માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સમાન છે. પ્રકાશનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

ઓપ્ટિક્સમાં સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે, તમારે ઘણીવાર કાચ, પાણી અથવા અન્ય પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને જાણવાની જરૂર છે. તદુપરાંત, વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં, આ જથ્થાના સંપૂર્ણ અને સંબંધિત બંને મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

બે પ્રકારના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

પ્રથમ, ચાલો આ સંખ્યા શું બતાવે છે તે વિશે વાત કરીએ: એક અથવા બીજા પારદર્શક માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની દિશા કેવી રીતે બદલાય છે. તદુપરાંત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ શૂન્યાવકાશમાંથી આવી શકે છે, અને પછી કાચ અથવા અન્ય પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને સંપૂર્ણ કહેવામાં આવશે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, તેનું મૂલ્ય 1 થી 2 ની રેન્જમાં હોય છે. માત્ર ખૂબ જ દુર્લભ કિસ્સાઓમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બે કરતા વધારે હોય છે.

જો ઑબ્જેક્ટની સામે શૂન્યાવકાશ કરતાં મધ્યમ ઘનતા હોય, તો તેઓ સંબંધિત મૂલ્યની વાત કરે છે. અને તે બે સંપૂર્ણ મૂલ્યોના ગુણોત્તર તરીકે ગણવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વોટર-ગ્લાસનો સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કાચ અને પાણી માટેના સંપૂર્ણ મૂલ્યોના ભાગ સમાન હશે.

કોઈ પણ સંજોગોમાં, તે લેટિન અક્ષર "en" - n દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આ મૂલ્ય સમાન મૂલ્યોને એકબીજા દ્વારા વિભાજીત કરીને મેળવવામાં આવે છે, તેથી તે ફક્ત એક ગુણાંક છે જેનું કોઈ નામ નથી.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ગણતરી કરવા માટે તમે કયા સૂત્રનો ઉપયોગ કરી શકો છો?

જો આપણે ઘટનાના કોણને "આલ્ફા" તરીકે લઈએ અને રીફ્રેક્શનના કોણને "બીટા" તરીકે લઈએ, તો રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સના સંપૂર્ણ મૂલ્ય માટેનું સૂત્ર આના જેવું દેખાય છે: n = sin α/sin β. અંગ્રેજી-ભાષાના સાહિત્યમાં તમે ઘણીવાર અલગ હોદ્દો શોધી શકો છો. જ્યારે ઘટનાનો ખૂણો i હોય અને વક્રીભવનનો ખૂણો r હોય.

કાચ અને અન્ય પારદર્શક માધ્યમોમાં પ્રકાશના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ગણતરી કેવી રીતે કરવી તે માટેનું બીજું સૂત્ર છે. તે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ સાથે સંબંધિત છે અને તે જ છે, પરંતુ વિચારણા હેઠળના પદાર્થમાં.

પછી તે આના જેવું દેખાય છે: n = c/νλ. અહીં c એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ છે, ν એ પારદર્શક માધ્યમમાં તેની ગતિ છે, અને λ એ તરંગલંબાઇ છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શેના પર આધાર રાખે છે?

તે વિચારણા હેઠળના માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ સંદર્ભમાં હવા શૂન્યાવકાશની ખૂબ નજીક છે, તેથી પ્રકાશ તરંગો તેમની મૂળ દિશાથી વિચલિત થયા વિના વ્યવહારીક રીતે તેમાં પ્રચાર કરે છે. તેથી, જો કાચ-વાયુ અથવા અન્ય કોઈપણ પદાર્થની કિનારી હવાનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ નક્કી કરવામાં આવે છે, તો પછીનું પરંપરાગત રીતે શૂન્યાવકાશ તરીકે લેવામાં આવે છે.

દરેક અન્ય પર્યાવરણની પોતાની લાક્ષણિકતાઓ છે. તેમની પાસે વિવિધ ઘનતા છે, તેમનું પોતાનું તાપમાન છે, તેમજ સ્થિતિસ્થાપક તાણ છે. આ બધું પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના પરિણામને અસર કરે છે.

તરંગોના પ્રસારની દિશા બદલવામાં પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. સફેદ પ્રકાશ લાલથી વાયોલેટ સુધીના ઘણા રંગોથી બનેલો છે. સ્પેક્ટ્રમનો દરેક ભાગ તેની પોતાની રીતે રીફ્રેક્ટેડ છે. તદુપરાંત, સ્પેક્ટ્રમના લાલ ભાગની તરંગ માટેના સૂચકનું મૂલ્ય હંમેશા અન્ય કરતા ઓછું હશે. ઉદાહરણ તરીકે, TF-1 ગ્લાસનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અનુક્રમે 1.6421 થી 1.67298 સુધી બદલાય છે, સ્પેક્ટ્રમના લાલથી વાયોલેટ ભાગ સુધી.

વિવિધ પદાર્થો માટે મૂલ્યોના ઉદાહરણો

અહીં નિરપેક્ષ મૂલ્યોના મૂલ્યો છે, એટલે કે, જ્યારે બીમ શૂન્યાવકાશમાંથી (જે હવાની સમકક્ષ છે) અન્ય પદાર્થમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે.

જો અન્ય માધ્યમોની તુલનામાં કાચના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને નિર્ધારિત કરવું જરૂરી હોય તો આ આંકડાઓની જરૂર પડશે.

સમસ્યાઓ હલ કરતી વખતે અન્ય કયા જથ્થાનો ઉપયોગ થાય છે?

કુલ પ્રતિબિંબ. જ્યારે પ્રકાશ ગીચ માધ્યમથી ઓછા ગીચ માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે તે જોવા મળે છે. અહીં, ઘટનાના ચોક્કસ ખૂણા પર, જમણા ખૂણા પર વક્રીભવન થાય છે. એટલે કે, બીમ બે માધ્યમોની સીમા સાથે સ્લાઇડ કરે છે.

કુલ પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ એ તેનું લઘુત્તમ મૂલ્ય છે જેના પર પ્રકાશ ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં છટકી શકતો નથી. તેનો ઓછો અર્થ થાય છે વક્રીભવન, અને વધુનો અર્થ એ જ માધ્યમમાં પ્રતિબિંબ થાય છે જેમાંથી પ્રકાશ ખસેડાયો હતો.

કાર્ય નંબર 1

શરત. કાચના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું મૂલ્ય 1.52 છે. સપાટીના ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રકાશ સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે તે મર્યાદિત કોણ નક્કી કરવું જરૂરી છે: હવા સાથે કાચ, હવા સાથે પાણી, પાણી સાથે કાચ.

તમારે કોષ્ટકમાં આપેલા પાણી માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ડેટાનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડશે. તે હવા માટે એકતા સમાન લેવામાં આવે છે.

ત્રણેય કેસોમાં ઉકેલ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરીમાં આવે છે:

sin α 0 /sin β = n 1 /n 2, જ્યાં n 2 એ માધ્યમનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાંથી પ્રકાશ ફેલાય છે, અને n 1 જ્યાં તે ઘૂસી જાય છે.

અક્ષર α 0 મર્યાદા કોણ સૂચવે છે. કોણ β નું મૂલ્ય 90 ડિગ્રી છે. એટલે કે તેની સાઈન એક હશે.

પ્રથમ કેસ માટે: sin α 0 = 1 /n કાચ, પછી સીમિત કોણ 1 /n કાચના આર્કસાઇન જેટલું બહાર વળે છે. 1/1.52 = 0.6579. કોણ 41.14º છે.

બીજા કિસ્સામાં, આર્ક્સીન નક્કી કરતી વખતે, તમારે પાણીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યને બદલવાની જરૂર છે. પાણીનો અપૂર્ણાંક 1/n મૂલ્ય 1/1.33 = 0.7519 લેશે. આ કોણ 48.75º છે.

ત્રીજા કેસનું વર્ણન n પાણી અને n ગ્લાસના ગુણોત્તર દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે. અપૂર્ણાંક માટે આર્કસાઇનની ગણતરી કરવાની જરૂર પડશે: 1.33/1.52, એટલે કે, સંખ્યા 0.875. અમે તેના આર્કસાઇન દ્વારા મર્યાદિત કોણનું મૂલ્ય શોધીએ છીએ: 61.05º.

જવાબ: 41.14º, 48.75º, 61.05º.

સમસ્યા નંબર 2

શરત. એક ગ્લાસ પ્રિઝમ પાણી સાથેના વાસણમાં ડૂબી જાય છે. તેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.5 છે. પ્રિઝમ કાટકોણ ત્રિકોણ પર આધારિત છે. મોટો પગ તળિયે કાટખૂણે સ્થિત છે, અને બીજો તેની સમાંતર છે. પ્રકાશનું કિરણ સામાન્ય રીતે પ્રિઝમના ઉપરના ચહેરા પર પડે છે. જહાજના તળિયે કાટખૂણે સ્થિત પગ સુધી પહોંચવા અને પ્રિઝમમાંથી બહાર નીકળવા માટે પ્રકાશ માટે આડા પગ અને કર્ણ વચ્ચેનો સૌથી નાનો કોણ હોવો જોઈએ?

વર્ણવેલ રીતે કિરણ પ્રિઝમમાંથી બહાર નીકળવા માટે, તેને આંતરિક ચહેરા પર મહત્તમ કોણ પર પડવું જરૂરી છે (એક જે પ્રિઝમના ક્રોસ સેક્શનમાં ત્રિકોણનું કર્ણ છે). આ મર્યાદિત કોણ જમણા ત્રિકોણના ઇચ્છિત કોણ સમાન છે. પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમમાંથી, તે તારણ આપે છે કે 90 ડિગ્રીની સાઈન દ્વારા વિભાજિત મર્યાદિત કોણની સાઈન બે રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોના ગુણોત્તર સમાન છે: પાણીથી કાચ.

ગણતરીઓ મર્યાદિત કોણ માટે નીચેના મૂલ્ય તરફ દોરી જાય છે: 62º30´.

ચાલો આપણે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની વધુ વિગતવાર વિચારણા તરફ વળીએ, જે અમે §81 માં પ્રત્યાવર્તનનો કાયદો ઘડતી વખતે રજૂ કર્યો હતો.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એ બંને માધ્યમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે જ્યાંથી બીમ પડે છે અને તે માધ્યમ જેમાં તે પ્રવેશ કરે છે. જ્યારે શૂન્યાવકાશમાંથી પ્રકાશ કોઈપણ માધ્યમ પર પડે છે ત્યારે પ્રાપ્ત થયેલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને તે માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે.

ચોખા. 184. બે માધ્યમોનો સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ:

પ્રથમ માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ રહેવા દો અને બીજા માધ્યમનો - . પ્રથમ અને બીજા માધ્યમની સીમા પરના પ્રત્યાવર્તનને ધ્યાનમાં લેતા, અમે ખાતરી કરીએ છીએ કે પ્રથમ માધ્યમથી બીજામાં સંક્રમણ દરમિયાન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, કહેવાતા સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોના ગુણોત્તર સમાન છે. બીજું અને પ્રથમ માધ્યમ:

(ફિગ. 184). તેનાથી વિપરિત, જ્યારે બીજા માધ્યમથી પ્રથમ તરફ પસાર થાય છે, ત્યારે આપણી પાસે સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હોય છે.

બે માધ્યમોના સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને તેમના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો વચ્ચે સ્થાપિત જોડાણ નવા પ્રયોગો વિના, સૈદ્ધાંતિક રીતે મેળવી શકાય છે, જેમ કે આ રિવર્સિબિલિટીના નિયમ (§82) માટે કરી શકાય છે.

ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવતા માધ્યમને ઓપ્ટિકલી ડેન્સર કહેવામાં આવે છે. હવાની તુલનામાં વિવિધ માધ્યમોનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સામાન્ય રીતે માપવામાં આવે છે. હવાનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે. આમ, કોઈપણ માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સૂત્ર દ્વારા હવાની તુલનામાં તેના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે સંબંધિત છે.

કોષ્ટક 6. હવાની તુલનામાં વિવિધ પદાર્થોનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે, એટલે કે તેના રંગ પર. વિવિધ રંગો વિવિધ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોને અનુરૂપ છે. આ ઘટના, જેને વિક્ષેપ કહેવાય છે, ઓપ્ટિક્સમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. અમે પછીના પ્રકરણોમાં વારંવાર આ ઘટના સાથે વ્યવહાર કરીશું. કોષ્ટકમાં આપેલ ડેટા. 6, પીળા પ્રકાશનો સંદર્ભ લો.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે પ્રતિબિંબનો નિયમ ઔપચારિક રીતે રીફ્રેક્શનના કાયદાના સમાન સ્વરૂપમાં લખી શકાય છે. ચાલો યાદ રાખીએ કે આપણે હંમેશા અનુરૂપ કિરણના લંબથી ખૂણાને માપવા માટે સંમત થયા છીએ. તેથી, આપણે વિપરીત ચિહ્નો ધરાવવા માટે ઘટનાના કોણ અને પ્રતિબિંબના કોણને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ, એટલે કે. પ્રતિબિંબનો કાયદો આ રીતે લખી શકાય છે

(83.4) ને વક્રીભવનના નિયમ સાથે સરખાવતા, આપણે જોઈએ છીએ કે પ્રતિબિંબના નિયમને પરના વક્રીભવનના નિયમના વિશેષ કેસ તરીકે ગણી શકાય. પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમોની આ ઔપચારિક સમાનતા વ્યવહારિક સમસ્યાઓના ઉકેલમાં ખૂબ ફાયદાકારક છે.

અગાઉની પ્રસ્તુતિમાં, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો અર્થ તેમાંથી પસાર થતા પ્રકાશની તીવ્રતાથી સ્વતંત્ર, માધ્યમના સ્થિરાંકનો હતો. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું આ અર્થઘટન તદ્દન સ્વાભાવિક છે, પરંતુ આધુનિક લેસરોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી ઉચ્ચ રેડિયેશન તીવ્રતાના કિસ્સામાં, તે ન્યાયી નથી. માધ્યમના ગુણધર્મો કે જેના દ્વારા મજબૂત પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગ પસાર થાય છે તે તેની તીવ્રતા પર આ કિસ્સામાં આધાર રાખે છે. જેમ તેઓ કહે છે, પર્યાવરણ બિનરેખીય બને છે. માધ્યમની બિનરેખીયતા પોતાને પ્રગટ કરે છે, ખાસ કરીને, એ હકીકતમાં કે ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશ તરંગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને બદલે છે. રેડિયેશનની તીવ્રતા પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનનું સ્વરૂપ છે

અહીં સામાન્ય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, અને તે બિનરેખીય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, અને પ્રમાણસરતા પરિબળ છે. આ સૂત્રમાં વધારાનો શબ્દ હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક હોઈ શકે છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં સંબંધિત ફેરફારો પ્રમાણમાં નાના છે. મુ બિનરેખીય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ. જો કે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં આવા નાના ફેરફારો પણ નોંધનીય છે: તેઓ પ્રકાશના સ્વ-ફોકસની વિચિત્ર ઘટનામાં પોતાને પ્રગટ કરે છે.

ચાલો હકારાત્મક બિનરેખીય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેના માધ્યમને ધ્યાનમાં લઈએ. આ કિસ્સામાં, વધેલી પ્રકાશની તીવ્રતાના વિસ્તારો એક સાથે વધેલા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના વિસ્તારો છે. સામાન્ય રીતે, વાસ્તવિક લેસર રેડિયેશનમાં, કિરણોના બીમના ક્રોસ સેક્શન પર તીવ્રતાનું વિતરણ બિનસમાન હોય છે: તીવ્રતા ધરીની સાથે મહત્તમ હોય છે અને બીમની કિનારીઓ તરફ સરળતાથી ઘટે છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 185 ઘન વણાંકો. સમાન વિતરણ પણ લેસર બીમ જે ધરી સાથે બિનરેખીય માધ્યમ સાથે કોષના ક્રોસ વિભાગમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફારનું વર્ણન કરે છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, જે ક્યુવેટની ધરી સાથે સૌથી વધુ છે, તેની દિવાલો તરફ સરળતાથી ઘટે છે (ફિગ. 185માં ડૅશ કરેલા વળાંક).

કિરણોનો કિરણ લેસરને ધરીની સમાંતર છોડીને, ચલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેના માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, તે દિશામાં વિચલિત થાય છે જ્યાં તે મોટો હોય છે. તેથી, ક્યુવેટની નજીક વધેલી તીવ્રતા આ વિસ્તારમાં પ્રકાશ કિરણોની સાંદ્રતા તરફ દોરી જાય છે, જે ક્રોસ-સેક્શનમાં અને ફિગમાં યોજનાકીય રીતે દર્શાવેલ છે. 185, અને આ વધુ વધારો તરફ દોરી જાય છે. આખરે, બિનરેખીય માધ્યમમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ બીમના અસરકારક ક્રોસ સેક્શનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. પ્રકાશ ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે સાંકડી ચેનલમાંથી પસાર થાય છે. આમ, કિરણોનો લેસર બીમ સંકુચિત છે, અને બિનરેખીય માધ્યમ, તીવ્ર કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ, એકત્રીકરણ લેન્સ તરીકે કાર્ય કરે છે. આ ઘટનાને સ્વ-ધ્યાન કેન્દ્રિત કહેવામાં આવે છે. તે અવલોકન કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહી નાઇટ્રોબેન્ઝીનમાં.

ચોખા. 185. ક્યુવેટ (a), ઇનપુટ એન્ડની નજીક (), મધ્યમાં (), ક્યુવેટના આઉટપુટ છેડાની નજીક ( )

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

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

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

sin i/sin β = n. (29.6)

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

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

sin i/sin β = 1 /n. (29.7)

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

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

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

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

sin i/sin β = n2/n1. (29.9)

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

n = √ε. (29.10)

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

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

આ લેખ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તરીકે આવા ઓપ્ટિક્સ ખ્યાલનો સાર દર્શાવે છે. આ જથ્થા મેળવવા માટેના સૂત્રો આપવામાં આવ્યા છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ રીફ્રેક્શનની ઘટનાના ઉપયોગની સંક્ષિપ્ત ઝાંખી આપવામાં આવી છે.

વિઝન અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

સંસ્કૃતિની શરૂઆતમાં, લોકોએ પ્રશ્ન પૂછ્યો: આંખ કેવી રીતે જુએ છે? એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે વ્યક્તિ કિરણો બહાર કાઢે છે જે આસપાસના પદાર્થોને અનુભવે છે, અથવા, તેનાથી વિપરીત, બધી વસ્તુઓ આવા કિરણો બહાર કાઢે છે. આ પ્રશ્નનો જવાબ સત્તરમી સદીમાં આપવામાં આવ્યો હતો. તે ઓપ્ટિક્સમાં જોવા મળે છે અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શું છે તેનાથી સંબંધિત છે. વિવિધ અપારદર્શક સપાટીઓથી પ્રતિબિંબિત થવું અને પારદર્શક સાથે સરહદ પર પ્રત્યાવર્તન કરવું, પ્રકાશ વ્યક્તિને જોવાની તક આપે છે.

પ્રકાશ અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

આપણો ગ્રહ સૂર્યના પ્રકાશમાં ઢંકાયેલો છે. અને તે ચોક્કસપણે ફોટોનની તરંગ પ્રકૃતિ સાથે છે કે સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ જેવી ખ્યાલ સંકળાયેલ છે. શૂન્યાવકાશમાં પ્રચાર કરતા, ફોટોનને કોઈ અવરોધોનો સામનો કરવો પડતો નથી. ગ્રહ પર, પ્રકાશ ઘણાં વિવિધ ગીચ વાતાવરણનો સામનો કરે છે: વાતાવરણ (વાયુઓનું મિશ્રણ), પાણી, સ્ફટિકો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ હોવાને કારણે, પ્રકાશના ફોટોન શૂન્યાવકાશમાં એક તબક્કાની ગતિ ધરાવે છે (સૂચિત c), અને પર્યાવરણમાં - બીજું (સૂચિત વિ). પ્રથમ અને બીજાના ગુણોત્તરને સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે. સૂત્ર આના જેવો દેખાય છે: n = c / v.

તબક્કાની ઝડપ

તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક માધ્યમના તબક્કા વેગને વ્યાખ્યાયિત કરવા યોગ્ય છે. નહિંતર, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શું છે તે સમજો n, તે પ્રતિબંધિત છે. પ્રકાશનો ફોટોન એક તરંગ છે. આનો અર્થ એ છે કે તેને ઊર્જાના પેકેટ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે જે ઓસીલેટ થાય છે (સાઇન વેવના સેગમેન્ટની કલ્પના કરો). તબક્કો એ સાઇનસૉઇડનો સેગમેન્ટ છે કે જે તરંગ સમયસર આપેલ ક્ષણે પ્રવાસ કરે છે (યાદ કરો કે પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક જેવા જથ્થાને સમજવા માટે આ મહત્વપૂર્ણ છે).

ઉદાહરણ તરીકે, તબક્કો સાઇનસૉઇડનો મહત્તમ અથવા તેના ઢોળાવનો અમુક ભાગ હોઈ શકે છે. તરંગની તબક્કાની ગતિ એ ગતિ છે કે જેના પર તે ચોક્કસ તબક્કો આગળ વધે છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની વ્યાખ્યા સમજાવે છે તેમ, આ મૂલ્યો શૂન્યાવકાશ અને માધ્યમ માટે અલગ પડે છે. તદુપરાંત, દરેક પર્યાવરણમાં આ જથ્થાનું પોતાનું મૂલ્ય છે. કોઈપણ પારદર્શક સંયોજન, તેની રચના ગમે તે હોય, તેમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હોય છે જે અન્ય તમામ પદાર્થોથી અલગ હોય છે.

સંપૂર્ણ અને સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

તે પહેલેથી જ ઉપર દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે સંપૂર્ણ મૂલ્ય શૂન્યાવકાશની તુલનામાં માપવામાં આવે છે. જો કે, આપણા ગ્રહ પર આ મુશ્કેલ છે: પ્રકાશ વધુ વખત હવા અને પાણી અથવા ક્વાર્ટઝ અને સ્પિનલની સીમાને હિટ કરે છે. આ દરેક માધ્યમો માટે, ઉપર જણાવ્યા મુજબ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અલગ છે. હવામાં, પ્રકાશનો ફોટોન એક દિશામાં મુસાફરી કરે છે અને તેની એક તબક્કાની ગતિ (v 1) હોય છે, પરંતુ જ્યારે તે પાણીમાં જાય છે, ત્યારે તે પ્રસારની દિશા અને તબક્કાની ઝડપ (v 2) બદલે છે. જો કે, આ બંને દિશાઓ એક જ વિમાનમાં છે. આંખના રેટિના અથવા કેમેરાના મેટ્રિક્સ પર આસપાસના વિશ્વની છબી કેવી રીતે રચાય છે તે સમજવા માટે આ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. બે નિરપેક્ષ મૂલ્યોનો ગુણોત્તર સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આપે છે. સૂત્ર આના જેવું દેખાય છે: n 12 = v 1 / v 2.

પરંતુ જો પ્રકાશ, તેનાથી વિપરીત, પાણીમાંથી બહાર આવે અને હવામાં પ્રવેશ કરે તો શું? પછી આ મૂલ્ય n 21 = v 2 / v 1 સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે. સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકોનો ગુણાકાર કરતી વખતે, આપણે n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1 મેળવીએ છીએ. આ સંબંધ મીડિયાની કોઈપણ જોડી માટે માન્ય છે. સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટના અને વક્રીભવનના ખૂણાના સાઇન્સમાંથી શોધી શકાય છે n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. ભૂલશો નહીં કે ખૂણા સામાન્યથી સપાટી પર માપવામાં આવે છે. સામાન્ય એ સપાટી પર લંબરૂપ રેખા છે. એટલે કે, જો સમસ્યાને એક એંગલ આપવામાં આવે છે α સપાટીની સાપેક્ષમાં પડવું, તો આપણે (90 - α) ની સાઈનની ગણતરી કરવી જોઈએ.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને તેના ઉપયોગની સુંદરતા

શાંત સન્ની દિવસે, પ્રતિબિંબ તળાવના તળિયે રમે છે. ઘેરો વાદળી બરફ ખડકને આવરી લે છે. એક હીરા સ્ત્રીના હાથ પર હજારો તણખા વેરાવી દે છે. આ ઘટના એ હકીકતનું પરિણામ છે કે પારદર્શક માધ્યમોની તમામ સીમાઓ સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે. સૌંદર્યલક્ષી આનંદ ઉપરાંત, આ ઘટનાનો ઉપયોગ વ્યવહારિક એપ્લિકેશન માટે પણ થઈ શકે છે.

અહીં ઉદાહરણો છે:

• ગ્લાસ લેન્સ સૂર્યપ્રકાશનો કિરણ એકત્રિત કરે છે અને ઘાસને આગ લગાડે છે.
• લેસર બીમ રોગગ્રસ્ત અંગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે અને બિનજરૂરી પેશીઓને કાપી નાખે છે.
• સૂર્યપ્રકાશ પ્રાચીન રંગીન કાચની બારી પર વક્રીવર્તિત થાય છે, ખાસ વાતાવરણ બનાવે છે.
• માઈક્રોસ્કોપ ખૂબ નાની વિગતોની ઈમેજીસને વિસ્તૃત કરે છે
• સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર લેન્સ અભ્યાસ કરવામાં આવતા પદાર્થની સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત લેસર પ્રકાશ એકત્રિત કરે છે. આ રીતે, રચના અને પછી નવી સામગ્રીના ગુણધર્મોને સમજવું શક્ય છે.
• ફોટોનિક કમ્પ્યુટર માટે એક પ્રોજેક્ટ પણ છે, જ્યાં માહિતી ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પ્રસારિત કરવામાં આવશે, હવેની જેમ, પરંતુ ફોટોન દ્વારા. આવા ઉપકરણને ચોક્કસપણે રીફ્રેક્ટિવ તત્વોની જરૂર પડશે.

તરંગલંબાઇ

જો કે, સૂર્ય આપણને માત્ર દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમમાં જ ફોટોન પૂરા પાડે છે. ઇન્ફ્રારેડ, અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને એક્સ-રે રેન્જ માનવ દ્રષ્ટિ દ્વારા જોવા મળતી નથી, પરંતુ તે આપણા જીવનને અસર કરે છે. IR કિરણો આપણને ગરમ કરે છે, યુવી ફોટોન વાતાવરણના ઉપલા સ્તરોને આયનીકરણ કરે છે અને છોડને પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે.

અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શું સમાન છે તે માત્ર તે પદાર્થો પર જ નહીં કે જેની વચ્ચે સીમા આવેલી છે, પણ ઘટના કિરણોત્સર્ગની તરંગલંબાઇ પર પણ આધાર રાખે છે. આપણે કયા ચોક્કસ મૂલ્ય વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ તે સામાન્ય રીતે સંદર્ભથી સ્પષ્ટ થાય છે. એટલે કે, જો પુસ્તક એક્સ-રે અને મનુષ્યો પર તેની અસરની તપાસ કરે તો nત્યાં તે આ શ્રેણી માટે ખાસ વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે. પરંતુ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમનો અર્થ થાય છે સિવાય કે બીજું કંઈક સ્પષ્ટ કરવામાં આવે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને પ્રતિબિંબ

જેમ જેમ ઉપર લખવામાં આવ્યું હતું તેનાથી સ્પષ્ટ થઈ ગયું છે કે, અમે પારદર્શક વાતાવરણ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. અમે ઉદાહરણો તરીકે હવા, પાણી અને હીરા આપ્યા. પરંતુ લાકડું, ગ્રેનાઈટ, પ્લાસ્ટિકનું શું? શું તેમના માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ જેવી કોઈ વસ્તુ છે? જવાબ જટિલ છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે - હા.

સૌ પ્રથમ, આપણે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે આપણે કયા પ્રકારના પ્રકાશ સાથે વ્યવહાર કરી રહ્યા છીએ. તે મીડિયા કે જે દૃશ્યમાન ફોટોન માટે અપારદર્શક છે તે એક્સ-રે અથવા ગામા રેડિયેશન દ્વારા કાપવામાં આવે છે. એટલે કે, જો આપણે બધા સુપરમેન હોત, તો આપણી આસપાસનું આખું વિશ્વ આપણા માટે પારદર્શક હોત, પરંતુ વિવિધ અંશે. ઉદાહરણ તરીકે, કોંક્રીટની દિવાલો જેલી કરતાં વધુ ગીચ નહીં હોય, અને ધાતુની ફીટીંગ વધુ ગીચ ફળના ટુકડા જેવી દેખાશે.

અન્ય પ્રાથમિક કણો, મ્યુઓન માટે, આપણો ગ્રહ સામાન્ય રીતે અને મારફતે પારદર્શક છે. એક સમયે, વૈજ્ઞાનિકોને તેમના અસ્તિત્વની હકીકત સાબિત કરવામાં ઘણી મુશ્કેલી પડી હતી. લાખો મ્યુઅન્સ દર સેકન્ડે આપણને વીંધે છે, પરંતુ એક કણ પદાર્થ સાથે અથડાવાની સંભાવના ઘણી ઓછી છે, અને આને શોધવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. માર્ગ દ્વારા, બૈકલ ટૂંક સમયમાં મ્યુન્સને "પકડવા" માટેનું સ્થળ બનશે. તેનું ઊંડા અને સ્પષ્ટ પાણી આ માટે આદર્શ છે - ખાસ કરીને શિયાળામાં. મુખ્ય વસ્તુ એ છે કે સેન્સર સ્થિર થતા નથી. તેથી કોંક્રિટનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, ઉદાહરણ તરીકે, એક્સ-રે ફોટોન માટે અર્થપૂર્ણ છે. તદુપરાંત, એક્સ-રે વડે પદાર્થને ઇરેડિયેટ કરવું એ સ્ફટિકોની રચનાનો અભ્યાસ કરવાની સૌથી સચોટ અને મહત્વપૂર્ણ રીતો પૈકીની એક છે.

તે યાદ રાખવું પણ યોગ્ય છે કે ગાણિતિક અર્થમાં, આપેલ શ્રેણી માટે અપારદર્શક પદાર્થોમાં કાલ્પનિક રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ હોય છે. છેલ્લે, આપણે સમજવું જોઈએ કે પદાર્થનું તાપમાન તેની પારદર્શિતાને પણ અસર કરી શકે છે.

પ્રકાશ સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓ ભૌતિકશાસ્ત્રનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે અને આપણા રોજિંદા જીવનમાં દરેક જગ્યાએ આપણને ઘેરી લે છે. આ પરિસ્થિતિમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રકાશના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમો છે, જેના પર આધુનિક ઓપ્ટિક્સ આધારિત છે. પ્રકાશનું વક્રીભવન એ આધુનિક વિજ્ઞાનનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે.

વિકૃતિ અસર

આ લેખ તમને જણાવશે કે પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના શું છે, તેમજ રીફ્રેક્શનનો નિયમ કેવો દેખાય છે અને તેનાથી શું થાય છે.

ભૌતિક ઘટનાની મૂળભૂત બાબતો

જ્યારે બીમ એવી સપાટી પર પડે છે કે જે બે પારદર્શક પદાર્થો દ્વારા અલગ પડે છે જેમાં વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતા હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ ચશ્મા અથવા પાણીમાં), ત્યારે કેટલાક કિરણો પ્રતિબિંબિત થશે, અને કેટલાક બીજા માળખામાં પ્રવેશ કરશે (ઉદાહરણ તરીકે, તેઓ પાણી અથવા ગ્લાસમાં પ્રચાર કરશે). જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે કિરણ સામાન્ય રીતે તેની દિશા બદલે છે. આ પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના છે.
પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન ખાસ કરીને પાણીમાં દેખાય છે.

પાણીમાં વિકૃતિ અસર

પાણીમાં રહેલી વસ્તુઓને જોતા તે વિકૃત દેખાય છે. આ હવા અને પાણી વચ્ચેની સીમા પર ખાસ કરીને નોંધનીય છે. દૃષ્ટિની રીતે, પાણીની અંદરની વસ્તુઓ સહેજ વિચલિત થતી દેખાય છે. વર્ણવેલ ભૌતિક ઘટના એ ચોક્કસ કારણ છે કે શા માટે બધી વસ્તુઓ પાણીમાં વિકૃત દેખાય છે. જ્યારે કિરણો કાચ પર પડે છે, ત્યારે આ અસર ઓછી નોંધનીય છે.
પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન એ એક ભૌતિક ઘટના છે જે એક માધ્યમ (સંરચના) થી બીજામાં જાય છે તે ક્ષણે સૌર કિરણની હિલચાલની દિશામાં ફેરફાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
આ પ્રક્રિયા વિશેની અમારી સમજણને સુધારવા માટે, હવામાંથી પાણીને મારતા બીમના ઉદાહરણનો વિચાર કરો (તે જ રીતે કાચ માટે). ઇન્ટરફેસ સાથે લંબ રેખા દોરીને, પ્રકાશ બીમના વક્રીભવન અને વળતરનો કોણ માપી શકાય છે. પ્રવાહ પાણીમાં (કાચની અંદર) ઘૂસી જાય તેમ આ અનુક્રમણિકા (પ્રત્યાવર્તન કોણ) બદલાશે.
ધ્યાન આપો! આ પરિમાણને બે પદાર્થોના વિભાજન માટે દોરવામાં આવેલ કાટખૂણેથી બનેલા ખૂણો તરીકે સમજવામાં આવે છે જ્યારે બીમ પ્રથમ રચનામાંથી બીજામાં પ્રવેશ કરે છે.

બીમ પેસેજ

સમાન સૂચક અન્ય વાતાવરણ માટે લાક્ષણિક છે. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે આ સૂચક પદાર્થની ઘનતા પર આધાર રાખે છે. જો બીમ ઓછા ગીચથી ગાઢ બંધારણમાં પડે છે, તો પછી બનાવેલ વિકૃતિનો કોણ વધારે હશે. અને જો તે બીજી રીતે આસપાસ છે, તો તે ઓછું છે.
તે જ સમયે, ઘટાડાની ઢાળમાં ફેરફાર પણ આ સૂચકને અસર કરશે. પરંતુ તેમની વચ્ચેનો સંબંધ સતત રહેતો નથી. તે જ સમયે, તેમના સાઇન્સનો ગુણોત્તર એક સ્થિર મૂલ્ય રહેશે, જે નીચેના સૂત્ર દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે: sinα / sinγ = n, જ્યાં:

• n એ એક સ્થિર મૂલ્ય છે જે દરેક ચોક્કસ પદાર્થ (હવા, કાચ, પાણી, વગેરે) માટે વર્ણવેલ છે. તેથી, આ મૂલ્ય શું હશે તે વિશિષ્ટ કોષ્ટકોનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે;
• α - ઘટના કોણ;
• γ - રીફ્રેક્શનનો કોણ.

આ ભૌતિક ઘટના નક્કી કરવા માટે, રીફ્રેક્શનનો કાયદો બનાવવામાં આવ્યો હતો.

ભૌતિક કાયદો

પ્રકાશ પ્રવાહના પ્રત્યાવર્તનનો નિયમ આપણને પારદર્શક પદાર્થોની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવા દે છે. કાયદો પોતે બે જોગવાઈઓ ધરાવે છે:

• પ્રથમ ભાગ. બીમ (ઘટના, સંશોધિત) અને કાટખૂણે, જે સીમા પર ઘટનાના બિંદુએ પુનઃસ્થાપિત કરવામાં આવી હતી, ઉદાહરણ તરીકે, હવા અને પાણી (કાચ, વગેરે), તે જ વિમાનમાં સ્થિત હશે;
• બીજો ભાગ. સીમાને ઓળંગતી વખતે બનેલા સમાન કોણની સાઈન અને ઘટનાના ખૂણાની સાઈનનો ગુણોત્તર એક સ્થિર મૂલ્ય હશે.

કાયદાનું વર્ણન

આ કિસ્સામાં, આ ક્ષણે બીમ બીજી રચનામાંથી પ્રથમમાં બહાર નીકળે છે (ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પ્રકાશ પ્રવાહ હવામાંથી પસાર થાય છે, કાચમાંથી અને હવામાં પાછો જાય છે), વિકૃતિ અસર પણ થશે.

વિવિધ પદાર્થો માટે એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ

આ પરિસ્થિતિમાં મુખ્ય સૂચક એ ઘટનાના ખૂણાના સાઈનનો સમાન પરિમાણ સાથેનો ગુણોત્તર છે, પરંતુ વિકૃતિ માટે. ઉપર વર્ણવેલ કાયદામાંથી નીચે મુજબ, આ સૂચક સતત મૂલ્ય છે.
તદુપરાંત, જ્યારે ઘટાડાનું મૂલ્ય બદલાય છે, ત્યારે સમાન સૂચક માટે સમાન પરિસ્થિતિ લાક્ષણિક હશે. આ પરિમાણ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે કારણ કે તે પારદર્શક પદાર્થોની એક અભિન્ન લાક્ષણિકતા છે.

વિવિધ પદાર્થો માટે સૂચકાંકો

આ પરિમાણ માટે આભાર, તમે કાચના પ્રકારો, તેમજ વિવિધ કિંમતી પથ્થરો વચ્ચે તદ્દન અસરકારક રીતે તફાવત કરી શકો છો. તે વિવિધ વાતાવરણમાં પ્રકાશની ગતિ નક્કી કરવા માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે.

ધ્યાન આપો! શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશ પ્રવાહની સૌથી વધુ ઝડપ છે.

એક પદાર્થમાંથી બીજા પદાર્થમાં જતી વખતે તેની ઝડપ ઘટશે. ઉદાહરણ તરીકે, હીરા, જે સૌથી વધુ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે, તેની ફોટોન પ્રચાર ગતિ હવા કરતા 2.42 ગણી વધારે હશે. પાણીમાં, તેઓ 1.33 ગણી ધીમી ફેલાશે. વિવિધ પ્રકારના કાચ માટે, આ પરિમાણ 1.4 થી 2.2 સુધીની છે.

ધ્યાન આપો! કેટલાક ચશ્મા 2.2 નું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે, જે હીરા (2.4) ની ખૂબ નજીક છે. તેથી, કાચના ટુકડાને વાસ્તવિક હીરાથી અલગ પાડવું હંમેશા શક્ય નથી.

પદાર્થોની ઓપ્ટિકલ ઘનતા

પ્રકાશ વિવિધ પદાર્થો દ્વારા પ્રવેશ કરી શકે છે, જે વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અમે અગાઉ કહ્યું તેમ, આ કાયદાનો ઉપયોગ કરીને તમે માધ્યમ (સંરચના) ની ઘનતા લાક્ષણિકતા નક્કી કરી શકો છો. તે જેટલું ગીચ છે, તેટલી ધીમી ગતિએ પ્રકાશ તેના દ્વારા પ્રસારિત થશે. ઉદાહરણ તરીકે, કાચ અથવા પાણી હવા કરતાં વધુ ઓપ્ટીકલી ગાઢ હશે.
હકીકત એ છે કે આ પરિમાણ સતત મૂલ્ય છે તે ઉપરાંત, તે બે પદાર્થોમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તરને પણ પ્રતિબિંબિત કરે છે. ભૌતિક અર્થ નીચેના સૂત્ર તરીકે દર્શાવી શકાય છે:

આ સૂચક જણાવે છે કે એક પદાર્થમાંથી બીજા પદાર્થમાં ખસેડતી વખતે ફોટોનના પ્રસારની ઝડપ કેવી રીતે બદલાય છે.

અન્ય મહત્વપૂર્ણ સૂચક

જ્યારે પ્રકાશ પ્રવાહ પારદર્શક પદાર્થોમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તેનું ધ્રુવીકરણ શક્ય છે. તે ડાઇલેક્ટ્રિક આઇસોટ્રોપિક મીડિયામાંથી પ્રકાશ પ્રવાહ પસાર કરતી વખતે જોવા મળે છે. જ્યારે ફોટોન કાચમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે ધ્રુવીકરણ થાય છે.

ધ્રુવીકરણ અસર

આંશિક ધ્રુવીકરણ જોવા મળે છે જ્યારે બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સની સીમા પર પ્રકાશ પ્રવાહની ઘટનાનો કોણ શૂન્યથી અલગ હોય છે.

ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી ઘટનાના ખૂણા કેવા હતા તેના પર આધાર રાખે છે (બ્રુસ્ટરનો કાયદો).

સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ

અમારા ટૂંકા પ્રવાસને સમાપ્ત કરીને, આવી અસરને સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ તરીકે ધ્યાનમાં લેવી હજુ પણ જરૂરી છે.

આ અસર દેખાય તે માટે, પદાર્થો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાં વધુ ગાઢથી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં તેના સંક્રમણની ક્ષણે પ્રકાશ પ્રવાહની ઘટનાનો કોણ વધારવો જરૂરી છે. એવી પરિસ્થિતિમાં કે જ્યાં આ પરિમાણ ચોક્કસ મર્યાદિત મૂલ્ય કરતાં વધી જાય, તો પછી આ વિભાગની સીમા પર ફોટોન્સની ઘટના સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થશે. ખરેખર, આ આપણી ઇચ્છિત ઘટના હશે. તેના વિના, ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ બનાવવાનું અશક્ય હતું.

નિષ્કર્ષ

પ્રકાશ પ્રવાહની વર્તણૂકની વ્યવહારિક એપ્લિકેશને ઘણું બધું આપ્યું છે, જે આપણા જીવનને સુધારવા માટે વિવિધ તકનીકી ઉપકરણો બનાવે છે. તે જ સમયે, પ્રકાશે હજી સુધી તેની તમામ શક્યતાઓ માનવતા માટે જાહેર કરી નથી, અને તેની વ્યવહારિક સંભાવના હજુ સુધી સંપૂર્ણ રીતે સાકાર થઈ નથી.

તમારા પોતાના હાથથી કાગળનો દીવો કેવી રીતે બનાવવો
એલઇડી સ્ટ્રીપનું પ્રદર્શન કેવી રીતે તપાસવું