પ્રકાશનું શોષણ, માધ્યમ સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું પરિણામ છે. રીફ્રેક્ટોમેટ્રી શબ્દનો અર્થ થાય છે માપ પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન, જે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્ય દ્વારા અંદાજવામાં આવે છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ મૂલ્ય nઆધાર રાખે છે

1) પદાર્થો અને સિસ્ટમોની રચના પર,

2) હકીકતમાંથી કઈ એકાગ્રતામાં અને પ્રકાશ બીમ તેના પાથ પર કયા પરમાણુઓનો સામનો કરે છે, કારણ કે પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ, વિવિધ પદાર્થોના પરમાણુઓ અલગ રીતે ધ્રુવીકરણ થાય છે. તે આ અવલંબન પર છે કે રીફ્રેક્ટોમેટ્રિક પદ્ધતિ આધારિત છે.

આ પદ્ધતિના અસંખ્ય ફાયદા છે, જેના પરિણામે તેને રાસાયણિક સંશોધન અને તકનીકી પ્રક્રિયાઓના નિયંત્રણ બંનેમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી છે.

1) રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ માપવા એ ખૂબ જ સરળ પ્રક્રિયા છે જે ચોક્કસ રીતે અને ન્યૂનતમ સમય અને સામગ્રીની માત્રા સાથે હાથ ધરવામાં આવે છે.

2) સામાન્ય રીતે, રીફ્રેક્ટોમીટર પ્રકાશના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને વિશ્લેષકની સામગ્રી નક્કી કરવામાં 10% સુધીની ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે.

રિફ્રેક્ટોમેટ્રી પદ્ધતિનો ઉપયોગ અધિકૃતતા અને શુદ્ધતાને નિયંત્રિત કરવા, વ્યક્તિગત પદાર્થોને ઓળખવા અને ઉકેલોનો અભ્યાસ કરતી વખતે કાર્બનિક અને અકાર્બનિક સંયોજનોની રચના નક્કી કરવા માટે થાય છે. રીફ્રેક્ટોમેટ્રીનો ઉપયોગ બે ઘટક સોલ્યુશનની રચના નક્કી કરવા અને ટર્નરી સિસ્ટમ્સ માટે થાય છે.

પદ્ધતિનો ભૌતિક આધાર

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

બંનેમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપમાં જેટલો મોટો તફાવત છે, જ્યારે તે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે પ્રકાશ કિરણનું તેની મૂળ દિશામાંથી વિચલન વધારે છે.

આ વાતાવરણ.

ચાલો કોઈપણ બે પારદર્શક માધ્યમ I અને II ની સીમા પર પ્રકાશ કિરણના વક્રીભવનને ધ્યાનમાં લઈએ (ફિગ જુઓ). ચાલો આપણે સંમત થઈએ કે માધ્યમ II માં વધુ રીફ્રેક્ટિવ પાવર છે અને તેથી, n 1અને n 2- અનુરૂપ મીડિયાનું રીફ્રેક્શન બતાવે છે. જો માધ્યમ I એ શૂન્યાવકાશ અથવા હવા ન હોય, તો પ્રકાશ બીમના અપક્રમણના પાપ કોણ અને પ્રત્યાવર્તનના પાપ કોણનો ગુણોત્તર સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n rel નું મૂલ્ય આપશે. મૂલ્ય અને સંબંધ. વિચારણા હેઠળના માધ્યમોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોના ગુણોત્તર તરીકે પણ વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે.

n rel. = ----- = ---

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું મૂલ્ય તેના પર આધાર રાખે છે

1) પદાર્થોની પ્રકૃતિ

આ કિસ્સામાં પદાર્થની પ્રકૃતિ પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ તેના પરમાણુઓની વિકૃતિની ડિગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે - ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી. જેટલી તીવ્ર ધ્રુવીકરણક્ષમતા, તેટલું જ પ્રકાશનું પ્રત્યાવર્તન વધુ મજબૂત.

2)ઘટના પ્રકાશની તરંગલંબાઇ

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ માપન 589.3 nm (સોડિયમ સ્પેક્ટ્રમની રેખા D) ની પ્રકાશ તરંગલંબાઇ પર હાથ ધરવામાં આવે છે.

પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે. તરંગલંબાઇ જેટલી ટૂંકી, વક્રીભવન વધારે. તેથી, વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો અલગ રીતે વક્રીવર્તિત થાય છે.

3)તાપમાન , જેના પર માપન હાથ ધરવામાં આવે છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ નક્કી કરવા માટેની પૂર્વશરત એ તાપમાન શાસનનું પાલન છે. સામાન્ય રીતે નિર્ધારણ 20±0.3 0 C પર કરવામાં આવે છે.

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટે છે, તે વધે છે..

તાપમાનની અસરો માટે કરેક્શનની ગણતરી નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:

n t = n 20 + (20-t) 0.0002, ક્યાં

n t -બાય આપેલ તાપમાને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ,

n 20 - 20 0 C પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

વાયુઓ અને પ્રવાહીના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોના મૂલ્યો પર તાપમાનનો પ્રભાવ તેમના વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણ ગુણાંકના મૂલ્યો સાથે સંકળાયેલ છે. જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે તમામ વાયુઓ અને પ્રવાહીનું પ્રમાણ વધે છે, ઘનતા ઘટે છે અને પરિણામે, સૂચક ઘટે છે.

20 0 સે અને 589.3 એનએમની પ્રકાશ તરંગલંબાઇ પર માપવામાં આવેલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઇન્ડેક્સ દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. n D 20

સજાતીય બે ઘટક પ્રણાલીના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકની તેની સ્થિતિ પર અવલંબન પ્રાયોગિક રીતે અસંખ્ય પ્રમાણભૂત સિસ્ટમો (ઉદાહરણ તરીકે, ઉકેલો) માટે પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક નક્કી કરીને સ્થાપિત કરવામાં આવે છે, જેમાં ઘટકોની સામગ્રી જાણીતી છે.

4) દ્રાવણમાં પદાર્થની સાંદ્રતા.

પદાર્થોના ઘણા જલીય દ્રાવણો માટે, વિવિધ સાંદ્રતા અને તાપમાને પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો વિશ્વસનીય રીતે માપવામાં આવે છે, અને આ કિસ્સાઓમાં સંદર્ભ પુસ્તકોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. રીફ્રેક્ટોમેટ્રિક કોષ્ટકો. પ્રેક્ટિસ બતાવે છે કે જ્યારે ઓગળેલા પદાર્થની સામગ્રી 10-20% થી વધુ ન હોય ત્યારે, ગ્રાફિકલ પદ્ધતિ સાથે, ઘણા કિસ્સાઓમાં તેનો ઉપયોગ શક્ય છે. રેખીય સમીકરણ જેમ કે:

n=n o +FC,

n-સોલ્યુશનનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ,

ના- શુદ્ધ દ્રાવકનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ,

સી- દ્રાવ્ય સાંદ્રતા,%

એફ- પ્રયોગમૂલક ગુણાંક, જેનું મૂલ્ય જોવા મળે છે

જાણીતી સાંદ્રતાના ઉકેલોના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ નક્કી કરીને.

રીફ્રેક્ટોમીટર્સ.

રીફ્રેક્ટોમીટર એ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ માપવા માટે વપરાતા સાધનો છે. આ ઉપકરણોના 2 પ્રકારો છે: એબે પ્રકારનું રીફ્રેક્ટોમીટર અને પલ્ફ્રિચ પ્રકાર. બંને કિસ્સાઓમાં, માપ મહત્તમ રીફ્રેક્શન કોણ નક્કી કરવા પર આધારિત છે. વ્યવહારમાં, વિવિધ સિસ્ટમોના રીફ્રેક્ટોમીટરનો ઉપયોગ થાય છે: પ્રયોગશાળા-આરએલ, સાર્વત્રિક આરએલ, વગેરે.

નિસ્યંદિત પાણીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n 0 = 1.33299 છે, પરંતુ વ્યવહારીક રીતે આ સૂચકને n 0 તરીકે સંદર્ભ તરીકે લેવામાં આવે છે. =1,333.

રીફ્રેક્ટોમીટરનો ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત મર્યાદિત કોણ પદ્ધતિ (પ્રકાશના કુલ પ્રતિબિંબનો કોણ) દ્વારા પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક નક્કી કરવા પર આધારિત છે.

હેન્ડહેલ્ડ રીફ્રેક્ટોમીટર

એબે રીફ્રેક્ટોમીટર

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.

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.