ડમી માટે ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સની મૂળભૂત બાબતો. પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા

પાછલા ફકરામાં જ્યારે પ્રકાશ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પડે છે ત્યારે બનતી ઘટનાઓને ધ્યાનમાં લેતા, અમે ધારીએ છીએ કે પ્રકાશ ચોક્કસ દિશામાં પ્રસારિત થાય છે, જે ફિગમાં દર્શાવેલ છે. 180, 181 તીર. ચાલો હવે પ્રશ્ન ઉઠાવીએ: જો પ્રકાશ વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રસારિત થાય તો શું થશે? પ્રકાશ પ્રતિબિંબના કિસ્સામાં, આનો અર્થ એ થાય છે કે ઘટનાના બીમને ડાબી બાજુથી નીચે તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવશે નહીં, જેમ કે ફિગમાં. 182, a, અને જમણી બાજુથી નીચેની તરફ, જેમ કે ફિગમાં. 182, બી; વક્રીભવનના કિસ્સામાં, અમે ફિગની જેમ, પ્રથમ માધ્યમથી બીજામાં નહીં પરંતુ પ્રકાશના માર્ગને ધ્યાનમાં લઈશું. 182, c, અને બીજા પર્યાવરણથી પ્રથમ સુધી, જેમ કે ફિગમાં. 182, જી,

સચોટ માપન દર્શાવે છે કે પરાવર્તનના કિસ્સામાં અને રીફ્રેક્શનના કિસ્સામાં, કિરણો અને ઇન્ટરફેસના લંબ વચ્ચેના ખૂણાઓ યથાવત રહે છે, ફક્ત તીરની દિશા બદલાય છે. આમ, જો પ્રકાશ કિરણ દિશામાં પડે છે (ફિગ. 182, b), તો પ્રતિબિંબિત બીમ દિશામાં જશે, એટલે કે તે તારણ આપે છે કે, પ્રથમ કેસની તુલનામાં, ઘટના અને પ્રતિબિંબિત બીમ સ્થાનો બદલાઈ ગયા છે. તે જ પ્રકાશ બીમના રીફ્રેક્શન દરમિયાન જોવા મળે છે. ચાલો - એક ઘટના કિરણ, - એક રીફ્રેક્ટેડ રે (ફિગ. 182, c). જો પ્રકાશ દિશામાં પડે છે (ફિગ. 182, ડી), તો વક્રીવર્તિત કિરણ દિશામાં જાય છે, એટલે કે ઘટના અને પ્રત્યાવર્તન કિરણોના વિનિમય સ્થાનો.

ચોખા. 182. પ્રતિબિંબ (a, b) અને પ્રત્યાવર્તન (c, d) દરમિયાન પ્રકાશ કિરણોની ઉલટાવી શકાય તેવું. જો, તો પછી

આમ, પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન બંને દરમિયાન, પ્રકાશ એકબીજાની વિરુદ્ધ બંને દિશામાં સમાન માર્ગે મુસાફરી કરી શકે છે (ફિગ. 183). પ્રકાશના આ ગુણધર્મને પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા કહેવામાં આવે છે.

પ્રકાશ કિરણોની ઉલટાવી શકાય તેવો અર્થ એ છે કે જો પ્રથમ માધ્યમથી બીજામાં સંક્રમણ વખતે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બરાબર હોય, તો જ્યારે બીજા માધ્યમથી પ્રથમ તરફ પસાર થાય ત્યારે તે સમાન હોય છે. ખરેખર, પ્રકાશને એક ખૂણા પર પડવા દો અને એક ખૂણા પર વક્રીભવન થવા દો, જેથી . જો, કિરણોના રિવર્સ કોર્સ દરમિયાન, પ્રકાશ એક ખૂણા પર પડે છે, તો તે કોણ (ઉલટાવી શકાય તેવું) પર વક્રીવર્તિત થવું જોઈએ. આ કિસ્સામાં, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તેથી છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે બીમ હવામાંથી કાચ તરફ જાય છે અને જ્યારે તે કાચમાંથી હવામાં પસાર થાય છે . પ્રકાશ કિરણોની ઉલટાવી શકાય તેવી મિલકત બહુવિધ પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન દરમિયાન પણ સચવાય છે, જે કોઈપણ ક્રમમાં થઈ શકે છે. આ એ હકીકતને અનુસરે છે કે દરેક પ્રતિબિંબ અથવા રીફ્રેક્શન સાથે પ્રકાશ કિરણની દિશા ઉલટાવી શકાય છે.

ચોખા. 183. પ્રત્યાવર્તન દરમિયાન પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા માટે

આમ, જો, જ્યારે પ્રત્યાવર્તન અને પ્રતિબિંબીત માધ્યમોની કોઈપણ સિસ્ટમમાંથી પ્રકાશ કિરણ નીકળે છે, ત્યારે પ્રકાશના કિરણને છેલ્લા તબક્કામાં બરાબર પાછું પ્રતિબિંબિત કરવાની ફરજ પાડવામાં આવે છે, તો તે સમગ્ર સિસ્ટમમાંથી વિરુદ્ધ દિશામાં પસાર થશે અને તેના સ્ત્રોત પર પાછા આવશે. .

પ્રકાશ કિરણોની દિશાની ઉલટાવી શકાય તેવું સૈદ્ધાંતિક રીતે પ્રત્યાવર્તન અને પ્રતિબિંબના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને અને નવા પ્રયોગોનો આશરો લીધા વિના સાબિત કરી શકાય છે. પ્રકાશ પ્રતિબિંબના કિસ્સામાં, સાબિતી એકદમ સરળ છે (આ પ્રકરણના અંતે વ્યાયામ 22 જુઓ). પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના કેસ માટે વધુ જટિલ પુરાવો ઓપ્ટિક્સ પાઠ્યપુસ્તકોમાં મળી શકે છે.

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સના તમામ નિયમો ઊર્જા સંરક્ષણના કાયદાને અનુસરે છે. આ તમામ કાયદાઓ એકબીજાથી સ્વતંત્ર નથી.

4.3.1. કિરણોના સ્વતંત્ર પ્રસારનો કાયદો

જો અવકાશના એક બિંદુમાંથી અનેક કિરણો પસાર થાય છે, તો દરેક કિરણ એવું વર્તે છે કે જાણે કોઈ અન્ય કિરણો ન હોય.

આ રેખીય ઓપ્ટિક્સ માટે સાચું છે, જ્યાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પ્રસારિત પ્રકાશના કંપનવિસ્તાર અને તીવ્રતા પર આધારિત નથી.

4.3.2. ઉલટાવી શકાય તેવો કાયદો

કિરણોના માર્ગ અને માર્ગની લંબાઈ પ્રચારની દિશા પર આધારિત નથી.

એટલે કે, જો કોઈ કિરણ કે જે બિંદુથી બિંદુ સુધી પ્રસારિત થાય છે તેને રિવર્સ (થી) માં લોન્ચ કરવામાં આવે છે, તો તેની પાસે આગળના કિરણની જેમ જ ગતિ હશે.

4.3.3. રેક્ટિલિનિયર પ્રચારનો કાયદો

સજાતીય માધ્યમમાં, કિરણો સીધી રેખાઓ હોય છે (ફકરો 4.2.1 જુઓ).

4.3.4. રીફ્રેક્શન અને રિફ્લેક્શનનો કાયદો

પ્રકરણ 3 માં પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના કાયદાની વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સના માળખામાં, પ્રત્યાવર્તન અને પ્રતિબિંબના નિયમોની રચનાઓ સચવાયેલી છે.

4.3.5. ટૉટોક્રોનિઝમનો સિદ્ધાંત

ચાલો પ્રકાશના પ્રચારને તરંગ મોરચાના પ્રચાર તરીકે ધ્યાનમાં લઈએ (ફિગ. 4.3.1).

બે વેવફ્રન્ટ્સ વચ્ચેના કોઈપણ બીમની ઓપ્ટિકલ લંબાઈ સમાન છે:

વેવ ફ્રન્ટ્સ એવી સપાટી છે જે ઓપ્ટિકલી એકબીજાની સમાંતર હોય છે. આ અસંગત માધ્યમોમાં તરંગ મોરચાના પ્રચાર માટે પણ સાચું છે.

4.3.6. ફર્મેટનો સિદ્ધાંત

ચાલો ત્યાં બે બિંદુઓ અને , સ્થિત, સંભવતઃ, વિવિધ વાતાવરણમાં. આ બિંદુઓને વિવિધ રેખાઓ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડી શકાય છે. આ રેખાઓ વચ્ચે ફક્ત એક જ હશે, જે એક ઓપ્ટિકલ બીમ હશે જે ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ (ફિગ. 4.3.2) ના કાયદા અનુસાર પ્રચાર કરશે.

ફિગ.4.3.2. ફર્મેટનો સિદ્ધાંત.

ફર્મેટનો સિદ્ધાંત:

બે બિંદુઓ વચ્ચેની ઓપ્ટિકલ બીમની લંબાઈ તે બે બિંદુઓને જોડતી અન્ય તમામ રેખાઓની તુલનામાં ન્યૂનતમ છે:

ત્યાં વધુ સંપૂર્ણ રચના છે:

બે બિંદુઓ વચ્ચેના કિરણની ઓપ્ટિકલ લંબાઈ તે રેખાના ઓફસેટના સંદર્ભમાં સ્થિર છે.

રે એ બે બિંદુઓ વચ્ચેનું સૌથી ટૂંકું અંતર છે. જો રેખા કે જેની સાથે આપણે બે બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર માપીએ છીએ તે કિરણથી નાનાતાના 1લા ક્રમના જથ્થાથી અલગ હોય, તો આ રેખાની ઓપ્ટિકલ લંબાઈ કિરણની ઓપ્ટિકલ લંબાઈથી નાનાતાના 2જા ક્રમના જથ્થાથી અલગ પડે છે.

જો બે બિંદુઓને જોડતા કિરણની ઓપ્ટિકલ લંબાઈને પ્રકાશની ગતિથી વિભાજિત કરવામાં આવે, તો આપણે બે બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર આવરી લેવા માટે જરૂરી સમય મેળવીએ છીએ:

ફર્મેટના સિદ્ધાંતની બીજી રચના:

બે બિંદુઓને જોડતી કિરણ એ માર્ગને અનુસરે છે જેમાં ઓછામાં ઓછો સમય (સૌથી ઝડપી રસ્તો) જરૂરી છે.

આ સિદ્ધાંત પરથી વક્રીભવન, પ્રતિબિંબ વગેરેના નિયમો મેળવી શકાય છે.

4.3.7 માલુસ-ડુપિન કાયદો

સામાન્ય સુસંગતતા વિવિધ માધ્યમોમાંથી પસાર થતી વખતે સામાન્ય સુસંગતતાના ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે.

4.3.8 ઇન્વેરિઅન્ટ્સ

ઇન્વેરિઅન્ટ્સ(અપરિવર્તનશીલ શબ્દમાંથી) એ સંબંધો, અભિવ્યક્તિઓ છે જે કોઈપણ પરિસ્થિતિ બદલાય ત્યારે તેમનો દેખાવ જાળવી રાખે છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પ્રકાશ વિવિધ માધ્યમો અથવા સિસ્ટમોમાંથી પસાર થાય છે.

ઇન્ટિગ્રલ લેગ્રેન્જ ઇન્વેરિઅન્ટ

થોડી સામાન્ય સુસંગતતા (કિરણોનો કિરણ), અને અવકાશમાં બે મનસ્વી બિંદુઓ અને (ફિગ. 4.3.4) રહેવા દો. ચાલો આ બે બિંદુઓને મનસ્વી રેખા સાથે જોડીએ અને વક્રીય અભિન્ન અવિભાજ્ય શોધીએ.

ફિગ.4.3.3. ઇન્ટિગ્રલ લેગ્રેન્જ ઇન્વેરિઅન્ટ.

વિભેદક લેગ્રેન્જ અપરિવર્તક

અવકાશમાં એક કિરણ ત્રિજ્યા વેક્ટર દ્વારા સંપૂર્ણપણે વર્ણવવામાં આવે છે, જેમાં ત્રણ રેખીય કોઓર્ડિનેટ્સ હોય છે, અને એક ઓપ્ટિકલ વેક્ટર, જેમાં ત્રણ કોણીય કોઓર્ડિનેટ્સ હોય છે. કુલ, તેથી, અવકાશમાં ચોક્કસ કિરણને વ્યાખ્યાયિત કરવા માટે 6 પરિમાણો છે. જો કે, આ 6 પરિમાણોમાંથી, માત્ર 4 સ્વતંત્ર છે, કારણ કે બે સમીકરણો મેળવી શકાય છે જે બીમ પરિમાણોને એકબીજા સાથે સંબંધિત છે.

પ્રથમ સમીકરણ ઓપ્ટિકલ વેક્ટરની લંબાઈ નક્કી કરે છે:

માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ક્યાં છે.

બીજું સમીકરણ વેક્ટરની ઓર્થોગોનાલિટીની સ્થિતિને અનુસરે છે અને:

(4.3.5) અને (4.3.6) અભિવ્યક્તિઓમાંથી, વિશ્લેષણાત્મક ભૂમિતિનો ઉપયોગ કરીને, આપણે નીચેનો સંબંધ મેળવી શકીએ છીએ:

વિભેદક લેગ્રેન્જ અપરિવર્તક:
જ્યારે કિરણોનો બીમ ઓપ્ટિકલ મીડિયાના કોઈપણ સમૂહ દ્વારા પ્રસારિત થાય છે ત્યારે જથ્થો આપેલ કિરણ માટે તેનું મૂલ્ય જાળવી રાખે છે.

જ્યારે રે ટ્યુબ વિવિધ માધ્યમોના કોઈપણ ક્રમ (ફિગ. 4.3.5) દ્વારા પ્રસારિત થાય છે ત્યારે ભૌમિતિક પરિબળ અપરિવર્તનશીલ રહે છે.

સ્ટ્રોબેલ ઇન્વેરિઅન્ટ ઊર્જાના સંરક્ષણના નિયમને વ્યક્ત કરે છે, કારણ કે તે રેડિયન્ટ ફ્લક્સની અવ્યવસ્થા દર્શાવે છે.

તેજની વ્યાખ્યામાંથી આપણે નીચેની સમાનતા મેળવી શકીએ છીએ:

(4.3.9) ઘટેલી તેજ ક્યાં છે, જે અવિચલ છે, જેમ કે પ્રકરણ 2 માં પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે.

"પ્રકાશનું વિવર્તન" એ રેક્ટિલિનિયર તરંગ પ્રસારના કાયદાનું ઉલ્લંઘન છે. વેવ ઓપ્ટિક્સ પ્રકાશનું વિવર્તન. આમ, સ્લિટમાંથી પસાર થયા પછી, તરંગ વિસ્તરે છે અને વિકૃત થાય છે. ગોળાકાર છિદ્ર દ્વારા વિવર્તન. તમારા ધ્યાન બદલ આભાર! વિવર્તન ગ્રેટિંગ્સનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનને સ્પેક્ટ્રમમાં વિભાજિત કરવા માટે થાય છે.

"પ્રકાશનું વિક્ષેપ" - વર્ણવેલ અનુભવ, હકીકતમાં, પ્રાચીન છે. જો તમે મેઘધનુષ્યની સામે ઊભા રહો છો, તો સૂર્ય તમારી પાછળ હશે. મેઘધનુષ્ય. બહુ રંગીન પટ્ટી એ સૌર સ્પેક્ટ્રમ છે. વિખેરવાની ઘટનાની શોધ. ન્યુટન પહેલા રંગોના કારણો વિશેના વિચારો. ચાલો પ્રિઝમમાં કિરણના રીફ્રેક્શનને ધ્યાનમાં લઈએ. પ્રકાશનું વિક્ષેપ. સચેત નિરીક્ષકની આંખો દ્વારા મેઘધનુષ્ય.

"પ્રકાશના નિયમો" - કાર્યો: મિરર. પ્રકાશ નિયમો: પ્રકાશ દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગ છે. હેતુ: પ્રસ્તુતિ ગિલ્ડનબ્રાન્ડ લિલિયા વિક્ટોરોવના દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી. કૃત્રિમ. પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન. પ્રકાશ પ્રતિબિંબનો કાયદો. "ઇન્ફોર્મેશન ટેક્નોલોજી ઇન. પ્રોજેક્ટના માળખામાં કામ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.

"પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ" - ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સનો પ્રથમ નિયમ જણાવે છે કે પ્રકાશ એક સમાન માધ્યમમાં સીધી રેખામાં ફેલાય છે. તેથી, પ્રકાશ કિરણોનો ઉપયોગ કરીને, તમે પ્રકાશ ઊર્જાના પ્રસારની દિશા દર્શાવી શકો છો. પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ. 5. પ્રતિબિંબના નિયમો. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સનો બીજો નિયમ જણાવે છે: ઘટનાનો કોણ પ્રતિબિંબના કોણ સમાન છે, એટલે કે. ?? = ??.

"પ્રકાશનું વિવર્તન અને દખલ" - પાથ તફાવતથી: ? મહત્તમ = 2k. ?/2 – દખલગીરી મહત્તમ?min = (2k+1) . ?/2 - ન્યૂનતમ દખલગીરી. પ્રવાહીની સપાટી પર તરંગ તરંગોનો ઉમેરો. ?મિનિટ = (2k+1) . ?/2. મહત્તમ = 2k. ?/2. સુસંગત તરંગો. પાતળી ફિલ્મોમાં દખલગીરીનું અવલોકન. તરંગો ઉમેરવાનું પરિણામ આધાર રાખે છે. પ્રકાશની દખલગીરી.

"પ્રકાશનો પ્રચાર" - ડી - ઑબ્જેક્ટથી લેન્સ સુધીનું અંતર. જથ્થો. પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન. સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે ઉપયોગ કરો. પ્રકાશનો રેક્ટિલિનિયર પ્રચાર. પરીક્ષણ કાર્યો. ખગોળશાસ્ત્રીય પદ્ધતિ. ઓપ્ટિકલ સાધનો. કુલ પ્રતિબિંબ. કેમેરા (1837) પ્રોજેક્શન ઉપકરણ માઇક્રોસ્કોપ ટેલિસ્કોપ. કેમેરા. આગળ. કન્વર્જિંગ લેન્સ (a) ડિફ્યુઝિંગ લેન્સ (b).

પ્રકાશની પ્રકૃતિ સ્થાપિત થઈ તે પહેલાં કેટલાક ઓપ્ટિકલ કાયદાઓ પહેલેથી જ જાણીતા હતા. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સનો આધાર ચાર કાયદાઓ દ્વારા રચાય છે: 1) પ્રકાશના રેક્ટિલિનિયર પ્રચારનો કાયદો; 2) પ્રકાશ કિરણોની સ્વતંત્રતાનો કાયદો; 3) પ્રકાશ પ્રતિબિંબનો કાયદો; 4) પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો.

પ્રકાશના રેક્ટિલિનિયર પ્રચારનો કાયદો:પ્રકાશ એક ઓપ્ટીકલી સજાતીય માધ્યમમાં સીધી રીતે પ્રચાર કરે છે. આ કાયદો અંદાજિત છે, કારણ કે જ્યારે પ્રકાશ ખૂબ જ નાના છિદ્રોમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે સીધીતામાંથી વિચલનો જોવા મળે છે, જેટલો મોટો છિદ્ર નાનો હોય છે.

પ્રકાશ બીમની સ્વતંત્રતાનો કાયદો:એક બીમ દ્વારા ઉત્પાદિત અસર બાકીના બીમ એકસાથે કાર્ય કરે છે કે દૂર થાય છે તેના પર નિર્ભર નથી. કિરણોના આંતરછેદ તેમાંથી દરેકને એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે પ્રચાર કરતા અટકાવતા નથી. પ્રકાશ બીમને અલગ પ્રકાશ બીમમાં વિભાજીત કરીને, તે બતાવી શકાય છે કે અલગ કરેલ પ્રકાશ બીમની ક્રિયા સ્વતંત્ર છે.

આ કાયદો ત્યારે જ માન્ય છે જ્યારે પ્રકાશની તીવ્રતા ખૂબ ઊંચી ન હોય. લેસરો સાથે પ્રાપ્ત કરેલી તીવ્રતા પર, પ્રકાશ કિરણોની સ્વતંત્રતા હવે આદરવામાં આવતી નથી.પ્રતિબિંબનો કાયદો:

બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રતિબિંબિત કિરણ ઘટના કિરણ સાથે સમાન સમતલમાં આવેલું છે અને ઘટનાના બિંદુ પર ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલ કાટખૂણે છે; પ્રતિબિંબ કોણ ઘટના કોણ સમાન છે.રીફ્રેક્શનનો નિયમ:

આકસ્મિક કિરણ, પ્રત્યાવર્તન કિરણ અને ઘટનાના બિંદુ પર ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલ લંબ સમાન સમતલમાં રહે છે; આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને રીફ્રેક્શન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર આપેલ માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે પાપ i પાપ 1/પાપ પાપ i પાપ 2 = n 12 = n 2 / n 1, દેખીતી રીતે પાપ

2 = V 1 / V 2 , (1) જ્યાં n 12 -સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

પ્રથમની તુલનામાં બીજું વાતાવરણ. બે માધ્યમોનો સાપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક તેમના સંપૂર્ણ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો n 12 = n 2 / n 1 ના ગુણોત્તર સમાન છે.

માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ઝડપ C અને માધ્યમમાં તેમની તબક્કાની ઝડપ V ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય n:

ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેનું માધ્યમ કહેવામાં આવે છે. ઓપ્ટિકલી વધુ ગાઢ. અભિવ્યક્તિની સમપ્રમાણતામાંથી (1) તે અનુસરે છે, જેનો સાર એ છે કે જો તમે પ્રકાશ બીમને બીજા માધ્યમથી પ્રથમ તરફ એક ખૂણા પર દિશામાન કરો છો પાપ 2, પછી પ્રથમ માધ્યમમાં વક્રીવર્તિત કિરણ એક ખૂણા પર બહાર નીકળી જશે પાપ 1. જ્યારે પ્રકાશ ઓપ્ટિકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમથી વધુ ગાઢ માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે તે પાપ થાય છે. પાપ 1 > પાપ પાપ 2, એટલે કે. પ્રત્યાવર્તન કોણ પ્રકાશની ઘટનાના કોણ કરતા ઓછો છે, અને ઊલટું. પછીના કિસ્સામાં, જેમ જેમ ઘટનાનો ખૂણો વધે છે તેમ, વક્રીભવનનો ખૂણો વધુ પ્રમાણમાં વધે છે, જેથી ઘટનાના ચોક્કસ મર્યાદિત કોણ પર પાપવક્રીભવન કોણ π/2 બરાબર બને છે. રીફ્રેક્શનના કાયદાનો ઉપયોગ કરીને, તમે ઘટનાના મર્યાદિત કોણના મૂલ્યની ગણતરી કરી શકો છો:

આકસ્મિક કિરણ, પ્રત્યાવર્તન કિરણ અને ઘટનાના બિંદુ પર ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલ લંબ સમાન સમતલમાં રહે છે; આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને રીફ્રેક્શન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર આપેલ માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે પાપ pr /sin(π/2) = n 2 /n 1, ક્યાંથી પાપ pr = arcsin n 2 /n 1 .

(2) પાપ > પાપઆ મર્યાદિત કિસ્સામાં, રીફ્રેક્ટેડ બીમ મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ સાથે સ્લાઇડ કરે છે. ઘટનાના ખૂણા પર પ્રકાશ ઓપ્ટીકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં ઊંડે સુધી પ્રવેશતો નથી, આ ઘટના થાય છેસંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ. પાપકોર્નર કહેવાય છેમર્યાદા કોણ

સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ. ઘટનાસંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ

કુલ પ્રતિબિંબ પ્રિઝમ્સમાં વપરાય છે, જેનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં થાય છે: દૂરબીન, પેરિસ્કોપ્સ, રીફ્રેક્ટોમીટર (ઉપકરણો જે તમને ઓપ્ટિકલ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો નક્કી કરવા દે છે), પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓમાં, જે ઓપ્ટિકલી પારદર્શક સામગ્રીથી બનેલા પાતળા, વળાંકવાળા થ્રેડો (ફાઇબર્સ) છે. પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાના અંતમાં પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાના અંતમાં મર્યાદિત એક કરતાં વધુ ખૂણા પર પ્રકાશ ઘટના કોર અને ક્લેડીંગ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબમાંથી પસાર થાય છે અને માત્ર પ્રકાશ માર્ગદર્શિકા કોર સાથે પ્રસારિત થાય છે. પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓની મદદથી, તમે લાઇટ બીમના માર્ગને તમને ગમે તે રીતે વળાંક આપી શકો છો. મલ્ટીકોર લાઇટ માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ છબીઓ પ્રસારિત કરવા માટે થાય છે. પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ સમજાવો. ઓપ્ટીકલી અસંગત માધ્યમોમાંથી પસાર થતી વખતે કિરણોના વક્રતા અને વક્રતાના નિયમને સમજાવવા માટે, ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.

ઓપ્ટિકલ બીમ પાથ લંબાઈ

L = nS અથવા L = ∫ndS,

અનુક્રમે સજાતીય અને અસંગત માધ્યમો માટે. 1660 માં, ફ્રેન્ચ ગણિતશાસ્ત્રી અને ભૌતિકશાસ્ત્રી પી. ફર્મેટની સ્થાપના થઈહાથપગ સિદ્ધાંત (ફર્મેટનો સિદ્ધાંત) અસંગત પારદર્શક માધ્યમોમાં પ્રચાર કરતા કિરણના ઓપ્ટિકલ પાથની લંબાઈ માટે: આપેલા બે બિંદુઓ વચ્ચેના માધ્યમમાં કિરણના ઓપ્ટિકલ પાથની લંબાઈ ન્યૂનતમ છે, અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો,

પ્રકાશ એવા પાથ સાથે ફેલાય છે જેની ઓપ્ટિકલ લંબાઈ ન્યૂનતમ છે.ફોટોમેટ્રિક જથ્થો અને તેમના એકમો. ફોટોમેટ્રી એ ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા છે જે પ્રકાશની તીવ્રતા અને તેના સ્ત્રોતોને માપવા સાથે કામ કરે છે.:

1.ઊર્જાનો જથ્થોરેડિયેશન ફ્લક્સ F e - સંખ્યાત્મક રીતે ઊર્જા ગુણોત્તર સમાન જથ્થોડબલ્યુ

સમય ટી દ્વારા રેડિયેશન જે દરમિયાન રેડિયેશન થયું હતું: F e - સંખ્યાત્મક રીતે ઊર્જા ગુણોત્તર સમાન જથ્થો/t, વોટ (W).

ઊર્જાસભર તેજ(ઉત્સર્જનક્ષમતા) R e – જેમાંથી આ પ્રવાહ પસાર થાય છે તે વિભાગના S વિસ્તારની સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત રેડિયેશન ફ્લક્સ F e ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય:

R e = F e / S, (W/m2)

તે સપાટી રેડિયેશન ફ્લક્સ ઘનતા રજૂ કરે છે.

ઊર્જા તેજસ્વી તીવ્રતા (તેજસ્વી તીવ્રતા) I e એ બિંદુ પ્રકાશ સ્ત્રોતની વિભાવનાનો ઉપયોગ કરીને નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે - એક સ્રોત જેના પરિમાણો, અવલોકન સ્થળના અંતરની તુલનામાં, અવગણના કરી શકાય છે. પ્રકાશ I e ની ઉર્જા તીવ્રતા એ સ્ત્રોતના રેડિયેશન ફ્લક્સ Ф e ના નક્કર કોણ ω ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય છે જેની અંદર આ કિરણોત્સર્ગ ફેલાય છે:

I e = F e /ω, (W/sr) - વોટ પ્રતિ સ્ટેરેડિયન.

પ્રકાશની તીવ્રતા ઘણીવાર કિરણોત્સર્ગની દિશા પર આધારિત છે. જો તે કિરણોત્સર્ગની દિશા પર આધારિત નથી, તો પછી આવા સ્ત્રોતકહેવાય છે આઇસોટ્રોપિક. આઇસોટ્રોપિક સ્ત્રોત માટે, તેજસ્વી તીવ્રતા છે

I e = F e /4π.

વિસ્તૃત સ્ત્રોતના કિસ્સામાં, આપણે તેની સપાટી ડીએસના તત્વની તેજસ્વી તીવ્રતા વિશે વાત કરી શકીએ છીએ.

ઊર્જા તેજ (તેજ) IN e એ તેજસ્વી ઉર્જા તીવ્રતાના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય છે ΔI e એ ઉત્સર્જન કરતી સપાટીના એક તત્વના ક્ષેત્રફળ ΔS માટે આ તત્વના પ્રક્ષેપણની દિશાને લંબરૂપ સમતલ પર:

IN e = ΔI e / ΔS.

(W/avg.m 2)ઊર્જા પ્રકાશ (ઇરેડિયન્સ)ઇ

e એ સપાટીના પ્રકાશની ડિગ્રીને લાક્ષણિકતા આપે છે અને તે પ્રકાશિત સપાટીના એકમ પર રેડિયેશન ફ્લક્સ ઘટનાની માત્રા જેટલી છે. (W/m2. 2.પ્રકાશ મૂલ્યો

. ઓપ્ટિકલ માપનમાં, વિવિધ રેડિયેશન રીસીવરોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશ પ્રત્યે તેમની સંવેદનશીલતાની વર્ણપટની લાક્ષણિકતાઓ અલગ છે. માનવ આંખ V(λ) ની સંબંધિત સ્પેક્ટ્રલ સંવેદનશીલતા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. V(λ)

400 555 700 λ, nm તેથી, પ્રકાશ માપન, વ્યક્તિલક્ષી હોવાને કારણે, ઉદ્દેશ્ય, ઉર્જા કરતા અલગ હોય છે, અને તેમના માટે પ્રકાશ એકમો રજૂ કરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ફક્ત દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે થાય છે. પ્રકાશનું મૂળભૂત SI એકમ તેજસ્વી તીવ્રતા છે - candela

(cd), જે 540·10 12 Hz ની આવર્તન સાથે ઉત્સર્જિત મોનોક્રોમેટિક રેડિયેશનના સ્ત્રોતની આપેલ દિશામાં તેજસ્વી તીવ્રતા જેટલી છે, આ દિશામાં ઊર્જાસભર તેજસ્વી તીવ્રતા 1/683 W/sr છે.

પ્રકાશ એકમોની વ્યાખ્યા ઉર્જા એકમો જેવી જ છે. પ્રકાશ મૂલ્યોને માપવા માટે, ખાસ સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - ફોટોમીટર.તેજસ્વી પ્રવાહ . તેજસ્વી પ્રવાહનું એકમ છે(lm). તે એક સ્ટેરેડિયનના ઘન કોણની અંદર 1 સીડીની તીવ્રતા સાથે આઇસોટ્રોપિક પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત તેજસ્વી પ્રવાહની બરાબર છે (ઘન કોણની અંદર રેડિયેશન ક્ષેત્રની એકરૂપતા સાથે):

1 lm = 1 cd 1 sr.

તે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે λ = 555 nm ની તરંગલંબાઇ સાથે કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ 1 lm નો તેજસ્વી પ્રવાહ 0.00146 W ના ઊર્જા પ્રવાહને અનુરૂપ છે. ભિન્ન λ સાથે કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ 1 lm નો તેજસ્વી પ્રવાહ ઊર્જા પ્રવાહને અનુરૂપ છે

F e = 0.00146/V(λ), W.

1 એલએમ = 0.00146 ડબ્લ્યુ.

રોશની (ઇરેડિયન્સ)- આ સપાટીના વિસ્તાર S અને સપાટી પરના તેજસ્વી પ્રવાહ F ઘટનાના ગુણોત્તરથી સંબંધિત મૂલ્ય:

(ઇરેડિયન્સ)= F/S, lux (lx).

1 લક્સ એ 1 મીટર 2 પરની સપાટીની રોશની છે જેમાંથી 1 એલએમનો તેજસ્વી પ્રવાહ પડે છે (1 લક્સ = 1 એલએમ/એમ 2).

તેજચોક્કસ દિશામાં ચમકતી સપાટીની R C (તેજસ્વીતા) φ એ આ દિશામાં લંબરૂપ સમતલ પર તેજસ્વી સપાટીના પ્રક્ષેપણના ક્ષેત્ર S સાથે આ દિશામાં તેજસ્વી તીવ્રતા I ના ગુણોત્તર સમાન મૂલ્ય છે:

R C = I/(Scosφ).

(cd/m2).

યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામિનેશન કોડિફાયરના વિષયો: પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો, કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ. બે પારદર્શક માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર, પ્રકાશના પ્રતિબિંબ સાથે, તે અવલોકન કરવામાં આવે છેરીફ્રેક્શન

- પ્રકાશ, બીજા માધ્યમમાં જવાનું, તેના પ્રસારની દિશા બદલે છે. પ્રકાશ કિરણનું વક્રીભવન ત્યારે થાય છે જ્યારે તેવલણ

ઇન્ટરફેસ પર પડવું (જોકે હંમેશા નહીં - કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ વિશે વાંચો). જો કિરણ સપાટી પર કાટખૂણે પડે છે, તો ત્યાં કોઈ વક્રીભવન થશે નહીં - બીજા માધ્યમમાં કિરણ તેની દિશા જાળવી રાખશે અને સપાટી પર કાટખૂણે પણ જશે.

રીફ્રેક્શનનો કાયદો (ખાસ કેસ).

જ્યારે કોઈ એક મીડિયા હવામાં હોય ત્યારે અમે ખાસ કેસથી શરૂઆત કરીશું. આ બરાબર પરિસ્થિતિ છે જે મોટાભાગની સમસ્યાઓમાં થાય છે. અમે રીફ્રેક્શનના કાયદાના અનુરૂપ વિશેષ કેસની ચર્ચા કરીશું, અને તે પછી જ અમે તેની સૌથી સામાન્ય રચના આપીશું.

ધારો કે હવામાં મુસાફરી કરતા પ્રકાશનું કિરણ કાચ, પાણી અથવા અન્ય કોઈ પારદર્શક માધ્યમની સપાટી પર ત્રાંસી રીતે પડે છે. જ્યારે માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે બીમ રીફ્રેક્ટ થાય છે, અને તેનો આગળનો રસ્તો ફિગમાં બતાવવામાં આવે છે. 1.અસરના બિંદુએ, એક લંબ દોરવામાં આવે છે (અથવા, જેમ તેઓ કહે છે, સામાન્ય) માધ્યમની સપાટી પર. બીમ, પહેલાની જેમ, કહેવામાં આવે છે ઘટના કિરણ, અને ઘટના કિરણ અને સામાન્ય વચ્ચેનો કોણ છે ઘટના કોણ.રે છે રીફ્રેક્ટેડ કિરણ.

; વક્રીવર્તિત કિરણો અને સપાટીથી સામાન્ય વચ્ચેનો કોણ કહેવાય છે રીફ્રેક્શન કોણઆ પર્યાવરણ. વિવિધ માધ્યમોના રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો કોષ્ટકોમાં મળી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાચ માટે અને પાણી માટે. સામાન્ય રીતે, કોઈપણ વાતાવરણમાં; રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ફક્ત શૂન્યાવકાશમાં એકતા સમાન છે. હવામાં, તેથી, હવા માટે આપણે સમસ્યાઓમાં પૂરતી ચોકસાઈ સાથે ધારી શકીએ છીએ (ઓપ્ટિક્સમાં, હવા શૂન્યાવકાશથી ખૂબ અલગ નથી).

રીફ્રેક્શનનો કાયદો (હવા-માધ્યમ સંક્રમણ) .

1) આકસ્મિક કિરણ, વક્રીવર્તિત કિરણ અને ઘટનાના બિંદુ પર દોરવામાં આવેલ સપાટીથી સામાન્ય સમાન સમતલમાં સ્થિત છે.
2) આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર માધ્યમના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક જેટલો છે:

. (1)

સંબંધ (1) થી તે અનુસરે છે કે , એટલે કે, પ્રત્યાવર્તન કોણ ઘટનાના ખૂણા કરતા ઓછો છે. યાદ રાખો: હવામાંથી માધ્યમમાં પસાર થતાં, કિરણ, રીફ્રેક્શન પછી, સામાન્યની નજીક જાય છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે. આ ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કરતા હંમેશા ઓછી હોય છે: અને તે તારણ આપે છે કે

. (2)

જ્યારે આપણે વેવ ઓપ્ટિક્સનો અભ્યાસ કરીશું ત્યારે આપણે સમજીશું કે આવું શા માટે થાય છે. હમણાં માટે, ચાલો સૂત્રોને જોડીએ. (1) અને (2) :

. (3)

હવાનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એકતાની ખૂબ નજીક હોવાથી, આપણે ધારી શકીએ કે હવામાં પ્રકાશની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ જેટલી છે. આ વાતને ધ્યાનમાં લઈને ફોર્મ્યુલા જોઈએ. (3), અમે નિષ્કર્ષ કાઢીએ છીએ: આકસ્મિક ખૂણાના સાઈન અને રીફ્રેક્શનના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર હવામાં પ્રકાશની ગતિ અને માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર જેટલો છે.

પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા.

હવે ચાલો બીમના રિવર્સ પાથને ધ્યાનમાં લઈએ: માધ્યમથી હવામાં પસાર થતી વખતે તેનું વક્રીભવન. નીચેના ઉપયોગી સિદ્ધાંત અમને અહીં મદદ કરશે.

પ્રકાશ કિરણોની ઉલટાવી શકાય તેવો સિદ્ધાંત. બીમ પાથ આગળ કે પાછળની દિશામાં બીમ ફેલાવે છે તેના પર આધાર રાખતો નથી. વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધતા, બીમ આગળની દિશામાં બરાબર એ જ પાથને અનુસરશે.

રિવર્સિબિલિટીના સિદ્ધાંત અનુસાર, જ્યારે માધ્યમથી હવામાં સંક્રમણ થાય છે, ત્યારે બીમ હવાથી માધ્યમમાં અનુરૂપ સંક્રમણ દરમિયાન સમાન માર્ગને અનુસરશે (ફિગ. 2 માં માત્ર તફાવત).

અંજીરમાંથી 2.

1 એ છે કે બીમની દિશા વિરુદ્ધ દિશામાં બદલાઈ ગઈ છે. આપણે બે ખૂણા લઈએ છીએ - ઘટના કોણ અને વક્રીવર્તન કોણ; મોટા કોણની સાઈન અને નાના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ જેટલો છે.

અમે હવે સૌથી સામાન્ય કિસ્સામાં રીફ્રેક્શનના કાયદાની ચર્ચા કરવા માટે સંપૂર્ણપણે તૈયાર છીએ.

રીફ્રેક્શનનો કાયદો (સામાન્ય કેસ).

પ્રકાશને પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક સાથે મધ્યમ 1 થી મધ્યમ 2 પર પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક સાથે પસાર થવા દો. ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેનું માધ્યમ કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટિકલી વધુ ગાઢ; તદનુસાર, નીચલા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેનું માધ્યમ કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટીકલી ઓછી ગાઢ.

ઓપ્ટીકલી ઓછા ગીચ માધ્યમથી ઓપ્ટીકલી વધુ ગાઢ માધ્યમમાં જતા પ્રકાશ બીમ, રીફ્રેક્શન પછી, સામાન્યની નજીક જાય છે (ફિગ. 3). આ કિસ્સામાં, ઘટનાનો કોણ વક્રીભવનના કોણ કરતા વધારે છે: .

ચોખા. 3.

તેનાથી વિપરિત, ઓપ્ટીકલી ગીચ માધ્યમથી ઓપ્ટીકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમ તરફ જવાથી, બીમ સામાન્યથી વધુ વિચલિત થાય છે (ફિગ. 4). અહીં ઘટનાનો કોણ વક્રીભવનના કોણ કરતા ઓછો છે:

ચોખા. 4.

તે તારણ આપે છે કે આ બંને કિસ્સાઓ એક સૂત્ર દ્વારા આવરી લેવામાં આવ્યા છે - રીફ્રેક્શનનો સામાન્ય કાયદો, કોઈપણ બે પારદર્શક માધ્યમો માટે માન્ય છે.

રીફ્રેક્શનનો કાયદો.
1) આકસ્મિક કિરણ, રીફ્રેક્ટેડ કિરણ અને મીડિયા વચ્ચેના સામાન્યથી ઇન્ટરફેસ, ઘટનાના બિંદુ પર દોરવામાં આવે છે, તે જ પ્લેનમાં આવેલા છે.
2) આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર બીજા માધ્યમના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકના પ્રથમ માધ્યમના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકના ગુણોત્તર જેટલો છે:

. (4)

તે જોવાનું સરળ છે કે વાયુ-માધ્યમ સંક્રમણ માટે અગાઉ ઘડવામાં આવેલ રીફ્રેક્શનનો કાયદો આ કાયદાનો વિશેષ કેસ છે. હકીકતમાં, ફોર્મ્યુલા (4) માં મૂકીને આપણે ફોર્મ્યુલા (1) પર પહોંચીએ છીએ.

ચાલો હવે યાદ રાખીએ કે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ અને આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપનો ગુણોત્તર છે: . આને (4) માં બદલીને, અમને મળે છે:

. (5)

ફોર્મ્યુલા (5) કુદરતી રીતે ફોર્મ્યુલાને સામાન્ય બનાવે છે (3). આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ અને બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર જેટલો છે.

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ.

જ્યારે પ્રકાશ કિરણો ઓપ્ટીકલી ઘનતાવાળા માધ્યમમાંથી ઓપ્ટીકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે એક રસપ્રદ ઘટના જોવા મળે છે - પૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ. ચાલો જાણીએ કે તે શું છે.

નિશ્ચિતતા માટે, અમે ધારીએ છીએ કે પ્રકાશ પાણીમાંથી હવામાં આવે છે. ચાલો ધારીએ કે જળાશયની ઊંડાઈમાં બધી દિશામાં પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કિરણોનો એક બિંદુ સ્ત્રોત છે. આપણે આમાંથી કેટલાક કિરણો (ફિગ. 5) જોઈશું.

બીમ પાણીની સપાટીને સૌથી નાના કોણ પર અથડાવે છે. આ કિરણ આંશિક રીતે રીફ્રેક્ટેડ (રે) અને આંશિક રીતે પાણી (કિરણ) માં પરાવર્તિત થાય છે. આમ, ઘટના બીમની ઉર્જાનો એક ભાગ રીફ્રેક્ટેડ બીમમાં તબદીલ થાય છે, અને ઉર્જાનો બાકીનો ભાગ પ્રતિબિંબિત બીમમાં ટ્રાન્સફર થાય છે.

બીમની ઘટનાનો કોણ વધારે છે. આ બીમ પણ બે બીમમાં વહેંચાયેલું છે - રીફ્રેક્ટેડ અને પરાવર્તિત. પરંતુ મૂળ બીમની ઉર્જા તેમની વચ્ચે અલગ રીતે વહેંચવામાં આવે છે: રીફ્રેક્ટેડ બીમ બીમ કરતા ઝાંખા હશે (એટલે ​​​​કે, તે ઊર્જાનો નાનો હિસ્સો મેળવશે), અને પ્રતિબિંબિત બીમ બીમ કરતા અનુરૂપ રીતે તેજસ્વી હશે (તે ઊર્જાનો મોટો હિસ્સો મેળવો).

જેમ જેમ ઘટનાનો ખૂણો વધે છે, તેમ તેમ સમાન પેટર્ન જોવા મળે છે: ઘટના બીમની ઉર્જાનો વધુને વધુ મોટો હિસ્સો પ્રતિબિંબિત બીમમાં જાય છે, અને વધુને વધુ નાનો હિસ્સો રીફ્રેક્ટેડ બીમમાં જાય છે. રીફ્રેક્ટેડ બીમ મંદ અને ઝાંખું બને છે, અને અમુક સમયે સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે!

આ અદ્રશ્ય ત્યારે થાય છે જ્યારે વક્રીભવનના કોણને અનુરૂપ ઘટનાનો કોણ પહોંચી જાય છે. આ સ્થિતિમાં, રીફ્રેક્ટેડ કિરણને પાણીની સપાટીની સમાંતર જવું પડશે, પરંતુ ત્યાં જવા માટે કંઈ બાકી નથી - ઘટના કિરણની બધી ઊર્જા સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત કિરણમાં જતી રહી છે.

ઘટનાના કોણમાં વધુ વધારા સાથે, રીફ્રેક્ટેડ બીમ પણ ગેરહાજર રહેશે.

વર્ણવેલ ઘટના સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ છે. પાણી ચોક્કસ મૂલ્યની બરાબર અથવા તેનાથી વધુ ઘટનાના ખૂણા સાથે કિરણો છોડતું નથી - આવા તમામ કિરણો સંપૂર્ણપણે પાણીમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે. કોણ કહેવાય છે કુલ પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ.

વક્રીભવનના નિયમમાંથી મૂલ્ય સરળતાથી શોધી શકાય છે. અમારી પાસે છે:

પરંતુ, તેથી

તેથી, પાણી માટે કુલ પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ બરાબર છે:

તમે ઘરમાં સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબની ઘટના સરળતાથી જોઈ શકો છો. ગ્લાસમાં પાણી રેડો, તેને ઉપાડો અને કાચની દિવાલ દ્વારા પાણીની સપાટીને સહેજ નીચે જુઓ. તમે સપાટી પર ચાંદીની ચમક જોશો - સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબને લીધે, તે અરીસાની જેમ વર્તે છે.

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબની સૌથી મહત્વપૂર્ણ તકનીકી એપ્લિકેશન છે ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ. પ્રકાશ કિરણો ફાઈબર ઓપ્ટિક કેબલમાં લોન્ચ કરવામાં આવે છે ( પ્રકાશ માર્ગદર્શિકા) તેની ધરીની લગભગ સમાંતર, મોટા ખૂણા પર સપાટી પર પડે છે અને ઊર્જા ગુમાવ્યા વિના કેબલમાં સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે. વારંવાર પ્રતિબિંબિત થતાં, કિરણો વધુ અને વધુ પ્રવાસ કરે છે, નોંધપાત્ર અંતર પર ઊર્જાનું પરિવહન કરે છે. ફાઈબર ઓપ્ટિક સંચારનો ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, કેબલ ટેલિવિઝન નેટવર્ક અને હાઈ-સ્પીડ ઈન્ટરનેટ એક્સેસમાં.