ચાલો એક પ્રયોગ કરીએ. ચાલો ઓપ્ટિકલ ડિસ્કની મધ્યમાં કાચની પ્લેટ મૂકીએ અને તેના પર પ્રકાશના કિરણને દિશામાન કરીએ. આપણે જોઈશું કે હવા અને કાચની સરહદ પર, પ્રકાશ માત્ર પ્રતિબિંબિત થશે નહીં, પરંતુ તેના પ્રસારની દિશા બદલીને કાચમાં પણ પ્રવેશ કરશે (ફિગ. 84).

બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાંથી પસાર થતા પ્રકાશના પ્રસારની દિશામાં ફેરફાર કહેવામાં આવે છે પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન.

આકૃતિ 84 માં નીચે દર્શાવેલ છે: AO - ઘટના બીમ; OB - પ્રતિબિંબિત બીમ; OE - રીફ્રેક્ટેડ કિરણ.

નોંધ કરો કે જો આપણે બીમને EO દિશામાં નિર્દેશિત કરીએ, તો, પ્રકાશ કિરણોની ઉલટાવી શકાય તેવા કારણે, તે OA દિશામાં કાચમાંથી બહાર નીકળી જશે.

પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનને પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપમાં ફેરફાર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કારણ કે તે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે. 17મી સદીના મધ્યમાં પ્રથમ વખત આ ઘટના માટે આવી સમજૂતી આપવામાં આવી હતી. ફાધર મૈગનન. મૈગનનના મતે, જ્યારે પ્રકાશ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે પ્રકાશનું કિરણ તેની દિશા બદલી નાખે છે તે જ રીતે "સૈનિકના મોરચા" ની હિલચાલની દિશા બદલાય છે જ્યારે સૈનિકો ચાલતા હોય તેવા ઘાસના મેદાનને ખેતીલાયક જમીન દ્વારા અવરોધિત કરવામાં આવે છે. , જેની સરહદ આગળના ખૂણા પર ચાલે છે. ખેતીલાયક જમીન સુધી પહોંચેલા દરેક સૈનિકો ધીમા પડી જાય છે, જ્યારે સૈનિકો જે હજી સુધી પહોંચ્યા નથી તેઓ તે જ ગતિએ ચાલવાનું ચાલુ રાખે છે. આના પરિણામે, સૈનિકો જે ખેતીલાયક જમીનમાં પ્રવેશ્યા હતા તેઓ ઘાસના મેદાનમાંથી પસાર થતા લોકોથી પાછળ રહેવાનું શરૂ કરે છે, અને સૈનિકોનો સ્તંભ ફરે છે (ફિગ. 85).

જ્યારે પ્રકાશનો કિરણ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાંથી પસાર થશે ત્યારે તે કઈ દિશામાં વિચલિત થશે તે નિર્ધારિત કરવા માટે, તમારે જાણવાની જરૂર છે કે આમાંથી કયા માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ ઓછી છે અને કયામાં તે વધારે છે.

પ્રકાશ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારની ગતિ વિશે જે કહેવામાં આવ્યું હતું તે બધું (જુઓ § 28) પ્રકાશની ગતિને સમાનરૂપે લાગુ પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ મહત્તમ અને સમાન છે:

c = 299792 km/s ≈ 300000 km/s.

દ્રવ્ય v માં પ્રકાશની ગતિ શૂન્યાવકાશ કરતા હંમેશા ઓછી હોય છે:

વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રકાશ મૂલ્યોની ગતિ કોષ્ટક 6 માં આપવામાં આવી છે.

બે માધ્યમોમાંથી, જેમાં પ્રકાશની ઝડપ ઓછી હોય તેને કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટિકલી વધુ ગાઢ, અને જેમાં પ્રકાશની ગતિ વધારે છે - ઓપ્ટિકલી ઓછી ગાઢ. ઉદાહરણ તરીકે, પાણી એ હવા કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘન માધ્યમ છે, અને કાચ એ પાણી કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘન માધ્યમ છે.

અનુભવ દર્શાવે છે કે જ્યારે ઓપ્ટિકલી ઘનતાવાળા માધ્યમમાં પ્રવેશતા હોય ત્યારે, પ્રકાશનું કિરણ તેની મૂળ દિશાથી બે માધ્યમો (ફિગ. 86, a) વચ્ચેના ઇન્ટરફેસના લંબ તરફ જાય છે અને જ્યારે ઓપ્ટિકલી ઓછી ઘનતાવાળા માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે પ્રકાશનું કિરણ રિવર્સ બાજુ તરફ વિચલિત થાય છે (ફિગ. 86, b).

રેફ્રેક્ટેડ કિરણો અને કિરણની ઘટનાના બિંદુ પર બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસના લંબ વચ્ચેનો કોણ કહેવાય છે. રીફ્રેક્શન કોણ. આકૃતિ 86 માં

α એ ઘટનાનો ખૂણો છે, β એ પ્રત્યાવર્તન કોણ છે.

આકૃતિ 86 પરથી જોઈ શકાય છે કે વક્રીભવનનો ખૂણો આકસ્મિક ખૂણો કરતાં વધુ કે ઓછો હોઈ શકે છે. શું આ ખૂણાઓ એકરૂપ થઈ શકે છે? તેઓ કરી શકે છે, પરંતુ માત્ર ત્યારે જ જ્યારે પ્રકાશનો કિરણ મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર તેના જમણા ખૂણા પર પડે છે; આ કિસ્સામાં α = β = 0.

કિરણોને રીફ્રેક્ટ કરવાની ક્ષમતા વિવિધ માધ્યમોમાં બદલાય છે. બે માધ્યમોમાં પ્રકાશની ઝડપ જેટલી વધુ નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે, કિરણો તેમની વચ્ચેની સીમા પર વધુ મજબૂત રીતે પ્રત્યાવર્તન કરે છે.

ઘણા ઓપ્ટિકલ સાધનોના મુખ્ય ભાગોમાંનો એક ગ્લાસ ત્રિકોણાકાર પ્રિઝમ છે (ફિગ. 87, એ). આકૃતિ 87, b આવા પ્રિઝમમાં કિરણનો માર્ગ બતાવે છે: બેવડા વક્રીભવનના પરિણામે, ત્રિકોણાકાર પ્રિઝમ તેના પરના કિરણની ઘટનાને તેના આધાર તરફ વાળે છે.

પ્રકાશનું વક્રીભવન એ જ કારણ છે કે પાણીના શરીરની ઊંડાઈ (નદી, તળાવ, પાણી સાથેનું બાથટબ) આપણને વાસ્તવમાં કરતાં ઓછી લાગે છે. છેવટે, જળાશયના તળિયે કોઈપણ બિંદુ S જોવા માટે, તે જરૂરી છે કે તેમાંથી નીકળતા પ્રકાશના કિરણો નિરીક્ષકની આંખમાં પ્રવેશે (ફિગ. 88). પરંતુ હવા સાથે પાણીની સીમા પર વક્રીભવન પછી, પ્રકાશના કિરણને આંખ દ્વારા જળાશયના તળિયે અનુરૂપ બિંદુ S કરતા ઊંચે સ્થિત વર્ચ્યુઅલ ઇમેજ S 1માંથી આવતા પ્રકાશ તરીકે જોવામાં આવશે. તે સાબિત કરી શકાય છે કે જળાશય h ની દેખીતી ઊંડાઈ તેની સાચી ઊંડાઈ H ના આશરે ¾ છે.

આ ઘટનાનું સૌપ્રથમ વર્ણન યુક્લિડ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. તેમનું એક પુસ્તક રિંગ સાથેના અનુભવ વિશે વાત કરે છે. નિરીક્ષક કપને તેના તળિયે પડેલી વીંટી સાથે જુએ છે જેથી કપની કિનારીઓ તેને જોવા ન દે; પછી, આંખોની સ્થિતિ બદલ્યા વિના, તેઓ કપમાં પાણી રેડવાનું શરૂ કરે છે, અને થોડા સમય પછી રિંગ દેખાય છે.

અન્ય ઘણી ઘટનાઓ પણ પ્રકાશના વક્રીભવન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના ગ્લાસમાં ચમચીનું દેખીતું વળાંક; ક્ષિતિજની ઉપર તારાઓ અને સૂર્યની વાસ્તવિક સ્થિતિ કરતાં ઊંચી, વગેરે.

1. પ્રકાશનું વક્રીભવન શું કહેવાય છે? 2. કયા ખૂણાને વક્રીભવન કોણ કહેવાય છે? તે કેવી રીતે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે? 3. શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કેટલી છે? 4. કયું માધ્યમ ઓપ્ટીકલી ગીચ છે: બરફ કે ક્વાર્ટઝ? શા માટે? 5. કયા કિસ્સામાં પ્રકાશના વક્રીભવનનો ખૂણો આકસ્મિક ખૂણો કરતા ઓછો છે અને કયા કિસ્સામાં તે વધારે છે? 6. જો રીફ્રેક્ટેડ બીમ ઈન્ટરફેસને લંબરૂપ હોય તો બીમની ઘટનાનો કોણ શું છે? 7. ઉપરથી પાણી જોનાર નિરીક્ષકને જળાશયની ઊંડાઈ ખરેખર કરતાં ઓછી કેમ લાગે છે? જો વાસ્તવમાં તે 2 મીટર હોય તો નદીની ઊંડાઈ કેટલી હશે? 8. હવામાં કાચ, ક્વાર્ટઝ અને હીરાના ટુકડા છે. પ્રકાશ કિરણો કોની સપાટી પર સૌથી વધુ વક્રીભવન થાય છે?

પ્રાયોગિક કાર્ય. યુક્લિડના પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કરો. ચાના કપના તળિયે એક વીંટી (અથવા સિક્કો) મૂકો, પછી તેને તમારી સામે મૂકો જેથી કપની કિનારીઓ તેના તળિયાને આવરી લે. જો, કપ અને આંખોની સંબંધિત સ્થિતિ બદલ્યા વિના, તમે તેમાં પાણી રેડશો, તો પછી રિંગ (અથવા સિક્કો) દેખાશે. શા માટે?

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમો.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ભૌતિક અર્થ.જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થાય છે ત્યારે તેના પ્રસારની ગતિમાં ફેરફારને કારણે પ્રકાશનું વક્રીવર્તન થાય છે. પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આંકડાકીય રીતે પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ અને બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર જેટલો છે:

આમ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બતાવે છે કે જે માધ્યમમાંથી બીમ બહાર નીકળે છે તે માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ તે જે માધ્યમમાં પ્રવેશે છે તેના પ્રકાશની ઝડપ કરતાં કેટલી વખત વધારે છે (નાની).

શૂન્યાવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારની ગતિ સતત હોવાથી, શૂન્યાવકાશને સંબંધિત વિવિધ માધ્યમોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો નક્કી કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. ઝડપ ગુણોત્તર સાથે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના પ્રસારને આપેલ માધ્યમમાં તેના પ્રસારની ગતિ કહેવામાં આવે છે. સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સઆપેલ પદાર્થની () અને તેના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે,

,

તે પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આ માધ્યમોના સંપૂર્ણ સૂચકાંકોના ગુણોત્તર જેટલો છે.

લાક્ષણિક રીતે, પદાર્થના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો તેના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે n હવાની તુલનામાં, જે સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સથી થોડું અલગ છે. આ કિસ્સામાં, મોટા સંપૂર્ણ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમને ઓપ્ટિકલી ડેન્સર કહેવામાં આવે છે.

પ્રત્યાવર્તન કોણ મર્યાદિત કરો.જો પ્રકાશ નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાંથી ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાં જાય છે ( n 1< n 2 ), તો પ્રત્યાવર્તન કોણ ઘટનાના ખૂણા કરતા ઓછો છે

આર< i (ફિગ. 3).

ચોખા. 3. સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન

ઓપ્ટિકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમથી માધ્યમ સુધી

ઓપ્ટિકલી ગીચ.

જ્યારે ઘટનાનો કોણ વધે છે i m = બીજા માધ્યમમાં 90° (બીમ 3, ફિગ. 2) પ્રકાશ માત્ર કોણની અંદર જ પ્રસારિત થશે r pr , કહેવાય છે પ્રત્યાવર્તન કોણ મર્યાદિત કરે છે. બીજા માધ્યમના ક્ષેત્રમાં વક્રીભવનના મર્યાદિત કોણ (90° -) ના વધારાના ખૂણાની અંદર હું પી.આર ), પ્રકાશ પ્રવેશતો નથી (ફિગ 3 માં આ વિસ્તાર છાંયો છે).

પ્રત્યાવર્તન કોણ મર્યાદિત કરો r pr

પરંતુ sin i m = 1, તેથી.

સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબની ઘટના.જ્યારે પ્રકાશ ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાંથી પ્રવાસ કરે છે n 1 > n 2 (ફિગ. 4), તો પછી પ્રત્યાવર્તન કોણ ઘટનાના કોણ કરતા વધારે છે. પ્રકાશ માત્ર ઘટનાના ખૂણામાં જ વક્રીભવન થાય છે (બીજા માધ્યમમાં પસાર થાય છે). હું પી.આર , જે રીફ્રેક્શનના કોણને અનુરૂપ છે r m = 90°.

ચોખા. 4. ઓપ્ટિકલી ગીચ માધ્યમથી માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે પ્રકાશનું વક્રીભવન

ઓપ્ટીકલી ઓછી ગાઢ.

મોટા ખૂણા પર પ્રકાશની ઘટના મીડિયાની સીમાથી સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે (ફિગ. 4, કિરણ 3). આ ઘટનાને કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ અને ઘટનાનો કોણ કહેવામાં આવે છે હું પી.આર - કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ.

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ હું પી.આર શરત અનુસાર નિર્ધારિત:

, તો sin r m =1, તેથી, .

જો પ્રકાશ કોઈપણ માધ્યમમાંથી શૂન્યાવકાશ અથવા હવામાં આવે છે, તો પછી

આપેલ બે માધ્યમો માટે કિરણ પાથની ઉલટાવી શકાય તેવું હોવાને કારણે, પ્રથમ માધ્યમથી બીજામાં સંક્રમણ દરમિયાન પ્રત્યાવર્તનનો મર્યાદિત કોણ જ્યારે કિરણ બીજા માધ્યમથી પ્રથમ તરફ જાય છે ત્યારે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબના મર્યાદિત કોણ સમાન હોય છે.

કાચ માટે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ 42° કરતા ઓછો છે. તેથી, કાચમાંથી પસાર થતા અને તેની સપાટી પર 45°ના ખૂણા પર પડતા કિરણો સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય છે. કાચના આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ ફરતી (ફિગ. 5a) અને ઉલટાવી શકાય તેવા (ફિગ. 4b) પ્રિઝમમાં થાય છે, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં થાય છે.

ચોખા. 5: a - રોટરી પ્રિઝમ; b - ઉલટાવી શકાય તેવું પ્રિઝમ.

ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ.ફ્લેક્સિબલના નિર્માણમાં કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો ઉપયોગ થાય છે પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓ. પ્રકાશ, નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા પદાર્થથી ઘેરાયેલા પારદર્શક ફાઇબરમાં પ્રવેશે છે, ઘણી વખત પ્રતિબિંબિત થાય છે અને આ ફાઇબર (ફિગ. 6) સાથે ફેલાય છે.

ફિગ.6. પદાર્થથી ઘેરાયેલા પારદર્શક ફાઇબરની અંદર પ્રકાશનો માર્ગ

નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે.

મોટા પ્રકાશ પ્રવાહોને પ્રસારિત કરવા અને પ્રકાશ-વાહક પ્રણાલીની સુગમતા જાળવવા માટે, વ્યક્તિગત તંતુઓને બંડલમાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે - પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓ. ઓપ્ટિક્સની શાખા જે ઓપ્ટિકલ ફાઈબર દ્વારા પ્રકાશ અને ઈમેજોના પ્રસારણ સાથે કામ કરે છે તેને ફાઈબર ઓપ્ટિક્સ કહેવામાં આવે છે. આ જ શબ્દનો ઉપયોગ ફાઈબર ઓપ્ટિક ભાગો અને ઉપકરણોના સંદર્ભ માટે થાય છે. દવામાં, પ્રકાશ માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ ઠંડા પ્રકાશ સાથે આંતરિક પોલાણને પ્રકાશિત કરવા અને છબીઓ પ્રસારિત કરવા માટે થાય છે.

વ્યવહારુ ભાગ

પદાર્થોના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ નક્કી કરવા માટેના ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે રીફ્રેક્ટોમીટર(ફિગ. 7).

ફિગ.7. રીફ્રેક્ટોમીટરનું ઓપ્ટિકલ ડાયાગ્રામ.

1 – મિરર, 2 – માપવાનું માથું, 3 – પ્રિઝમ સિસ્ટમ વિખેરીને દૂર કરવા માટે, 4 – લેન્સ, 5 – ફરતી પ્રિઝમ (90 0 દ્વારા બીમનું પરિભ્રમણ), 6 – સ્કેલ (કેટલાક રીફ્રેક્ટોમીટર્સમાં

ત્યાં બે ભીંગડા છે: રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સ્કેલ અને સોલ્યુશન એકાગ્રતા સ્કેલ),

7 - આઈપીસ.

રીફ્રેક્ટોમીટરનો મુખ્ય ભાગ માપવાનું માથું છે, જેમાં બે પ્રિઝમ હોય છે: લાઇટિંગ એક, જે માથાના ફોલ્ડિંગ ભાગમાં સ્થિત છે, અને એક માપન.

લાઇટિંગ પ્રિઝમમાંથી બહાર નીકળતી વખતે, તેની મેટ સપાટી પ્રકાશના છૂટાછવાયા બીમ બનાવે છે, જે પ્રિઝમ્સ વચ્ચે અભ્યાસ હેઠળના પ્રવાહી (2-3 ટીપાં)માંથી પસાર થાય છે. કિરણો માપન પ્રિઝમની સપાટી પર 90 0 ના ખૂણો સહિત વિવિધ ખૂણા પર પડે છે. માપન પ્રિઝમમાં, કિરણો પ્રત્યાવર્તનના મર્યાદિત ખૂણાના પ્રદેશમાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે, જે ઉપકરણ સ્ક્રીન પર પ્રકાશ-છાયાની સીમાની રચનાને સમજાવે છે.

ફિગ.8. માપવાના માથામાં બીમ પાથ:

1 - લાઇટિંગ પ્રિઝમ, 2 - ટેસ્ટ લિક્વિડ,

3 - માપન પ્રિઝમ, 4 - સ્ક્રીન.

ઉકેલમાં ખાંડની ટકાવારી નક્કી કરવી

કુદરતી અને ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ. દૃશ્યમાન પ્રકાશ- આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો 4∙10 14 થી 7.5∙10 14 Hz ની રેન્જમાં ઓસિલેશન આવર્તન સાથે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોછે ટ્રાન્સવર્સ: વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિઓના વેક્ટર E અને H પરસ્પર લંબ છે અને તરંગ વેગ વેક્ટરના લંબરૂપ સમતલમાં આવેલા છે.

પ્રકાશની રાસાયણિક અને જૈવિક અસરો મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના વિદ્યુત ઘટક સાથે સંકળાયેલ છે તે હકીકતને કારણે, વેક્ટર ઇઆ ક્ષેત્રની તાકાત કહેવાય છે પ્રકાશ વેક્ટર,અને આ વેક્ટરનું ઓસિલેશન પ્લેન છે લાઇટ વેવ ઓસિલેશનનું પ્લેન.

કોઈપણ પ્રકાશ સ્ત્રોતમાં, તરંગો ઘણા અણુઓ અને પરમાણુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે, આ તરંગોના પ્રકાશ વેક્ટર વિવિધ વિમાનોમાં સ્થિત છે, અને સ્પંદનો વિવિધ તબક્કામાં થાય છે. પરિણામે, પરિણામી તરંગના પ્રકાશ વેક્ટરના ઓસિલેશનનું પ્લેન અવકાશમાં તેની સ્થિતિને સતત બદલે છે (ફિગ. 1). આ પ્રકારના પ્રકાશને કહેવામાં આવે છે કુદરતીઅથવા અધ્રુવિત.

ચોખા. 1. બીમ અને કુદરતી પ્રકાશની યોજનાકીય રજૂઆત.

જો તમે પ્રાકૃતિક પ્રકાશના કિરણમાંથી પસાર થતા બે પરસ્પર લંબરૂપ વિમાનો પસંદ કરો અને વેક્ટર Eને પ્લેન પર પ્રોજેક્ટ કરો, તો સરેરાશ આ અંદાજો સમાન હશે. આમ, કુદરતી પ્રકાશના કિરણને સીધી રેખા તરીકે દર્શાવવાનું અનુકૂળ છે કે જેના પર બંને અંદાજોની સમાન સંખ્યા ડેશ અને બિંદુઓના સ્વરૂપમાં સ્થિત છે:

જ્યારે પ્રકાશ સ્ફટિકોમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે પ્રકાશ મેળવવાનું શક્ય છે જેનું તરંગ ઓસિલેશનનું પ્લેન અવકાશમાં સતત સ્થાન ધરાવે છે. આ પ્રકારના પ્રકાશને કહેવામાં આવે છે સપાટ-અથવા રેખીય રીતે ધ્રુવીકરણ. અવકાશી જાળીમાં અણુઓ અને પરમાણુઓની સુવ્યવસ્થિત ગોઠવણીને લીધે, સ્ફટિક આપેલ જાળીના ચોક્કસ સમતલમાં બનતા પ્રકાશ વેક્ટરના માત્ર સ્પંદનોને પ્રસારિત કરે છે.

નીચે પ્રમાણે પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ લાઇટ વેવનું પ્રતિનિધિત્વ કરવું અનુકૂળ છે:

પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ પણ આંશિક હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, કોઈપણ એક પ્લેનમાં લાઇટ વેક્ટરના ઓસિલેશનનું કંપનવિસ્તાર અન્ય પ્લેનમાં ઓસિલેશનના કંપનવિસ્તાર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધી જાય છે.

આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશને પરંપરાગત રીતે નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય છે: , વગેરે. રેખાઓ અને બિંદુઓની સંખ્યાનો ગુણોત્તર પ્રકાશના ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી નક્કી કરે છે.

પ્રાકૃતિક પ્રકાશને ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરવાની તમામ પદ્ધતિઓમાં, ધ્રુવીકરણ સમતલના અત્યંત ચોક્કસ અભિગમ સાથેના ઘટકો કુદરતી પ્રકાશમાંથી સંપૂર્ણપણે અથવા આંશિક રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિઓ: a) બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સની સીમા પર પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ અને વક્રીભવન; b) ઓપ્ટિકલી એનિસોટ્રોપિક અક્ષીય સ્ફટિકો દ્વારા પ્રકાશનું પ્રસારણ; c) મીડિયા દ્વારા પ્રકાશનું પ્રસારણ કે જેની ઓપ્ટિકલ એનિસોટ્રોપી કૃત્રિમ રીતે ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા દ્વારા તેમજ વિકૃતિને કારણે બનાવવામાં આવી છે. આ પદ્ધતિઓ ઘટના પર આધારિત છે એનિસોટ્રોપી.

એનિસોટ્રોપીદિશા પર સંખ્યાબંધ ગુણધર્મો (મિકેનિકલ, થર્મલ, ઇલેક્ટ્રિકલ, ઓપ્ટિકલ) ની અવલંબન છે. જેમના ગુણધર્મ બધી દિશાઓમાં સમાન હોય તેવા શરીર કહેવાય છે આઇસોટ્રોપિક.

પ્રકાશ સ્કેટરિંગ દરમિયાન ધ્રુવીકરણ પણ જોવા મળે છે. કણોનું કદ જેટલું નાનું છે જેના પર છૂટાછવાયા થાય છે, ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી વધારે છે.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે રચાયેલ ઉપકરણો કહેવામાં આવે છે પોલરાઇઝર્સ.

પ્રતિબિંબ દરમિયાન પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ અને બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર રીફ્રેક્શન.જ્યારે કુદરતી પ્રકાશ બે આઇસોટ્રોપિક ડાઇલેક્ટ્રિક્સ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટ થાય છે, ત્યારે તે રેખીય ધ્રુવીકરણમાંથી પસાર થાય છે. ઘટનાના મનસ્વી કોણ પર, પ્રતિબિંબિત પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ આંશિક છે. પ્રતિબિંબિત બીમ ઘટનાના પ્લેન પર લંબરૂપ સ્પંદનો દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને રીફ્રેક્ટેડ બીમ તેની સમાંતર સ્પંદનો દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે (ફિગ. 2).

ચોખા. 2. પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન દરમિયાન કુદરતી પ્રકાશનું આંશિક ધ્રુવીકરણ

જો ઘટનાનો ખૂણો tan i B = n 21 ની સ્થિતિને સંતોષે છે, તો પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ સંપૂર્ણપણે ધ્રુવિત થાય છે (Brewster’s Law), અને રીફ્રેક્ટેડ બીમ સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકરણ થયેલ નથી, પરંતુ મહત્તમ (ફિગ. 3). આ કિસ્સામાં, પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણો પરસ્પર લંબરૂપ છે.

- બે મીડિયાનો સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, i B - બ્રુસ્ટર એંગલ.

ચોખા. 3. પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન દરમિયાન પ્રતિબિંબિત બીમનું સંપૂર્ણ ધ્રુવીકરણ

બે આઇસોટ્રોપિક ડાઇલેક્ટ્રિક્સ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર.

બાયફ્રિંજન્સ.ત્યાં સંખ્યાબંધ સ્ફટિકો (કેલ્સાઇટ, ક્વાર્ટઝ, વગેરે) છે જેમાં પ્રકાશનું કિરણ, જ્યારે વક્રીભવન થાય છે, ત્યારે વિવિધ ગુણધર્મો સાથે બે કિરણોમાં વિભાજિત થાય છે. કેલ્સાઇટ (આઇસલેન્ડ સ્પાર) એ ષટ્કોણ જાળી સાથેનું સ્ફટિક છે. ષટ્કોણ પ્રિઝમની સમપ્રમાણતાની ધરી જે તેના કોષને બનાવે છે તેને ઓપ્ટિકલ અક્ષ કહેવામાં આવે છે. ઓપ્ટિકલ અક્ષ એ રેખા નથી, પરંતુ સ્ફટિકમાં એક દિશા છે. આ દિશાની સમાંતર કોઈપણ સીધી રેખા એ ઓપ્ટિકલ અક્ષ પણ છે.

જો તમે કેલ્સાઇટ ક્રિસ્ટલમાંથી પ્લેટને કાપી નાખો જેથી તેની કિનારીઓ ઓપ્ટિકલ અક્ષ પર લંબરૂપ હોય અને પ્રકાશના કિરણને ઓપ્ટિકલ અક્ષ સાથે દિશામાન કરે, તો તેમાં કોઈ ફેરફાર થશે નહીં. જો તમે બીમને ઓપ્ટિકલ અક્ષના ખૂણા પર દિશામાન કરો છો, તો તે બે બીમ (ફિગ. 4) માં વિભાજિત થશે, જેમાંથી એકને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે, બીજાને અસાધારણ કહેવામાં આવે છે.

ચોખા. 4. જ્યારે કેલ્સાઈટ પ્લેટમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય ત્યારે બાયરફ્રિન્જન્સ.

MN - ઓપ્ટિકલ અક્ષ.

એક સામાન્ય કિરણ ઘટનાના સ્તરમાં રહેલું છે અને આપેલ પદાર્થ માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સામાન્ય ધરાવે છે. અસાધારણ બીમ ઘટના બીમમાંથી પસાર થતા પ્લેનમાં અને બીમની ઘટનાના બિંદુ પર દોરેલા સ્ફટિકના ઓપ્ટિકલ અક્ષમાં રહેલો છે. આ પ્લેન કહેવાય છે સ્ફટિકનું મુખ્ય વિમાન. સામાન્ય અને અસાધારણ કિરણો માટે રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો અલગ અલગ હોય છે.

સામાન્ય અને અસાધારણ બંને કિરણો ધ્રુવીકૃત છે. સામાન્ય કિરણોના ઓસિલેશનનું પ્લેન મુખ્ય પ્લેન પર લંબ છે. સ્ફટિકના મુખ્ય પ્લેનમાં અસાધારણ કિરણોના ઓસિલેશન થાય છે.

ડબલ રીફ્રેક્શનની ઘટના સ્ફટિકોની એનિસોટ્રોપીને કારણે છે. ઓપ્ટિકલ અક્ષ સાથે, સામાન્ય અને અસાધારણ કિરણો માટે પ્રકાશ તરંગની ગતિ સમાન છે. અન્ય દિશાઓમાં, કેલ્સાઇટમાં અસાધારણ તરંગની ગતિ સામાન્ય કરતાં વધુ હોય છે. બંને તરંગોની ગતિ વચ્ચેનો સૌથી મોટો તફાવત ઓપ્ટિકલ અક્ષની લંબ દિશામાં જોવા મળે છે.

હ્યુજેન્સના સિદ્ધાંત મુજબ, બાયરફ્રિંજન્સ સાથે, સ્ફટિકની સીમા સુધી પહોંચતા તરંગની સપાટી પરના દરેક બિંદુએ, બે પ્રાથમિક તરંગો એક સાથે ઉદભવે છે (એક નહીં, સામાન્ય માધ્યમની જેમ!), જે સ્ફટિકમાં ફેલાય છે.

બધી દિશામાં એક તરંગના પ્રસારની ગતિ સમાન છે, એટલે કે. તરંગ ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે અને તેને કહેવામાં આવે છે સામાન્ય. ક્રિસ્ટલના ઓપ્ટિકલ અક્ષની દિશામાં અન્ય તરંગના પ્રસારની ગતિ સામાન્ય તરંગની ગતિ જેટલી જ હોય ​​છે, અને ઓપ્ટિકલ અક્ષની લંબ દિશામાં તે તેનાથી અલગ પડે છે. તરંગમાં લંબગોળ આકાર હોય છે અને તેને કહેવામાં આવે છે અસાધારણ(ફિગ. 5).

ચોખા. 5. સ્ફટિકમાં સામાન્ય (o) અને અસાધારણ (e) તરંગોનો પ્રચાર

ડબલ રીફ્રેક્શન સાથે.

પ્રિઝમ નિકોલસ.ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ મેળવવા માટે, નિકોલસ પોલરાઇઝિંગ પ્રિઝમનો ઉપયોગ થાય છે. ચોક્કસ આકાર અને કદના પ્રિઝમને કેલ્સાઇટમાંથી કાપવામાં આવે છે, પછી તેને ત્રાંસા પ્લેન સાથે કાપવામાં આવે છે અને કેનેડા બાલસમ સાથે ગુંદર કરવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રકાશ બીમ પ્રિઝમ (ફિગ. 6) ની ધરી સાથે ઉપરના ચહેરા પર પડે છે, ત્યારે અસાધારણ બીમ નાના ખૂણા પર ગ્લુઇંગ પ્લેન પર પડે છે અને દિશા બદલ્યા વિના લગભગ પસાર થાય છે. એક સામાન્ય બીમ કેનેડા બાલસમ માટેના કુલ પ્રતિબિંબના કોણ કરતા વધારે ખૂણા પર પડે છે, તે બોન્ડિંગ પ્લેનમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે અને પ્રિઝમની કાળી ધાર દ્વારા શોષાય છે. નિકોલસ પ્રિઝમ સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનું સ્પંદન પ્રિઝમના મુખ્ય સમતલમાં રહેલું છે.

ચોખા. 6. નિકોલસ પ્રિઝમ. સામાન્ય માર્ગ યોજના

અને અસાધારણ કિરણો.

ડાઇક્રોઇઝમ.ત્યાં સ્ફટિકો છે જે સામાન્ય અને અસાધારણ કિરણોને અલગ રીતે શોષી લે છે. આમ, જો કુદરતી પ્રકાશના કિરણને ઓપ્ટિકલ અક્ષની દિશામાં લંબરૂપ ટૂરમાલાઇન ક્રિસ્ટલ પર નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તો પછી માત્ર થોડા મિલીમીટરની પ્લેટની જાડાઈ સાથે, સામાન્ય બીમ સંપૂર્ણપણે શોષાઈ જશે, અને માત્ર એક અસાધારણ બીમ બહાર આવશે. સ્ફટિક (ફિગ. 7).

ચોખા. 7. ટૂરમાલાઇન ક્રિસ્ટલ દ્વારા પ્રકાશનો માર્ગ.

સામાન્ય અને અસાધારણ કિરણોના શોષણની વિવિધ પ્રકૃતિ કહેવાય છે શોષણ એનિસોટ્રોપી,અથવા ડાઇક્રોઇઝમઆમ, ટૂરમાલાઇન ક્રિસ્ટલનો ઉપયોગ પોલરાઇઝર તરીકે પણ થઈ શકે છે.

પોલરોઇડ્સ.હાલમાં, પોલરાઇઝર્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે પોલરોઇડ્સ.પોલરોઇડ બનાવવા માટે, એક પારદર્શક ફિલ્મ જેમાં પ્રકાશ-ધ્રુવીકરણ ડાયક્રોઇક પદાર્થના સ્ફટિકો હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, આયોડોક્વિનોન સલ્ફેટ) બે કાચ અથવા પ્લેક્સિગ્લાસ પ્લેટો વચ્ચે ગુંદરવાળી હોય છે. ફિલ્મ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન, સ્ફટિકો લક્ષી હોય છે જેથી તેમની ઓપ્ટિકલ અક્ષ સમાંતર હોય. આ સમગ્ર સિસ્ટમ ફ્રેમમાં નિશ્ચિત છે.

પોલરોઇડ્સની ઓછી કિંમત અને વિશાળ વિસ્તાર સાથે પ્લેટો બનાવવાની ક્ષમતાએ વ્યવહારમાં તેનો વ્યાપક ઉપયોગ સુનિશ્ચિત કર્યો.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનું વિશ્લેષણ.પ્રકાશના ધ્રુવીકરણની પ્રકૃતિ અને ડિગ્રીનો અભ્યાસ કરવા માટે, ઉપકરણો કહેવાય છે વિશ્લેષકોવિશ્લેષકો એ જ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરે છે જેનો ઉપયોગ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે - ધ્રુવીકરણકર્તા, પરંતુ રેખાંશ ધરીની આસપાસ પરિભ્રમણ માટે અનુકૂળ છે. વિશ્લેષક ફક્ત સ્પંદનો પસાર કરે છે જે તેના મુખ્ય વિમાન સાથે સુસંગત હોય છે. નહિંતર, ફક્ત સ્પંદન ઘટક કે જે આ પ્લેન સાથે સુસંગત છે તે વિશ્લેષકમાંથી પસાર થાય છે.

જો વિશ્લેષકમાં પ્રવેશતા પ્રકાશ તરંગ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત હોય, તો વિશ્લેષકને છોડતા તરંગની તીવ્રતા માલુસનો કાયદો:

,

જ્યાં I 0 એ આવનારા પ્રકાશની તીવ્રતા છે, φ એ આવનારા પ્રકાશના વિમાનો અને વિશ્લેષક દ્વારા પ્રસારિત પ્રકાશ વચ્ચેનો ખૂણો છે.

પોલરાઇઝર-વિશ્લેષક સિસ્ટમ દ્વારા પ્રકાશનો માર્ગ ફિગમાં યોજનાકીય રીતે બતાવવામાં આવ્યો છે. 8.

ચોખા. 8. ધ્રુવીકરણ-વિશ્લેષક પ્રણાલી (P – polarizer,

A – વિશ્લેષક, E – સ્ક્રીન):

a) પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકના મુખ્ય વિમાનો એકરૂપ છે;

b) પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકના મુખ્ય વિમાનો ચોક્કસ ખૂણા પર સ્થિત છે;

c) પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકના મુખ્ય વિમાનો પરસ્પર લંબરૂપ છે.

જો પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકના મુખ્ય વિમાનો એકરૂપ થાય છે, તો પ્રકાશ વિશ્લેષકમાંથી સંપૂર્ણપણે પસાર થાય છે અને સ્ક્રીનને પ્રકાશિત કરે છે (ફિગ. 7a). જો તેઓ ચોક્કસ ખૂણા પર સ્થિત હોય, તો પ્રકાશ વિશ્લેષકમાંથી પસાર થાય છે, પરંતુ તેટલું ઓછું થાય છે (ફિગ. 7b) વધુ, આ કોણ 90 0 ની નજીક છે. જો આ વિમાનો પરસ્પર લંબરૂપ હોય, તો વિશ્લેષક દ્વારા પ્રકાશ સંપૂર્ણપણે બુઝાઈ જાય છે (ફિગ. 7c)

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના કંપનના પ્લેનનું પરિભ્રમણ. પોલેરીમેટ્રી.કેટલાક સ્ફટિકો, તેમજ કાર્બનિક પદાર્થોના દ્રાવણોમાં, તેમનામાંથી પસાર થતા ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના ઓસિલેશનના પ્લેનને ફેરવવાની મિલકત હોય છે. આ પદાર્થો કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટીકલીએ સક્રિય. તેમાં શર્કરા, એસિડ, આલ્કલોઇડ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

મોટાભાગના ઓપ્ટિકલી સક્રિય પદાર્થો માટે, બે ફેરફારોનું અસ્તિત્વ શોધી કાઢવામાં આવ્યું છે, ધ્રુવીકરણના પ્લેનને અનુક્રમે ઘડિયાળની દિશામાં અને કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ (બીમ તરફ જોઈ રહેલા નિરીક્ષક માટે). પ્રથમ ફેરફાર કહેવામાં આવે છે dextrorotatoryઅથવા હકારાત્મક,બીજું - ડાબા હાથેઅથવા નકારાત્મક.

બિન-સ્ફટિકીય સ્થિતિમાં પદાર્થની કુદરતી ઓપ્ટિકલ પ્રવૃત્તિ પરમાણુઓની અસમપ્રમાણતાને કારણે છે. સ્ફટિકીય પદાર્થોમાં, ઓપ્ટિકલ પ્રવૃત્તિ પણ જાળીમાં પરમાણુઓની ગોઠવણીની વિચિત્રતા દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.

ઘન પદાર્થોમાં, ધ્રુવીકરણના વિમાનના પરિભ્રમણનો કોણ φ શરીરમાં પ્રકાશ કિરણના માર્ગની લંબાઈ d સાથે સીધો પ્રમાણસર છે:

જ્યાં α - પરિભ્રમણ ક્ષમતા (ચોક્કસ પરિભ્રમણ),પદાર્થના પ્રકાર, તાપમાન અને તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખીને. ડાબા- અને જમણા હાથના ફેરફારો માટે, પરિભ્રમણ ક્ષમતાઓ તીવ્રતામાં સમાન છે.

ઉકેલો માટે, ધ્રુવીકરણના પ્લેનના પરિભ્રમણનો કોણ

,

જ્યાં α એ ચોક્કસ પરિભ્રમણ છે, c એ દ્રાવણમાં ઓપ્ટીકલી સક્રિય પદાર્થની સાંદ્રતા છે. α નું મૂલ્ય ઓપ્ટિકલી સક્રિય પદાર્થની પ્રકૃતિ અને દ્રાવક, તાપમાન અને પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર આધારિત છે. ચોક્કસ પરિભ્રમણ– આ 20 0 C ના તાપમાને અને પ્રકાશ તરંગલંબાઇ λ = 589 nm પર સોલ્યુશનના 100 cm 3 દીઠ 1 ગ્રામના પદાર્થની સાંદ્રતા પર 1 dm જાડા સોલ્યુશન માટે 100 ગણો વધેલો પરિભ્રમણ કોણ છે. આ સંબંધના આધારે એકાગ્રતા c નક્કી કરવા માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે પોલેરીમેટ્રી (સેકરીમેટ્રી).

પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર ધ્રુવીકરણના વિમાનના પરિભ્રમણની અવલંબન કહેવામાં આવે છે રોટેશનલ વિક્ષેપ.પ્રથમ અંદાજ માટે, અમારી પાસે છે બાયોટનો કાયદો:

જ્યાં A એ પદાર્થની પ્રકૃતિ અને તાપમાનના આધારે ગુણાંક છે.

ક્લિનિકલ સેટિંગમાં, પદ્ધતિ પોલેરીમેટ્રીપેશાબમાં ખાંડની સાંદ્રતા નક્કી કરવા માટે વપરાય છે. આ માટે વપરાતું ઉપકરણ કહેવાય છે સેકેરીમીટર(Fig.9).

ચોખા. 9. સેકેરીમીટરની ઓપ્ટિકલ ડિઝાઇન:

હું કુદરતી પ્રકાશનો સ્ત્રોત છું;

સી - લાઇટ ફિલ્ટર (મોનોક્રોમેટર), જે ઉપકરણના સંચાલનનું સંકલન સુનિશ્ચિત કરે છે

બાયો લો સાથે;

એલ - એક એકત્રિત લેન્સ જે આઉટપુટ પર પ્રકાશના સમાંતર બીમનું ઉત્પાદન કરે છે;

પી - પોલરાઇઝર;

K - પરીક્ષણ ઉકેલ સાથે ટ્યુબ;

A – વિશ્લેષક વિભાજન સાથે ફરતી ડિસ્ક D પર માઉન્ટ થયેલ છે.

અભ્યાસ હાથ ધરતી વખતે, વિશ્લેષક પ્રથમ પરીક્ષણ ઉકેલ વિના દૃશ્ય ક્ષેત્રના મહત્તમ ઘાટા પર સેટ કરવામાં આવે છે. પછી ઉપકરણમાં સોલ્યુશનવાળી ટ્યુબ મૂકવામાં આવે છે અને, વિશ્લેષકને ફેરવીને, દૃશ્યનું ક્ષેત્ર ફરીથી અંધારું થાય છે. અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થ માટે પરિભ્રમણનો કોણ જેના દ્વારા વિશ્લેષકને ફેરવવો જોઈએ તે બે ખૂણાઓમાંથી નાનો છે. ઉકેલમાં ખાંડની સાંદ્રતા કોણથી ગણવામાં આવે છે.

ગણતરીઓને સરળ બનાવવા માટે, સોલ્યુશન સાથેની ટ્યુબ એટલી લાંબી બનાવવામાં આવે છે કે વિશ્લેષકના પરિભ્રમણનો કોણ (ડિગ્રીમાં) સંખ્યાત્મક રીતે સાંદ્રતાની બરાબર હોય. સાથેઉકેલ (100 cm3 દીઠ ગ્રામમાં). ગ્લુકોઝ ટ્યુબની લંબાઈ 19 સે.મી.

ધ્રુવીકરણ માઇક્રોસ્કોપી.પદ્ધતિ પર આધારિત છે એનિસોટ્રોપીકોષો અને પેશીઓના કેટલાક ઘટકો, જ્યારે તેમને ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે દેખાય છે. સમાંતરમાં ગોઠવાયેલા પરમાણુઓનો સમાવેશ કરતી રચનાઓ અથવા સ્ટેકમાં ગોઠવાયેલી ડિસ્ક, જ્યારે બંધારણના કણોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકથી અલગ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે માધ્યમમાં રજૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ક્ષમતા પ્રદર્શિત કરે છે ડબલ રીફ્રેક્શન.આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે ધ્રુવીકરણનું પ્લેન કણોની લાંબી અક્ષોની સમાંતર હોય ત્યારે જ માળખું ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનું પ્રસારણ કરશે. જ્યારે કણો આંતરિક બાયફ્રિંજન્સ પ્રદર્શિત કરતા નથી ત્યારે પણ આ સાચું રહે છે. ઓપ્ટિકલ એનિસોટ્રોપીસ્નાયુ, જોડાયેલી પેશીઓ (કોલેજન) અને ચેતા તંતુઓમાં જોવા મળે છે.

હાડપિંજરના સ્નાયુઓનું ખૂબ જ નામ " પટ્ટીવાળું"સ્નાયુ ફાઇબરના વ્યક્તિગત વિભાગોના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોમાં તફાવત સાથે સંકળાયેલ છે. તેમાં પેશી પદાર્થના ઘાટા અને હળવા વિસ્તારોનો સમાવેશ થાય છે. આ ફાઇબર ક્રોસ-સ્ટ્રેશન આપે છે. ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ હેઠળ સ્નાયુ તંતુઓની તપાસ દર્શાવે છે કે ઘાટા વિસ્તારો છે એનિસોટ્રોપિકઅને ગુણધર્મો ધરાવે છે બાયફ્રિંજન્સ, જ્યારે ઘાટા વિસ્તારો છે આઇસોટ્રોપિક. કોલેજનફાઇબર એનિસોટ્રોપિક છે, તેમની ઓપ્ટિકલ અક્ષ ફાઇબર અક્ષ સાથે સ્થિત છે. પલ્પ શેલમાં માઇસેલ્સ ન્યુરોફિબ્રિલ્સએનિસોટ્રોપિક પણ છે, પરંતુ તેમની ઓપ્ટિકલ અક્ષો રેડિયલ દિશામાં સ્થિત છે. આ રચનાઓની હિસ્ટોલોજીકલ તપાસ માટે ધ્રુવીકરણ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ થાય છે.

ધ્રુવીકરણ માઇક્રોસ્કોપનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઘટક પોલરાઇઝર છે, જે પ્રકાશ સ્ત્રોત અને કેપેસિટર વચ્ચે સ્થિત છે. વધુમાં, માઈક્રોસ્કોપમાં ફરતું સ્ટેજ અથવા સેમ્પલ હોલ્ડર હોય છે, એક વિશ્લેષક ઉદ્દેશ્ય અને આઈપીસની વચ્ચે સ્થિત હોય છે, જે સ્થાપિત કરી શકાય છે જેથી તેની ધરી પોલરાઈઝરની ધરીને લંબરૂપ હોય અને વળતર આપનાર હોય.

જ્યારે પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકને પાર કરવામાં આવે છે અને ઑબ્જેક્ટ ખૂટે છે અથવા આઇસોટ્રોપિકક્ષેત્ર એકસરખું અંધારું દેખાય છે. જો ત્યાં કોઈ પદાર્થ હોય જે બાયફ્રિન્જન્ટ હોય, અને તે એવી રીતે સ્થિત હોય કે તેની ધરી 0 0 અથવા 90 0 સિવાયના ધ્રુવીકરણના સમતલના ખૂણા પર હોય, તો તે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશને બે ઘટકોમાં અલગ કરશે - સમતલના સમાંતર અને લંબરૂપ. વિશ્લેષકનું. પરિણામે, કેટલાક પ્રકાશ વિશ્લેષકમાંથી પસાર થશે, જેના પરિણામે શ્યામ પૃષ્ઠભૂમિ સામે ઑબ્જેક્ટની તેજસ્વી છબી બનશે. જેમ જેમ ઑબ્જેક્ટ ફરે છે તેમ, તેની છબીની તેજસ્વીતા બદલાશે, પોલરાઇઝર અથવા વિશ્લેષકની તુલનામાં 45 0 ના ખૂણા પર મહત્તમ પહોંચશે.

ધ્રુવીકરણ માઈક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ જૈવિક રચનાઓમાં પરમાણુઓના અભિગમનો અભ્યાસ કરવા (ઉદાહરણ તરીકે, સ્નાયુ કોશિકાઓ), તેમજ અન્ય પદ્ધતિઓ (ઉદાહરણ તરીકે, કોષ વિભાજન દરમિયાન મિટોટિક સ્પિન્ડલ) નો ઉપયોગ કરીને અદ્રશ્ય હોય તેવી રચનાઓનું અવલોકન કરવા માટે થાય છે.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો ઉપયોગ હાડકાની પેશીઓમાં થતા યાંત્રિક તાણનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સિમ્યુલેટેડ પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે. આ પદ્ધતિ ફોટોએલાસ્ટીસીટીની ઘટના પર આધારિત છે, જેમાં યાંત્રિક લોડ્સની ક્રિયા હેઠળ પ્રારંભિક આઇસોટ્રોપિક સોલિડ્સમાં ઓપ્ટિકલ એનિસોટ્રોપીના દેખાવનો સમાવેશ થાય છે.

ડિફ્રેક્શન ગ્રેટીંગનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશની તરંગલંબાઇ નક્કી કરવી

પ્રકાશની દખલગીરી.પ્રકાશ હસ્તક્ષેપ એ એક ઘટના છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રકાશ તરંગો સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે અને તેની સાથે તેમના મજબૂત અથવા નબળા પડવાની સાથે હોય છે. જ્યારે સુસંગત તરંગો સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે ત્યારે સ્થિર હસ્તક્ષેપ પેટર્ન ઊભી થાય છે. સુસંગત તરંગો સમાન ફ્રીક્વન્સીઝ અને સમાન તબક્કાઓ સાથે અથવા સતત તબક્કામાં ફેરફાર ધરાવતા તરંગો છે. દખલગીરી (મહત્તમ સ્થિતિ) દરમિયાન પ્રકાશ તરંગોનું એમ્પ્લીફિકેશન એવા કિસ્સામાં થાય છે જ્યાં Δ માં અર્ધ-તરંગલંબાઇની સમાન સંખ્યા હોય છે:

જ્યાં k - મહત્તમ ઓર્ડર, k=0, ±1, ±2, ±,…±n;

λ - પ્રકાશ તરંગલંબાઇ.

દખલગીરી દરમિયાન પ્રકાશ તરંગોનું એટેન્યુએશન (લઘુત્તમ સ્થિતિ) જોવા મળે છે જો ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત Δ માં અર્ધ-તરંગલંબાઇની વિચિત્ર સંખ્યા હોય:

જ્યાં k - ન્યૂનતમ ઓર્ડર.

બે બીમના પાથમાં ઓપ્ટિકલ તફાવત એ સ્ત્રોતોથી દખલગીરી પેટર્નના અવલોકન બિંદુ સુધીના અંતરમાં તફાવત છે.

પાતળી ફિલ્મોમાં દખલગીરી.પાતળી ફિલ્મોમાં હસ્તક્ષેપ સાબુના પરપોટામાં, જ્યારે સૂર્યપ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે ત્યારે પાણીની સપાટી પર કેરોસીનની જગ્યામાં જોઇ શકાય છે.

બીમ 1 ને પાતળી ફિલ્મની સપાટી પર પડવા દો (ફિગ 2 જુઓ). બીમ, એર-ફિલ્મ બાઉન્ડ્રી પર રીફ્રેક્ટેડ, ફિલ્મમાંથી પસાર થાય છે, તેની આંતરિક સપાટીથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, ફિલ્મની બાહ્ય સપાટી સુધી પહોંચે છે, ફિલ્મ-એર બાઉન્ડ્રી પર રિફ્રેક્ટ થાય છે અને બીમ બહાર આવે છે. અમે બીમ 2 ને બીમના એક્ઝિટ પોઈન્ટ પર ડાયરેક્ટ કરીએ છીએ, જે બીમ 1 ની સમાંતર ચાલે છે. બીમ 2 એ ફિલ્મની સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, જે બીમ પર સુપરઇમ્પોઝ થાય છે, અને બંને બીમ દખલ કરે છે.

જ્યારે ફિલ્મ પોલીક્રોમેટિક પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે આપણને મેઘધનુષ્યનું ચિત્ર મળે છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે ફિલ્મ જાડાઈમાં સમાન નથી. પરિણામે, વિવિધ તીવ્રતાના પાથ તફાવતો ઉદ્ભવે છે, જે વિવિધ તરંગલંબાઇઓને અનુરૂપ છે (રંગીન સાબુની ફિલ્મો, કેટલાક જંતુઓ અને પક્ષીઓની પાંખોના બહુરંગી રંગો, તેલની ફિલ્મો અથવા પાણીની સપાટી પર તેલ વગેરે).

ઇન્ટરફેરોમીટર તરીકે ઓળખાતા ઉપકરણોમાં પ્રકાશની દખલગીરીનો ઉપયોગ થાય છે. ઇન્ટરફેરોમીટર એ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો છે જેનો ઉપયોગ બે બીમને અવકાશી રીતે અલગ કરવા અને તેમની વચ્ચે ચોક્કસ પાથ તફાવત બનાવવા માટે થઈ શકે છે. ઇન્ટરફેરોમીટર્સનો ઉપયોગ ટૂંકા અંતર પર ઉચ્ચ ડિગ્રીની ચોકસાઈ સાથે તરંગલંબાઇ નક્કી કરવા, પદાર્થોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો અને ઓપ્ટિકલ સપાટીઓની ગુણવત્તા નક્કી કરવા માટે થાય છે.

સેનિટરી અને આરોગ્યપ્રદ હેતુઓ માટે, ઇન્ટરફેરોમીટરનો ઉપયોગ હાનિકારક વાયુઓની સામગ્રી નક્કી કરવા માટે થાય છે.

ઇન્ટરફેરોમીટર અને માઇક્રોસ્કોપ (દખલગીરી માઇક્રોસ્કોપ) ના સંયોજનનો ઉપયોગ જીવવિજ્ઞાનમાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક, શુષ્ક પદાર્થની સાંદ્રતા અને પારદર્શક સૂક્ષ્મ પદાર્થોની જાડાઈને માપવા માટે થાય છે.

હ્યુજેન્સ-ફ્રેસ્નેલ સિદ્ધાંત.હ્યુજેન્સના મતે, માધ્યમના દરેક બિંદુ કે જે પ્રાથમિક તરંગ આપેલ ક્ષણે પહોંચે છે તે ગૌણ તરંગોનો સ્ત્રોત છે. ફ્રેસ્નેલે હ્યુજેન્સની આ સ્થિતિ સ્પષ્ટ કરી, ઉમેર્યું કે ગૌણ તરંગો સુસંગત છે, એટલે કે. જ્યારે સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેઓ સ્થિર હસ્તક્ષેપ પેટર્ન ઉત્પન્ન કરશે.

પ્રકાશનું વિવર્તન.પ્રકાશનું વિવર્તન એ રેક્ટલીનિયર પ્રચારમાંથી પ્રકાશના વિચલનની ઘટના છે.

એક સ્લિટમાંથી સમાંતર કિરણોમાં વિવર્તન.લક્ષ્ય પહોળાઈ દો વી મોનોક્રોમેટિક લાઇટ ફોલ્સનો સમાંતર બીમ (જુઓ આકૃતિ 3):

કિરણોના માર્ગમાં એક લેન્સ સ્થાપિત થયેલ છે એલ , ફોકલ પ્લેનમાં જેની સ્ક્રીન સ્થિત છે ઇ . મોટા ભાગના કિરણો વિચલિત થતા નથી, એટલે કે. તેમની દિશા બદલશો નહીં, અને તેઓ લેન્સ દ્વારા કેન્દ્રિત છે એલ સ્ક્રીનની મધ્યમાં, કેન્દ્રિય મહત્તમ અથવા શૂન્ય-ક્રમ મહત્તમ બનાવે છે. કિરણો સમાન વિવર્તન ખૂણા પર વિચલિત થાય છે φ , સ્ક્રીન પર મહત્તમ 1,2,3,…, રચના કરશે n - તીવ્રતાના ઓર્ડર.

આમ, સમાંતર બીમમાં એક સ્લિટમાંથી મેળવેલ વિવર્તન પેટર્ન જ્યારે મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે ત્યારે સ્ક્રીનની મધ્યમાં મહત્તમ પ્રકાશ સાથે પ્રકાશ પટ્ટો હોય છે, પછી ત્યાં એક ઘેરી પટ્ટી હોય છે (1લી ક્રમની ન્યૂનતમ), પછી પ્રકાશ હોય છે. પટ્ટા (મહત્તમ 1લી ઓર્ડરની મહત્તમ), ડાર્ક બેન્ડ (2જી ઓર્ડર ન્યૂનતમ), 2જી ઓર્ડર મહત્તમ, વગેરે. વિવર્તન પેટર્ન કેન્દ્રીય મહત્તમની તુલનામાં સપ્રમાણ છે. જ્યારે સ્લિટ સફેદ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે સ્ક્રીન પર રંગીન પટ્ટાઓની સિસ્ટમ રચાય છે, ફક્ત કેન્દ્રિય મહત્તમ ઘટના પ્રકાશનો રંગ જાળવી રાખશે.

શરતો મહત્તમઅને મિનિટવિવર્તનજો ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવતમાં Δ સમાન સેગમેન્ટ્સની વિચિત્ર સંખ્યા, પછી પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો જોવા મળે છે ( મહત્તમ વિવર્તન):

જ્યાં k - મહત્તમ ક્રમ; k =±1, ±2, ±…, ± n;

λ - તરંગલંબાઇ.

જો ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવતમાં Δ સમાન સેગમેન્ટ્સની સમાન સંખ્યા, પછી પ્રકાશની તીવ્રતામાં નબળાઈ જોવા મળે છે ( મિનિટ વિવર્તન):

જ્યાં k - ન્યૂનતમ ઓર્ડર.

વિવર્તન જાળી.વિવર્તન જાળીમાં વૈકલ્પિક પટ્ટાઓનો સમાવેશ થાય છે જે પ્રકાશના પસાર થવા માટે અપારદર્શક હોય છે અને સમાન પહોળાઈના પટ્ટાઓ (સ્લિટ્સ) હોય છે જે પ્રકાશથી પારદર્શક હોય છે.

વિવર્તન જાળીની મુખ્ય લાક્ષણિકતા તેનો સમયગાળો છે ડી . વિવર્તન જાળીનો સમયગાળો પારદર્શક અને અપારદર્શક પટ્ટાઓની કુલ પહોળાઈ છે:

ઉપકરણના રિઝોલ્યુશનને વધારવા માટે ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં ડિફ્રેક્શન ગ્રેટિંગનો ઉપયોગ થાય છે. વિવર્તન જાળીનું રીઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રમના ક્રમ પર આધારિત છે k અને સ્ટ્રોકની સંખ્યા પર એન :

જ્યાં આર - ઠરાવ.

વિવર્તન ગ્રેટિંગ ફોર્મ્યુલાની વ્યુત્પત્તિ.ચાલો આપણે બે સમાંતર બીમને વિવર્તન જાળી તરફ દિશામાન કરીએ: 1 અને 2 જેથી તેમની વચ્ચેનું અંતર જાળીના સમયગાળા જેટલું હોય. ડી .

બિંદુઓ પર એ અને IN કિરણો 1 અને 2 વિચલિત થાય છે, એક ખૂણા પર લંબચોરસ દિશાથી વિચલિત થાય છે φ - વિવર્તન કોણ.

કિરણો અને લેન્સ દ્વારા કેન્દ્રિત એલ લેન્સના ફોકલ પ્લેનમાં સ્થિત સ્ક્રીન પર (ફિગ. 5). દરેક જાળીના સ્લિટને ગૌણ તરંગોના સ્ત્રોત તરીકે ગણી શકાય (હ્યુજેન્સ-ફ્રેસ્નેલ સિદ્ધાંત). બિંદુ D પર સ્ક્રીન પર આપણે મહત્તમ દખલગીરી પેટર્નનું અવલોકન કરીએ છીએ.

બિંદુ પરથી એ બીમ પાથ પર કાટખૂણે છોડો અને બિંદુ C મેળવો. ત્રિકોણને ધ્યાનમાં લો ABC : કાટકોણ ત્રિકોણ, ÐVAC=Ðφ જેમ કે પરસ્પર લંબ બાજુઓવાળા ખૂણા. થી Δ ABC:

જ્યાં AB=d (બાંધકામ દ્વારા),

સીબી = Δ - ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત.

બિંદુ D પર હોવાથી આપણે મહત્તમ દખલગીરીનું અવલોકન કરીએ છીએ

જ્યાં k - મહત્તમ ક્રમ,

λ - પ્રકાશ તરંગલંબાઇ.

અવેજી મૂલ્યો AB=d, માટે સૂત્રમાં sinφ :

અહીંથી આપણને મળે છે:

સામાન્ય રીતે, વિવર્તન ગ્રેટિંગ ફોર્મ્યુલા છે:

± ચિહ્નો દર્શાવે છે કે સ્ક્રીન પરની હસ્તક્ષેપ પેટર્ન કેન્દ્રીય મહત્તમના સંદર્ભમાં સપ્રમાણ છે.

હોલોગ્રાફીના ભૌતિક પાયા.હોલોગ્રાફી એ તરંગ ક્ષેત્રને રેકોર્ડ કરવાની અને પુનઃનિર્માણ કરવાની એક પદ્ધતિ છે, જે વિવર્તન અને તરંગ હસ્તક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે. જો નિયમિત ફોટોગ્રાફમાં માત્ર પદાર્થમાંથી પ્રતિબિંબિત તરંગોની તીવ્રતા જ નોંધવામાં આવે છે, તો તરંગોના તબક્કાઓ પણ હોલોગ્રામ પર નોંધવામાં આવે છે, જે ઑબ્જેક્ટ વિશે વધારાની માહિતી પ્રદાન કરે છે અને વ્યક્તિની ત્રિ-પરિમાણીય છબી મેળવવા માટે પરવાનગી આપે છે. પદાર્થ

1308. શું કિરણ બે અલગ-અલગ માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રત્યાવર્તન કર્યા વિના પસાર થવું શક્ય છે? જો હા, તો કઈ શરતો હેઠળ?
હા. બે અલગ-અલગ માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર ઊભી પડવાની સ્થિતિ હેઠળ.

1309. પ્રકાશની ગતિ કેટલી છે:
એ) પાણીમાં,
બી) કાચમાં,
c) હીરામાં?

1310. જ્યારે પ્રકાશનું કિરણ પાણીમાંથી કાચ તરફ જાય છે ત્યારે પાણીની તુલનામાં કાચના રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સની ગણતરી કરો.

1311. આકૃતિ 161 એક કિરણ દર્શાવે છે જે કાચની પ્લેટની ધાર પર ત્રાંસી રીતે જાય છે અને પછી હવામાં જાય છે. હવામાં બીમનો માર્ગ દોરો.

1312. આકૃતિ 162 એક કિરણ દર્શાવે છે જે હવામાંથી કાચની પ્લેટના ચહેરા પર પડે છે, તેમાંથી પસાર થાય છે અને હવામાં બહાર નીકળી જાય છે. કિરણનો માર્ગ દોરો.

1313. હવામાંથી એક કિરણ મધ્યમ A માં જાય છે (ફિગ. 163). માધ્યમ A નું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શોધો.

1314. પૃથ્વીની સપાટીની નજીક આવતા જ હવાની ઓપ્ટિકલ ઘનતા વધે છે. આ વાતાવરણમાં પ્રવેશતા બીમના માર્ગને કેવી રીતે અસર કરશે:
a) ઊભી રીતે,
b) ત્રાંસી રીતે?
A) વાતાવરણમાં ઊભી રીતે પ્રવેશતા બીમ માટે ઝડપ ઘટશે
બી) વાતાવરણમાં ત્રાંસી રીતે પ્રવેશતા બીમ માટે, ઝડપ ઘટશે અને માર્ગ વળાંક આવશે.

1315. જ્યારે તમે જાડા કાચમાંથી જુઓ છો, ત્યારે વસ્તુઓ વિસ્થાપિત દેખાય છે. શા માટે?
કારણ કે કાચમાંથી પસાર થતાં, પ્રકાશ કિરણો વક્રીભવન થાય છે. આમ તેની દિશા બદલાય છે.

1316. શા માટે આકાશમાંના ગ્રહો એક સમાન પ્રકાશથી ઝળકે છે અને તારાઓ ચમકે છે?

1317. ચંદ્ર ગોળાકાર છે, પરંતુ આપણને પૃથ્વી પરથી તેની સપાટી સપાટ દેખાય છે, બહિર્મુખ નહીં. શા માટે?

1318. જ્યારે આપણે પાણીમાંથી નીચે જળાશયના તળિયે જોઈએ છીએ, ત્યારે તે વાસ્તવમાં છે તેના કરતા વધુ નજીક લાગે છે. શા માટે?
કારણ કે પાણી-હવા ઇન્ટરફેસમાંથી પસાર થતાં પ્રકાશનું વક્રીવર્તન થાય છે. અને તળિયે તે વાસ્તવમાં છે તેના કરતાં વધુ નજીક લાગે છે.

1319*. અગાઉની સમસ્યા વાંચો. વાસ્તવિક ઊંડાઈ દેખીતી ઊંડાઈ કરતાં કેટલી ગણી વધારે છે તે નક્કી કરો.

1320*. પથ્થર નદીના તળિયે 2 મીટર (ફિગ. 164) ની ઊંડાઈએ આવેલો છે. ઉપરથી જોઈએ તો તે આપણને કેટલી ઊંડાઈએ દેખાશે?

1321. એક સીધી સળિયાને પાણીમાં ઉતારવામાં આવે છે (ફિગ. 165). નિરીક્ષક ઉપરથી જુએ છે. સળિયાનો અંત તેને કેવી રીતે દેખાય છે?

1322. પાણીમાં હવાથી ભરેલું હોલો ગ્લાસ પ્રિઝમ છે. આવા પ્રિઝમના રીફ્રેક્ટિવ ચહેરાઓમાંથી એક પર કિરણની ઘટનાનો માર્ગ દોરો. શું આપણે કહી શકીએ કે આવા પ્રિઝમ તેનામાંથી પસાર થતા પ્રકાશના કિરણને પાયા તરફ બે વાર વિચલિત કરે છે?
જ્યારે બીમ પાણીમાંથી હવામાં જાય છે, ત્યારે બીમ ઉપરની તરફ આડી તરફ વળે છે, કારણ કે હવામાં વક્રીભવનનો કોણ પાણીમાં ઘટનાના કોણ કરતા વધારે છે. પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી, બીમ એર-વોટર ઇન્ટરફેસ પર પડે છે. પછી તે વક્રીવર્તન કરે છે, થોડી વધુ ઉપર તરફ વિચલિત થાય છે.

1323. પાણીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.33 છે, ટર્પેન્ટાઇન 1.51 છે. પાણીની સાપેક્ષે ટર્પેન્ટાઇનનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ શોધો.

1325. હીરામાં પ્રકાશની ગતિ નક્કી કરો જેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 2.4 છે.

1326. કિરણનો માર્ગ દોરો કારણ કે તે કાચમાંથી હવામાં પસાર થાય છે, જો ઘટનાનો કોણ 45° હોય અને કાચનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.72 હોય.

1327. રોક સોલ્ટ (n=1.54) માટે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ શોધો.

1328. d=3 સે.મી.ની જાડાઈની પ્લેન-સમાંતર કાચની પ્લેટમાંથી પસાર થતી વખતે બીમનું વિસ્થાપન નક્કી કરો, જો બીમ 60°ના ખૂણા પર પડે. કાચ n=1.51 નો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

1329. પ્લેન-સમાંતર પ્લેટની આગળની સપાટીથી 4 સે.મી.ના અંતરે સ્થિત ઑબ્જેક્ટની છબીની સ્થિતિ શોધો, 1 સે.મી. જાડી, પાછળની બાજુએ સિલ્વરેડ, પ્લેટ પદાર્થનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1.51 છે એમ ધારીને.

1330. કાચની જાડી પ્લેટ સંપૂર્ણપણે પાણીમાં ડૂબી જાય છે. પાણી અને પ્લેટ દ્વારા હવામાંથી આવતા કિરણનો માર્ગ દોરો. (કાચ એ પાણી કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘનતાનું માધ્યમ છે).

1331. કેટલીકવાર આપણે બારીમાંથી જે વસ્તુઓનું અવલોકન કરીએ છીએ તે વક્ર હોય તેવું લાગે છે. શા માટે?
કારણ કે કાચ સંપૂર્ણ સમાન અને સરળ નથી. આ કાચના ઓપ્ટિકલ પ્લેનના બિન-સમાન વિતરણને કારણે છે.

1332. આકૃતિ 166 ત્રિકોણાકાર પ્રિઝમની સામે સ્થિત એક બિંદુ પ્રકાશ સ્ત્રોત S દર્શાવે છે. જો આપણે S ને પ્રિઝમ દ્વારા જોઈએ, તો આ બિંદુ આપણને ક્યાં દેખાશે? કિરણોનો માર્ગ દોરો.

1333. પ્રકાશ કિરણ કાચના લંબચોરસ ટ્રાઇહેડ્રલ પ્રિઝમ (ફિગ. 167) ના એક ચહેરા પર લંબરૂપ હોય છે. પ્રિઝમ દ્વારા કિરણનો માર્ગ દોરો.

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 સમજને સુધારવા માટે, હવામાંથી પાણીને મારતા બીમના ઉદાહરણનો વિચાર કરો (તે જ રીતે કાચ માટે). ઇન્ટરફેસ સાથે લંબ દોરવાથી, પ્રકાશ બીમના રીફ્રેક્શન અને રીટર્નનો 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 બીજા માળખામાંથી 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.

સંપૂર્ણ પ્રદર્શનની ઘટના 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