ઘટનાના કયા ખૂણા પર રીફ્રેક્શન થતું નથી? પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો: રચના અને વ્યવહારુ એપ્લિકેશન

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના.

જો પ્રકાશ કિરણ વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતાના બે પારદર્શક માધ્યમોને અલગ કરતી સપાટી પર પડે છે, ઉદાહરણ તરીકે હવા અને પાણી, તો પ્રકાશનો એક ભાગ આ સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને બીજો ભાગ બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે. જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે પ્રકાશનું કિરણ આ માધ્યમોની સીમા પર દિશા બદલે છે. આ ઘટનાને પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન કહેવામાં આવે છે.

ચાલો પ્રકાશના રીફ્રેક્શન પર નજીકથી નજર કરીએ. આકૃતિ n બતાવે છે: ઘટના રે JSC,રીફ્રેક્ટેડ કિરણ ઓબીઅને લંબરૂપ સીડી,અસરના બિંદુથી પુનઃપ્રાપ્ત વિશેબે અલગ અલગ વાતાવરણને અલગ કરતી સપાટી પર. કોર્નર AOC- ઘટના કોણ, કોણ ડીઓબી- રીફ્રેક્શન કોણ. રીફ્રેક્શન કોણ ડીઓબીઘટનાના કોણ કરતા ઓછા AOC.

પ્રકાશનું કિરણ ખાતેહવામાંથી પાણીમાં સંક્રમણ તેની દિશા બદલે છે, કાટખૂણે પહોંચે છે સીડી.પાણી એ હવા કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘનતાનું માધ્યમ છે. જો પાણીને કોઈ અન્ય પારદર્શક માધ્યમ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, જે હવા કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘન હોય છે, તો વક્રીવર્તિત કિરણ પણ કાટખૂણે પહોંચશે. તેથી, આપણે કહી શકીએ: જો પ્રકાશ ઓપ્ટીકલી ઓછા ગીચ માધ્યમથી વધુ ગાઢ માધ્યમમાં આવે છે, તો વક્રીભવનનો કોણ હંમેશા ઘટનાના ખૂણા કરતા ઓછો હોય છે.

પ્રયોગો દર્શાવે છે કે, ઘટનાના સમાન ખૂણા પર, પ્રત્યાવર્તન કોણ નાનો છે, જે માધ્યમમાં બીમ ઘૂસી જાય છે તેટલું વધુ ઓપ્ટીકલી ગાઢ છે.
જો કિરણને લંબરૂપ વક્રીવર્તિત કિરણના માર્ગ પર અરીસો મૂકવામાં આવે, તો પ્રકાશ અરીસામાંથી પ્રતિબિંબિત થશે અને ઘટના કિરણની દિશામાં પાણીમાંથી હવામાં બહાર આવશે. પરિણામે, ઘટના અને પ્રતિબિંબિત કિરણો ઉલટાવી શકાય તેવી જ રીતે ઘટના અને પ્રતિબિંબિત કિરણો ઉલટાવી શકાય તેવું છે.
જો પ્રકાશ વધુ ઓપ્ટીકલી ગાઢ માધ્યમથી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં આવે છે, તો પછી બીમના વક્રીભવનનો કોણ આકસ્મિક કોણ કરતા વધારે છે.

ચાલો ઘરે થોડો પ્રયોગ કરીએ. હું ઘરે થોડો પ્રયોગ કરું છું. છું પાણીના ગ્લાસમાં પેન્સિલ નાખશો તો તે તૂટેલી જણાશે. ઇઆ માત્ર એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે પેન્સિલમાંથી આવતા પ્રકાશના કિરણો હવા કરતાં પાણીમાં અલગ દિશા ધરાવે છે, એટલે કે, હવા અને પાણીની સીમા પર પ્રકાશનું વક્રીવર્તન થાય છે. જ્યારે પ્રકાશ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે, ત્યારે તેના પર પ્રકાશની ઘટનાનો ભાગ ઇન્ટરફેસ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે. બાકીનો પ્રકાશ નવા વાતાવરણમાં પ્રવેશ કરે છે. જો પ્રકાશ સીધા સિવાયના ઇન્ટરફેસના ખૂણા પર પડે છે, તો પ્રકાશ કિરણ ઇન્ટરફેસમાંથી તેની દિશા બદલે છે.
તેને પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના બે પારદર્શક માધ્યમોની સીમા પર જોવા મળે છે અને વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રકાશના પ્રસારની વિવિધ ગતિ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ લગભગ 300,000 છે કિમી/સે,બીજા બધામાં

સાથે તે નાનું છે.

નીચેનું ચિત્ર હવામાંથી પાણીમાં ફરતા બીમને દર્શાવે છે. કોણ કહેવાય છે બીમની ઘટના કોણ, A - રીફ્રેક્શન કોણ.નોંધ લો કે પાણીમાં બીમ સામાન્યની નજીક આવે છે. જ્યારે પણ પ્રકાશની ગતિ ધીમી હોય તેવા માધ્યમને બીમ અથડાવે છે ત્યારે આવું થાય છે. જો પ્રકાશ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પ્રચાર કરે છે, જ્યાં પ્રકાશની ગતિ વધારે હોય છે, તો તે સામાન્યથી વિચલિત થાય છે.

અસંખ્ય જાણીતા ઓપ્ટિકલ ભ્રમણા માટે રીફ્રેક્શન જવાબદાર છે. ઉદાહરણ તરીકે, કિનારા પરના નિરીક્ષકને એવું લાગે છે કે જે વ્યક્તિ કમરથી ઊંડા પાણીમાં પ્રવેશ કરે છે તેના પગ ટૂંકા હોય છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમો.

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેમાંથી અમે નિષ્કર્ષ કાઢીએ છીએ:
1 . વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતાના બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર, જ્યારે એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં જાય છે ત્યારે પ્રકાશ કિરણ તેની દિશા બદલે છે.
2. જ્યારે પ્રકાશનું કિરણ મોટા સાથે માધ્યમમાં જાય છેઓપ્ટિકલ ડેન્સિટી રીફ્રેક્શન એંગલઘટનાનો ઓછો કોણ; જ્યારે પ્રકાશનો કિરણ પસાર થાય છેઓપ્ટીકલી ગીચ માધ્યમથી ઓછા ગાઢ માધ્યમ સુધીઆકસ્મિક ખૂણો કરતાં વધારે વક્રીભવનનો ગાઢ કોણનિયા
પ્રકાશનું વક્રીભવન પ્રતિબિંબ સાથે થાય છે, અને ઘટનાના કોણમાં વધારો થવાથી, પ્રતિબિંબિત બીમની તેજ વધે છે, અને રીફ્રેક્ટેડ બીમ નબળી પડે છે. આ પ્રયોગ કરીને જોઈ શકાય છે આકૃતિમાં બતાવેલ છે. સાથેતેથી, પ્રતિબિંબિત બીમ 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.

વક્રીભવનનો પ્રથમ નિયમ આના જેવો લાગે છે: આકસ્મિક ખૂણોની સાઈનનો ગુણોત્તર આ બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે:

, સાપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ) ક્યાં છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો બીજો નિયમ પ્રકાશ પ્રતિબિંબના બીજા નિયમ જેવો જ છે:

ઘટના કિરણ, રીફ્રેક્ટેડ કિરણ અને કિરણની ઘટનાના બિંદુ તરફ દોરવામાં આવેલ લંબ સમાન સમતલમાં સ્થિત છે.

સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

હવામાં પ્રકાશની ગતિ વેક્યૂમમાં પ્રકાશની ગતિ જેટલી જ છે: m/s સાથે.

જો પ્રકાશ શૂન્યાવકાશમાંથી કોઈ માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, તો પછી

જ્યાં n એ સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છેઆ પર્યાવરણની. બે માધ્યમોનો સાપેક્ષ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક આ માધ્યમોના સંપૂર્ણ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો સાથે સંબંધિત છે, જ્યાં અને અનુક્રમે, પ્રથમ અને બીજા માધ્યમોના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો છે.

પ્રકાશના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો:

પદાર્થ

ડાયમંડ 2.42. ક્વાર્ટઝ 1.54. હવા (સામાન્ય સ્થિતિમાં) 1.00029. ઇથિલ આલ્કોહોલ 1.36. પાણી 1.33. બરફ 1.31. ટર્પેન્ટાઇન 1.47. ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ 1.46. CZK 1.52. લાઇટ ફ્લિન્ટ 1.58. સોડિયમ ક્લોરાઇડ (મીઠું) 1.53.

(જેમ આપણે પછી જોઈશું, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n પ્રકાશની તરંગલંબાઇના આધારે કંઈક અંશે બદલાય છે - તે માત્ર શૂન્યાવકાશમાં સતત મૂલ્ય જાળવી રાખે છે. તેથી, કોષ્ટકમાં આપેલ માહિતી ની તરંગલંબાઇ સાથે પીળા પ્રકાશને અનુરૂપ છે.)

ઉદાહરણ તરીકે, હીરા માટે, પ્રકાશ હીરામાં ઝડપે પ્રવાસ કરે છે

માધ્યમની ઓપ્ટિકલ ઘનતા.

જો પ્રથમ માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બીજા માધ્યમના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કરતાં ઓછો હોય, તો પ્રથમ માધ્યમમાં બીજા કરતાં ઓછી ઓપ્ટિકલ ઘનતા હોય છે અને > . માધ્યમની ઓપ્ટિકલ ઘનતાને પદાર્થની ઘનતા સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ.

પ્લેન-સમાંતર પ્લેટ અને પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશનો માર્ગ.

વિવિધ આકારોના પારદર્શક શરીર દ્વારા પ્રકાશનો માર્ગ ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ છે. ચાલો સૌથી સરળ કિસ્સાઓ ધ્યાનમાં લઈએ.
ચાલો જાડા પ્લેન-સમાંતર પ્લેટ (સમાંતર કિનારીઓ દ્વારા બંધાયેલ પ્લેટ) દ્વારા પ્રકાશના કિરણને દિશામાન કરીએ. પ્લેટમાંથી પસાર થતાં, પ્રકાશનું કિરણ બે વાર રીફ્રેક્ટ થાય છે: એકવાર પ્લેટમાં પ્રવેશતી વખતે, બીજી વખત જ્યારે પ્લેટમાંથી હવામાં બહાર નીકળતી વખતે.

પ્લેટમાંથી પસાર થતો પ્રકાશનો કિરણ તેની મૂળ દિશાને સમાંતર રહે છે અને માત્ર થોડો જ બદલાય છે. આ વિસ્થાપન પ્લેટ જેટલી જાડી હોય છે તેટલી મોટી હોય છે અને ઘટનાનો કોણ વધારે હોય છે. વિસ્થાપનની માત્રા તે સામગ્રી પર પણ આધાર રાખે છે જેમાંથી પ્લેટ બનાવવામાં આવે છે.
પ્લેન-સમાંતર પ્લેટનું ઉદાહરણ વિન્ડો ગ્લાસ છે. પરંતુ કાચ દ્વારા વસ્તુઓની તપાસ કરતી વખતે, અમે તેમના સ્થાન અને આકારમાં ફેરફાર જોતા નથી કારણ કે કાચ પાતળો છે; પ્રકાશના કિરણો પસાર થાય છે વિન્ડો કાચ સહેજ ખસે છે.
જો તમે પ્રિઝમ દ્વારા ઑબ્જેક્ટને જુઓ છો, તો ઑબ્જેક્ટ વિસ્થાપિત દેખાય છે. પદાર્થમાંથી આવતા પ્રકાશનું કિરણ એક બિંદુ પર પ્રિઝમ પર પડે છે એ,રીફ્રેક્ટ કરે છે અને દિશામાં પ્રિઝમની અંદર જાય છે AB પ્રિઝમના બીજા ચહેરા પર પહોંચ્યા. લાઇટ બીમ ફરી એક વાર રીફ્રેક્ટ થાય છે, પ્રિઝમના પાયા તરફ વળે છે. તેથી, કિરણ એક બિંદુ પરથી આવે છે. સ્થિત થયેલ છેકિરણ BC ની સાતત્યના આધારે, એટલે કે, પદાર્થ પ્રિઝમના પ્રત્યાવર્તન ચહેરાઓ દ્વારા રચાયેલા ખૂણાના શિખર પર સ્થાનાંતરિત થાય છે.

પ્રકાશનું સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબ.

એક સુંદર ભવ્યતા એ ફુવારો છે, જેના બહાર નીકળેલા જેટ અંદરથી પ્રકાશિત થાય છે. (નીચેના પ્રયોગ નંબર 1 દ્વારા આને સામાન્ય સ્થિતિમાં દર્શાવી શકાય છે). ચાલો આ ઘટનાને થોડી નીચે સમજાવીએ.

જ્યારે પ્રકાશ ઓપ્ટીકલી ઘનતાવાળા માધ્યમમાંથી ઓપ્ટીકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રકાશના સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબની ઘટના જોવા મળે છે. આ કિસ્સામાં રીફ્રેક્શનનો કોણ ઘટનાના કોણની તુલનામાં મોટો છે (ફિગ. 141). જેમ જેમ સ્ત્રોતમાંથી પ્રકાશ કિરણોની ઘટનાનો કોણ વધે છે એસબે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ માટે MNએક ક્ષણ આવશે જ્યારે રીફ્રેક્ટેડ કિરણ બે મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ સાથે જશે, એટલે કે = 90°.

વક્રીભવનના ખૂણો = 90° ને અનુરૂપ ઘટનાના ખૂણોને કુલ પ્રતિબિંબનો સીમા કોણ કહેવામાં આવે છે.

જો આ કોણ ઓળંગાઈ જાય, તો કિરણો પ્રથમ માધ્યમને બિલકુલ છોડશે નહીં;

રીફ્રેક્શનના પ્રથમ નિયમમાંથી:

ત્યારથી.

જો બીજું માધ્યમ હવા (વેક્યુમ) છે, તો પછી ક્યાં n - જે માધ્યમમાંથી કિરણો આવે છે તેનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

તમારા પ્રયોગમાં જોવા મળેલી ઘટનાની સમજૂતી એકદમ સરળ છે. પ્રકાશનું કિરણ પાણીના પ્રવાહની સાથે પસાર થાય છે અને મર્યાદા કરતા વધારે ખૂણા પર વક્ર સપાટીને અથડાવે છે, સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબનો અનુભવ કરે છે, અને પછી ફરીથી મર્યાદિત કરતા વધારે ખૂણા પર પ્રવાહની વિરુદ્ધ બાજુને અથડાવે છે. તેથી બીમ જેટ સાથે પસાર થાય છે, તેની સાથે વળાંક આવે છે.

પરંતુ જો પ્રકાશ જેટની અંદર સંપૂર્ણપણે પ્રતિબિંબિત થાય, તો તે બહારથી દેખાતો ન હોત. પ્રકાશનો ભાગ પાણી, હવાના પરપોટા અને તેમાં હાજર વિવિધ અશુદ્ધિઓ તેમજ જેટની અસમાન સપાટીને કારણે વિખરાયેલો છે, તેથી તે બહારથી દેખાય છે.

પ્રકાશ તરંગના વક્રીભવનની ઘટનાને આ તરંગના આગળના પ્રસારની દિશામાં ફેરફાર તરીકે સમજવામાં આવે છે જ્યારે તે એક પારદર્શક માધ્યમથી બીજામાં જાય છે. ઘણા ઓપ્ટિકલ સાધનો અને માનવ આંખ તેમના કાર્યો કરવા માટે આ ઘટનાનો ઉપયોગ કરે છે. લેખ પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમો અને ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં તેમના ઉપયોગની ચર્ચા કરે છે.

પ્રકાશના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનની પ્રક્રિયાઓ

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમોના મુદ્દા પર વિચાર કરતી વખતે, પ્રતિબિંબની ઘટનાનો પણ ઉલ્લેખ કરવો જોઈએ, કારણ કે તે આ ઘટના સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. જ્યારે પ્રકાશ એક પારદર્શક માધ્યમથી બીજામાં પસાર થાય છે, ત્યારે આ માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાં તેની સાથે બે પ્રક્રિયાઓ એક સાથે થાય છે:

1. લાઇટ બીમનો ભાગ ઇન્ટરફેસ પરના પ્રારંભિક બીમની ઘટનાના ખૂણાના સમાન ખૂણા પર પ્રથમ માધ્યમમાં પાછો પ્રતિબિંબિત થાય છે.
2. બીમનો બીજો ભાગ બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે અને તેમાં પ્રચાર કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

ઉપરોક્ત દર્શાવે છે કે પ્રકાશના પ્રારંભિક કિરણની તીવ્રતા હંમેશા પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ પ્રકાશ કરતાં અલગથી વધુ હશે. આ તીવ્રતા બીમ વચ્ચે કેવી રીતે વહેંચવામાં આવે છે તે મીડિયાના ગુણધર્મો અને તેમના ઇન્ટરફેસ પર પ્રકાશની ઘટનાના કોણ પર આધારિત છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની પ્રક્રિયાનો સાર શું છે?

બે પારદર્શક માધ્યમો વચ્ચેની સપાટી પર પડતા પ્રકાશ કિરણનો ભાગ બીજા માધ્યમમાં પ્રચાર કરવાનું ચાલુ રાખે છે, પરંતુ તેના પ્રસારની દિશા પહેલાથી જ પ્રથમ માધ્યમની મૂળ દિશાથી ચોક્કસ ખૂણાથી અલગ હશે. આ પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની ઘટના છે. આ ઘટનાનું ભૌતિક કારણ વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રકાશ તરંગના પ્રસારની ઝડપમાં તફાવત છે.

યાદ કરો કે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની પ્રચારની મહત્તમ ગતિ છે, તે 299,792,458 m/s જેટલી છે. કોઈપણ સામગ્રીમાં, આ ગતિ હંમેશા ઓછી હોય છે, અને માધ્યમની ઘનતા જેટલી વધારે હોય છે, તેટલી ધીમી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ તેમાં ફેલાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હવામાં પ્રકાશની ગતિ 299,705,543 m/s છે, પાણીમાં 20 °C પર તે પહેલેથી જ 224,844,349 m/s છે, અને હીરામાં તે શૂન્યાવકાશની ઝડપની તુલનામાં 2 ગણાથી વધુ ઘટી જાય છે અને 124,034,943 મીટર છે. /સાથે.

આ સિદ્ધાંત કોઈપણ સમયે વેવફ્રન્ટ શોધવા માટે ભૌમિતિક પદ્ધતિ પ્રદાન કરે છે. હ્યુજેન્સનો સિદ્ધાંત સૂચવે છે કે વેવ ફ્રન્ટ દ્વારા પહોંચેલ દરેક બિંદુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સેકન્ડરી તરંગોનો સ્ત્રોત છે. તેઓ સમાન ગતિ અને આવર્તનથી બધી દિશામાં મુસાફરી કરે છે. પરિણામી વેવ ફ્રન્ટને તમામ ગૌણ તરંગોના મોરચાની સંપૂર્ણતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આગળનો ભાગ એ સપાટી છે જે તમામ ગૌણ તરંગોના ગોળાને સ્પર્શે છે.

વેવફ્રન્ટ નક્કી કરવા માટે આ ભૌમિતિક સિદ્ધાંતના ઉપયોગનું નિદર્શન નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. આ રેખાકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, ગૌણ તરંગોના ગોળાઓની તમામ ત્રિજ્યા (તીર દ્વારા દર્શાવવામાં આવી છે) સમાન છે, કારણ કે તરંગનો આગળનો ભાગ ઓપ્ટિકલ દૃષ્ટિકોણથી એક સમાન માધ્યમમાં ફેલાય છે.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની પ્રક્રિયામાં હ્યુજેન્સના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમને સમજવા માટે, તમે હ્યુજેન્સના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરી શકો છો. ચાલો આપણે ચોક્કસ પ્રકાશ પ્રવાહને ધ્યાનમાં લઈએ જે બે માધ્યમો વચ્ચેના ઈન્ટરફેસ પર પડે છે અને પ્રથમ માધ્યમમાં ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની ગતિ બીજા કરતા વધુ હોય છે.

જલદી આગળનો ભાગ (નીચેની આકૃતિમાં ડાબી બાજુએ) મીડિયાના ઇન્ટરફેસ સુધી પહોંચે છે, ગૌણ ગોળાકાર તરંગો ઇન્ટરફેસના દરેક બિંદુએ ઉત્સાહિત થવાનું શરૂ કરે છે, જે પહેલાથી જ બીજા માધ્યમમાં પ્રચાર કરશે. બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ પ્રથમ માધ્યમ માટે આ મૂલ્ય કરતાં ઓછી હોવાથી, આગળનો ભાગ જે હજી સુધી મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ સુધી પહોંચ્યો નથી (આકૃતિમાં જમણી બાજુએ) તે વધુ ઝડપે પ્રચાર કરવાનું ચાલુ રાખશે. આગળના (ડાબે) ભાગ કરતાં જે પહેલાથી બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશી ચૂક્યો છે. v*t ની અનુરૂપ ત્રિજ્યા સાથે દરેક બિંદુ માટે ગૌણ તરંગોના વર્તુળો દોરવાથી, જ્યાં t એ ગૌણ તરંગના પ્રસારનો અમુક ચોક્કસ સમય છે, અને v એ બીજા માધ્યમમાં તેના પ્રસારની ગતિ છે, અને પછી સ્પર્શક દોરે છે. ગૌણ તરંગોની તમામ સપાટીઓ પર વળાંક, બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશનો આગળનો પ્રસાર મેળવી શકાય છે.

આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, આ આગળનો ભાગ તેના પ્રસારની મૂળ દિશાથી ચોક્કસ ખૂણાથી વિચલિત થશે.

નોંધ કરો કે જો બંને માધ્યમોમાં તરંગોની ગતિ સમાન હોય, અથવા જો પ્રકાશ ઇન્ટરફેસ પર લંબરૂપ રીતે પડ્યો હોય, તો પછી રીફ્રેક્શનની પ્રક્રિયા વિશે કોઈ વાત કરી શકાતી નથી.

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમો

આ કાયદા પ્રાયોગિક રીતે મેળવવામાં આવ્યા હતા. ચાલો 1 અને 2 ને બે પારદર્શક માધ્યમો હોઈએ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારની ઝડપ જેમાં અનુક્રમે v 1 અને v 2 ની બરાબર છે. પ્રકાશના કિરણને મધ્યમ 1 થી સામાન્ય θ 1 ના ખૂણા પરના ઇન્ટરફેસ પર પડવા દો, અને બીજા માધ્યમમાં તે સામાન્યથી સામાન્ય સુધીના ખૂણા θ 2 પર પ્રચાર કરવાનું ચાલુ રાખે છે. પછી પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમોની રચના નીચે મુજબ હશે:

1. એક જ પ્લેનમાં બે કિરણો (ઘટના અને રીફ્રેક્ટેડ) હશે અને મીડિયા 1 અને 2 વચ્ચેના ઇન્ટરફેસમાં સામાન્ય પુનઃસ્થાપિત થશે.
2. મીડિયા 1 અને 2 માં બીમના પ્રસારના વેગનો ગુણોત્તર ઘટના અને પ્રત્યાવર્તનના ખૂણાઓના સાઇનના ગુણોત્તર સાથે સીધો પ્રમાણસર હશે, એટલે કે, sin(θ 1)/sin(θ 2) = v 1 /v 2.

બીજા નિયમને સ્નેલનો કાયદો કહેવામાં આવે છે. જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે પારદર્શક માધ્યમના ઇન્ડેક્સ અથવા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ અને માધ્યમમાં આ ગતિના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, તો પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનના નિયમ માટેનું સૂત્ર આ રીતે ફરીથી લખી શકાય છે: sin(θ 1)/sin(θ 2) = n 2 /n 1, જ્યાં n 1 અને n 2 એ અનુક્રમે મીડિયા 1 અને 2 ના રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો છે.

આમ, કાયદાનું ગાણિતિક સૂત્ર સૂચવે છે કે કોઈ ચોક્કસ માધ્યમ માટે કોણની સાઈન અને રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સનું ઉત્પાદન સ્થિર મૂલ્ય છે. તદુપરાંત, સાઈનના ત્રિકોણમિતિ ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેતા, આપણે કહી શકીએ કે જો v 1 >v 2 હોય, તો ઈન્ટરફેસમાંથી પસાર થતી વખતે પ્રકાશ સામાન્યની નજીક આવશે, અને ઊલટું.

કાયદાની શોધનો સંક્ષિપ્ત ઇતિહાસ

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો નિયમ કોણે શોધ્યો હતો? વાસ્તવમાં, તે સૌપ્રથમ 10મી સદીમાં મધ્યયુગીન જ્યોતિષી અને ફિલસૂફ ઇબ્ન સાહલે ઘડ્યું હતું. કાયદાની બીજી શોધ 17મી સદીમાં થઈ હતી, અને આ ડચ ખગોળશાસ્ત્રી અને ગણિતશાસ્ત્રી સ્નેલ વાન રુયેન દ્વારા કરવામાં આવી હતી, તેથી સમગ્ર વિશ્વમાં પ્રત્યાવર્તનનો બીજો નિયમ તેનું નામ ધરાવે છે.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે થોડા સમય પછી આ કાયદો ફ્રેન્ચમેન રેને ડેસકાર્ટેસ દ્વારા પણ શોધાયો હતો, તેથી જ ફ્રેન્ચ બોલતા દેશોમાં તે તેનું નામ ધરાવે છે.

નમૂના કાર્ય

પ્રકાશના વક્રીભવનના નિયમ પરની તમામ સમસ્યાઓ સ્નેલના નિયમના ગાણિતિક રચના પર આધારિત છે. ચાલો આવી સમસ્યાનું ઉદાહરણ આપીએ: હીરાથી પાણીમાં સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશ ફ્રન્ટના પ્રસારનો કોણ શોધવો જરૂરી છે, જો કે આ ફ્રન્ટ સામાન્યથી 30 o ના ખૂણા પર ઇન્ટરફેસને અથડાવે.

આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, વિચારણા હેઠળના માધ્યમોના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો અથવા તેમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારની ગતિને જાણવી જરૂરી છે. સંદર્ભ ડેટાનો સંદર્ભ આપતા, અમે લખી શકીએ છીએ: n 1 = 2.417 અને n 2 = 1.333, જ્યાં નંબર 1 અને 2 અનુક્રમે હીરા અને પાણી સૂચવે છે.

પ્રાપ્ત મૂલ્યોને ફોર્મ્યુલામાં બદલીને, આપણને મળે છે: sin(30 o)/sin(θ 2) = 1.333/2.417 અથવા sin(θ 2) = 0.39 અને θ 2 = 65.04 o, એટલે કે, બીમ ખસેડશે. સામાન્યથી નોંધપાત્ર રીતે દૂર.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે જો ઘટનાનો કોણ 33.5 o કરતા વધારે હોત, તો પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનના નિયમના સૂત્ર અનુસાર, ત્યાં કોઈ વક્રીવર્તિત કિરણ હોતો નથી, અને સમગ્ર પ્રકાશનો આગળનો ભાગ હીરામાં પાછું પરાવર્તિત થશે. મધ્યમ આ અસર ભૌતિકશાસ્ત્રમાં કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ તરીકે ઓળખાય છે.

રીફ્રેક્શનનો કાયદો ક્યાં લાગુ પડે છે?

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના નિયમનો વ્યવહારિક ઉપયોગ વૈવિધ્યસભર છે. તે અતિશયોક્તિ વિના કહી શકાય કે મોટાભાગના ઓપ્ટિકલ સાધનો આ કાયદા પર કાર્ય કરે છે. ઓપ્ટિકલ લેન્સમાં પ્રકાશના વક્રીભવનનો ઉપયોગ માઇક્રોસ્કોપ, ટેલિસ્કોપ અને દૂરબીન જેવા સાધનોમાં થાય છે. રીફ્રેક્ટિવ અસરના અસ્તિત્વ વિના, વ્યક્તિ માટે તેની આસપાસની દુનિયાને જોવી અશક્ય હશે, કારણ કે વિટ્રીયસ બોડી અને આંખના લેન્સ એ જૈવિક લેન્સ છે જે પ્રકાશ પ્રવાહને સંવેદનશીલ બિંદુ પર કેન્દ્રિત કરવાનું કાર્ય કરે છે. આંખની રેટિના. વધુમાં, કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનો નિયમ પ્રકાશ તંતુઓમાં તેનો ઉપયોગ શોધે છે.

ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે જ્યારે બીમ હવામાંથી પાણીમાં જાય છે ત્યારે તેની દિશા કેવી રીતે બદલાય છે. પાણીમાં પ્રકાશની ગતિ હવા કરતા ઓછી છે. એક માધ્યમ જેમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ ધીમી હોય છે તે ઓપ્ટીકલી ઘન માધ્યમ છે.

આમ, માધ્યમની ઓપ્ટિકલ ઘનતા પ્રકાશના પ્રસારની વિવિધ ગતિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

આનો અર્થ એ છે કે ઓપ્ટિકલી ઓછા ગાઢ માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ઝડપ વધારે છે. ઉદાહરણ તરીકે, શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ 300,000 કિમી/સેકન્ડ છે અને કાચમાં તે 200,000 કિમી/સેકંડ છે. જ્યારે પ્રકાશ કિરણ બે પારદર્શક માધ્યમોને વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતા સાથે અલગ કરતી સપાટી પર પડે છે, ઉદાહરણ તરીકે હવા અને પાણી, ત્યારે પ્રકાશનો એક ભાગ આ સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને બીજો ભાગ બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે. જ્યારે એક માધ્યમથી બીજામાં પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રકાશનું કિરણ મીડિયાની સીમા પર દિશા બદલે છે (ફિગ. 144). આ ઘટના કહેવામાં આવે છે પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન.

ચોખા. 144. જ્યારે બીમ હવામાંથી પાણીમાં પસાર થાય છે ત્યારે પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન

ચાલો પ્રકાશના રીફ્રેક્શન પર નજીકથી નજર કરીએ. આકૃતિ 145 બતાવે છે: ઘટના કિરણ JSC, રીફ્રેક્ટેડ કિરણ OB અને બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ માટે લંબરૂપ, ઘટનાના બિંદુ તરફ દોરવામાં આવેલ O. કોણ AOS - ઘટના કોણ (α), કોણ DOB - પ્રત્યાવર્તન કોણ (γ).

ચોખા. 145. હવામાંથી પાણીમાં પસાર થતી વખતે પ્રકાશના કિરણના વક્રીભવનની યોજના

જ્યારે હવામાંથી પાણીમાં પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રકાશનું કિરણ તેની દિશા બદલે છે, કાટખૂણે સીડીની નજીક આવે છે.

પાણી એ હવા કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘનતાનું માધ્યમ છે. જો પાણીને કોઈ અન્ય પારદર્શક માધ્યમ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, જે હવા કરતાં ઓપ્ટીકલી ઘન હોય છે, તો રીફ્રેક્ટેડ કિરણ પણ કાટખૂણે પહોંચશે. તેથી, આપણે કહી શકીએ કે જો પ્રકાશ એવા માધ્યમમાંથી આવે છે જે ઓપ્ટિકલી ઓછી ઘનતાવાળા માધ્યમથી વધુ ગાઢ હોય છે, તો પ્રત્યાવર્તનનો કોણ હંમેશા ઘટનાના કોણ કરતા ઓછો હોય છે (જુઓ ફિગ. 145):

બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ નિર્દેશિત પ્રકાશનું કિરણ એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં વક્રીભવન વિના પસાર થાય છે.

જ્યારે ઘટનાનો ખૂણો બદલાય છે, ત્યારે પ્રત્યાવર્તન કોણ પણ બદલાય છે. ઘટનાનો ખૂણો જેટલો મોટો હશે, તેટલો મોટો પ્રત્યાવર્તન કોણ (ફિગ. 146). આ કિસ્સામાં, ખૂણાઓ વચ્ચેનો સંબંધ સાચવેલ નથી. જો આપણે ઘટના અને વક્રીભવનના ખૂણાઓના સાઈનનો ગુણોત્તર કંપોઝ કરીએ, તો તે સ્થિર રહે છે.

ચોખા. 146. આકસ્મિક કોણ પર વક્રીભવનના કોણની અવલંબન

વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘનતાવાળા પદાર્થોની કોઈપણ જોડી માટે આપણે લખી શકીએ છીએ:

જ્યાં n એ ઘટનાના ખૂણાથી સ્વતંત્ર એક સ્થિર મૂલ્ય છે. તે કહેવાય છે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સબે વાતાવરણ માટે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ જેટલું ઊંચું હોય છે, એક માધ્યમથી બીજા માધ્યમમાં પસાર થતી વખતે કિરણ વધુ મજબૂત રીતે વક્રીભવન થાય છે.

આમ, પ્રકાશનું વક્રીવર્તન નીચેના નિયમ પ્રમાણે થાય છે: કિરણના આકસ્મિક બિંદુ પર આકસ્મિક કિરણ, વક્રીવર્તિત કિરણ અને બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ તરફ દોરવામાં આવેલ લંબ સમાન સમતલમાં રહે છે.

આકસ્મિક કોણની સાઈન અને રીફ્રેક્શન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે:

પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રકાશનું પ્રત્યાવર્તન થાય છે, તેથી આપણે તારાઓ અને સૂર્યને આકાશમાં તેમના સાચા સ્થાનની ઉપર જોઈએ છીએ.

પ્રશ્નો

1. વાસણમાં પાણી નાખ્યા પછી પ્રકાશના કિરણની દિશા (ફિગ 144 જુઓ) કેવી રીતે બદલાય છે?
2. પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તન પરના પ્રયોગોમાંથી કયા તારણો કાઢવામાં આવ્યા હતા (ફિગ. 144, 145 જુઓ)?
3. જ્યારે પ્રકાશનું પ્રત્યાવર્તન થાય છે ત્યારે કઈ સ્થિતિઓ કરવામાં આવે છે?

વ્યાયામ 47

પાઠનો હેતુ

પ્રકાશના તરંગ સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી આ ઘટનાની સમજૂતી પૂરી પાડવા માટે, બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર પ્રકાશના પ્રસારના નિયમોથી વિદ્યાર્થીઓને પરિચિત કરવા.

હોમવર્ક: § 61, કાર્ય નંબર 1035, 1036.

જ્ઞાન કસોટી

ટેસ્ટ. પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ

નવી સામગ્રી

પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનું અવલોકન.

બે માધ્યમોની સીમા પર, પ્રકાશ તેના પ્રસારની દિશા બદલે છે. પ્રકાશ ઉર્જાનો ભાગ પ્રથમ માધ્યમમાં પાછો ફરે છે, એટલે કે, પ્રકાશ પ્રતિબિંબિત થાય છે. જો બીજું માધ્યમ પારદર્શક હોય, તો પ્રકાશ આંશિક રીતે મીડિયાની સીમામાંથી પસાર થઈ શકે છે, નિયમ પ્રમાણે, પ્રસારની દિશા પણ બદલાઈ શકે છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન.

રીફ્રેક્શનને કારણે, વસ્તુઓના આકાર, તેમના સ્થાન અને કદમાં સ્પષ્ટ ફેરફાર જોવા મળે છે. સરળ અવલોકનો આપણને આની ખાતરી આપી શકે છે. ખાલી અપારદર્શક કાચના તળિયે સિક્કો અથવા અન્ય નાની વસ્તુ મૂકો. ચાલો કાચને ખસેડીએ જેથી સિક્કાનું કેન્દ્ર, કાચની ધાર અને આંખ એક જ સીધી રેખા પર હોય. માથાની સ્થિતિ બદલ્યા વિના, અમે ગ્લાસમાં પાણી રેડીશું. જેમ જેમ પાણીનું સ્તર વધતું જાય છે તેમ તેમ સિક્કા સાથેના કાચના તળિયા પણ વધવા લાગે છે. એક સિક્કો જે પહેલા માત્ર આંશિક રીતે દેખાતો હતો તે હવે સંપૂર્ણ રીતે દેખાશે. પાણીના કન્ટેનરમાં પેન્સિલને એક ખૂણા પર મૂકો. જો તમે વાસણને બાજુથી જોશો, તો તમે જોશો કે પેન્સિલનો જે ભાગ પાણીમાં છે તે બાજુ તરફ વળ્યો હોય તેવું લાગે છે.

આ ઘટનાઓ બે માધ્યમોની સીમા પર કિરણોની દિશામાં ફેરફાર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે - પ્રકાશનું વક્રીભવન.

પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનનો નિયમ ઘટના કિરણ AB (આકૃતિ જુઓ), રીફ્રેક્ટેડ કિરણ DB અને ઈન્ટરફેસ પર લંબરૂપ CE, ઘટનાના બિંદુ પર પુનઃસ્થાપિત થાય છે તેની સંબંધિત સ્થિતિ નક્કી કરે છે. કોણ α ને ઘટના કોણ કહેવાય છે, અને કોણ β કહેવાય છે રીફ્રેક્શન કોણ.

ઘટના, પ્રતિબિંબિત અને પ્રત્યાવર્તન કિરણો પ્રકાશના સાંકડા કિરણને દૃશ્યમાન બનાવીને અવલોકન કરવા માટે સરળ છે. હવામાં આવા બીમની પ્રગતિ હવામાં થોડો ધુમાડો ઉડાવીને અથવા બીમના સહેજ ખૂણા પર સ્ક્રીન મૂકીને શોધી શકાય છે. રીફ્રેક્ટેડ બીમ ફ્લોરોસીન-ટીન્ટેડ માછલીઘરના પાણીમાં પણ દેખાય છે.

બે માધ્યમો (ઉદાહરણ તરીકે, હવાથી પાણી સુધી) વચ્ચેના સપાટ ઇન્ટરફેસ પર પ્લેન લાઇટ તરંગ પડવા દો (આકૃતિ જુઓ). તરંગ સપાટી AC એ કિરણો A 1 A અને B 1 B ની લંબ છે. સપાટી MN પર પ્રથમ કિરણ A 1 A દ્વારા પહોંચવામાં આવશે. બીમ B 1 B સમય Δt પછી સપાટી પર પહોંચશે. તેથી, આ ક્ષણે જ્યારે બી બિંદુ પર ગૌણ તરંગ માત્ર ઉત્સાહિત થવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે બિંદુ A થી તરંગ પહેલેથી જ ત્રિજ્યા સાથે ગોળાર્ધનું સ્વરૂપ ધરાવે છે.

પ્રત્યાવર્તન તરંગની તરંગ સપાટી બીજા માધ્યમમાં તમામ ગૌણ તરંગો માટે સપાટીની સ્પર્શક દોરીને મેળવી શકાય છે, જેનાં કેન્દ્રો મીડિયા વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર આવેલા છે. આ કિસ્સામાં, આ બીડી પ્લેન છે. તે ગૌણ તરંગોનું પરબિડીયું છે. બીમનો આકસ્મિક કોણ α ત્રિકોણ ABC માં CAB જેટલો છે (આમાંના એક ખૂણાની બાજુઓ બીજાની બાજુઓ પર લંબ છે). આથી,

વક્રીભવન કોણ β ત્રિકોણ ABD ના કોણ ABD બરાબર છે. તેથી જ

પરિણામી સમીકરણો શબ્દને શબ્દ દ્વારા વિભાજીત કરવાથી, આપણને મળે છે:

જ્યાં n એ ઘટનાના ખૂણાથી સ્વતંત્ર એક સ્થિર મૂલ્ય છે.

બાંધકામ પરથી (આકૃતિ જુઓ) તે સ્પષ્ટ છે કે આકસ્મિક કિરણ, વક્રીવર્તિત કિરણ અને ઘટનાના બિંદુ પર પુનઃસ્થાપિત લંબ સમાન સમતલમાં રહે છે.આ વિધાન, જે મુજબ સમીકરણ સાથે આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર બે માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે, રજૂ કરે છે પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો.

તમે પ્રાયોગિક રીતે આકસ્મિક અને વક્રીભવનના ખૂણાઓને માપીને અને ઘટનાના જુદા જુદા ખૂણા પર તેમના સાઈનના ગુણોત્તરની ગણતરી કરીને પ્રત્યાવર્તનના કાયદાની માન્યતા ચકાસી શકો છો. આ વલણ યથાવત છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.
પ્રકાશના વક્રીભવનના નિયમમાં સમાવિષ્ટ સ્થિર મૂલ્ય કહેવામાં આવે છે સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સઅથવા પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

હ્યુજેન્સનો સિદ્ધાંત માત્ર રીફ્રેક્શનના નિયમને સૂચિત કરતું નથી. આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ભૌતિક અર્થ પ્રગટ થાય છે. તે સીમા પર મીડિયામાં પ્રકાશની ઝડપના ગુણોત્તર જેટલો છે જેની વચ્ચે રીફ્રેક્શન થાય છે:

જો વક્રીભવન કોણ β ઘટનાના કોણ α કરતા ઓછો હોય, તો પછી, (*) મુજબ, બીજા માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિ પહેલા કરતા ઓછી હોય છે.

શૂન્યાવકાશની સાપેક્ષ માધ્યમની રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવાય છે આ માધ્યમનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ. જ્યારે પ્રકાશ કિરણ શૂન્યાવકાશમાંથી આપેલ માધ્યમમાં પસાર થાય છે ત્યારે તે વક્રીભવનના કોણની સાઈન અને આકસ્મિક ખૂણાના સાઈનના ગુણોત્તર સમાન છે.

ફોર્મ્યુલા (**) નો ઉપયોગ કરીને, આપણે પ્રથમ અને બીજા માધ્યમના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો n 1 અને n 2 દ્વારા સંબંધિત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને વ્યક્ત કરી શકીએ છીએ.

ખરેખર, ત્યારથી

જ્યાં c એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ છે

નિમ્ન નિરપેક્ષ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવતા માધ્યમને સામાન્ય રીતે કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટિકલી ઓછું ગાઢ માધ્યમ.

ચોક્કસ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે માધ્યમની ભૌતિક સ્થિતિ પર આધારિત છે, એટલે કે, પદાર્થના તાપમાન, તેની ઘનતા અને તેમાં સ્થિતિસ્થાપક તાણની હાજરી પર. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પણ પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ પર આધારિત છે. લાક્ષણિક રીતે, તે લીલા પ્રકાશ કરતાં લાલ પ્રકાશ માટે ઓછું છે, અને વાયોલેટ પ્રકાશ કરતાં લીલા પ્રકાશ માટે ઓછું છે.

તેથી, વિવિધ પદાર્થો માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ મૂલ્યોના કોષ્ટકો સામાન્ય રીતે સૂચવે છે કે કયા પ્રકાશ માટે n નું આપેલ મૂલ્ય આપવામાં આવ્યું છે અને માધ્યમ કઈ સ્થિતિમાં છે. જો આવા કોઈ સંકેતો ન હોય, તો આનો અર્થ એ છે કે આ પરિબળો પરની અવલંબન અવગણના કરી શકાય છે.

મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, હવા-ઘન અથવા વાયુ-પ્રવાહી સીમા દ્વારા પ્રકાશના સંક્રમણને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે, અને શૂન્યાવકાશ-મધ્યમ સીમા દ્વારા નહીં. જો કે, ઘન અથવા પ્રવાહી પદાર્થનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n 2 હવાની તુલનામાં સમાન પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સથી થોડો અલગ છે. આમ, પીળા પ્રકાશ માટે સામાન્ય સ્થિતિમાં હવાનો સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આશરે 1.000292 છે. આથી,

પાઠ માટે વર્કશીટ

નમૂના જવાબો
"પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન"

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 ધ્યાનપાત્ર હોય 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 જતાં આ સૂચક (વક્રીવર્તન 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 સાઇનનો 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, હીરામાં, જે સૌથી વધુ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવે છે, ફોટોન પ્રચારની ઝડપ 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.

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