ભૌતિકશાસ્ત્રની પ્રાચીન અને વિશાળ શાખાઓમાંની એક ઓપ્ટિક્સ છે. તેની સિદ્ધિઓનો ઉપયોગ ઘણા વિજ્ઞાન અને પ્રવૃત્તિના ક્ષેત્રોમાં થાય છે: ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ, ઉદ્યોગ, દવા અને અન્ય. લેખમાંથી તમે શોધી શકો છો કે આ વિજ્ઞાન શું અભ્યાસ કરે છે, તેના વિશેના વિચારોના વિકાસનો ઇતિહાસ, સૌથી મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધિઓ અને કઈ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ અને સાધનો અસ્તિત્વમાં છે.

ઓપ્ટિક્સ શું અભ્યાસ કરે છે?

આ શિસ્તનું નામ છે ગ્રીક મૂળઅને "દ્રશ્ય દ્રષ્ટિનું વિજ્ઞાન" તરીકે અનુવાદિત થાય છે. ઓપ્ટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા છે જે પ્રકાશની પ્રકૃતિ, તેના ગુણધર્મો અને તેના પ્રસાર સાથે સંકળાયેલા નિયમોનો અભ્યાસ કરે છે. આ વિજ્ઞાન દૃશ્યમાન પ્રકાશ, ઇન્ફ્રારેડ અને પ્રકૃતિનો અભ્યાસ કરે છે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ. કારણ કે તે પ્રકાશને આભારી છે કે લોકો તેમની આસપાસની દુનિયાને જોઈ શકે છે, ભૌતિકશાસ્ત્રની આ શાખા રેડિયેશનની દ્રશ્ય દ્રષ્ટિ સાથે સંબંધિત એક શિસ્ત પણ છે. અને આશ્ચર્યજનક નથી: આંખ એક જટિલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ છે.

વિજ્ઞાનની રચનાનો ઇતિહાસ

ઓપ્ટિક્સનો ઉદ્દભવ થયો પ્રાચીન સમય, જ્યારે લોકોએ પ્રકાશની પ્રકૃતિને સમજવાનો પ્રયાસ કર્યો અને તે શોધવાનો પ્રયાસ કર્યો કે તેઓ આસપાસના વિશ્વમાં વસ્તુઓ કેવી રીતે જોઈ શકે છે.

પ્રાચીન તત્વજ્ઞાનીઓ દૃશ્યમાન પ્રકાશને કાં તો વ્યક્તિની આંખોમાંથી નીકળતા કિરણો અથવા પ્રવાહ તરીકે માનતા હતા. નાના કણો, વસ્તુઓથી દૂર ઉડવું અને આંખમાં પ્રવેશવું.

ત્યારબાદ, ઘણા અગ્રણી વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા પ્રકાશની પ્રકૃતિનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. આઇઝેક ન્યુટને કોર્પસ્કલ્સ - પ્રકાશના નાના કણો વિશે એક સિદ્ધાંત ઘડ્યો. અન્ય વૈજ્ઞાનિક, હ્યુજેન્સે તરંગ સિદ્ધાંતને આગળ ધપાવ્યો.

20મી સદીના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ દ્વારા પ્રકાશની પ્રકૃતિનું સંશોધન કરવાનું ચાલુ રાખ્યું: મેક્સવેલ, પ્લાન્ક, આઈન્સ્ટાઈન.

હાલમાં, ન્યૂટન અને હ્યુજેન્સની પૂર્વધારણાઓ તરંગ-કણ દ્વૈતતાના ખ્યાલમાં એકીકૃત છે, જે મુજબ પ્રકાશમાં કણો અને તરંગો બંનેના ગુણધર્મો છે.

વિભાગો

ઓપ્ટિક્સ સંશોધનનો વિષય માત્ર પ્રકાશ અને તેની પ્રકૃતિ જ નથી, પણ આ સંશોધન માટેના સાધનો, આ ઘટનાના કાયદા અને ગુણધર્મો અને ઘણું બધું. તેથી, વિજ્ઞાનમાં સમર્પિત ઘણા વિભાગો છે વ્યક્તિગત પક્ષોનેસંશોધન

• ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ;
• તરંગ
• ક્વોન્ટમ

દરેક વિભાગ નીચે વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ

આ વિભાગમાં છે નીચેના કાયદાઓપ્ટિક્સ

સજાતીય માધ્યમમાંથી પસાર થતા પ્રકાશના પ્રસારની સીધીતા પરનો કાયદો. પ્રકાશ બીમને સીધી રેખા તરીકે ગણવામાં આવે છે જેની સાથે પ્રકાશના કણો પસાર થાય છે.

પ્રતિબિંબનો કાયદો:

ઘટના અને પ્રતિબિંબિત કિરણો, તેમજ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ, કિરણના બનાવના બિંદુએ પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવે છે, તે જ સમતલમાં આવેલા છે ( ઘટનાનું વિમાન).પ્રતિબિંબ કોણ γ કોણ સમાનટીપાં α.

રીફ્રેક્શનનો કાયદો:

ઘટના અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણો, તેમજ બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ, કિરણના ઘટનાના બિંદુએ પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવે છે, તે જ સમતલમાં સ્થિત છે. આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન α અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર β એ બે આપેલ માધ્યમો માટે સતત મૂલ્ય છે.

લેન્સ એ ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સમાં પ્રકાશના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનું એક માધ્યમ છે.

લેન્સ એ એક પારદર્શક શરીર છે જે પ્રસારિત અને સંશોધિત કરવામાં સક્ષમ છે, તે બહિર્મુખ અને અંતર્મુખ તેમજ એકત્ર અને વિખેરવામાં વિભાજિત છે. લેન્સ એ તમામ ઓપ્ટિકલ સાધનોનો મુખ્ય ઘટક છે. જ્યારે તેની જાડાઈ સપાટીઓની ત્રિજ્યાની તુલનામાં નાની હોય છે, ત્યારે તેને પાતળી કહેવામાં આવે છે. ઓપ્ટિક્સમાં, પાતળા લેન્સ માટેનું સૂત્ર આના જેવું દેખાય છે:

1/d + 1/f = D, ક્યાં

d એ પદાર્થથી લેન્સ સુધીનું અંતર છે; f એ લેન્સથી ઇમેજનું અંતર છે; D એ લેન્સની ઓપ્ટિકલ પાવર છે (ડાયોપ્ટરમાં માપવામાં આવે છે).

વેવ ઓપ્ટિક્સ અને તેની વિભાવનાઓ

કારણ કે તે જાણીતું છે કે પ્રકાશમાં તમામ ગુણધર્મો છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ, ભૌતિકશાસ્ત્રની એક અલગ શાખા આ ગુણધર્મોના અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ કરે છે. તેને વેવ ઓપ્ટિક્સ કહેવામાં આવે છે.

ઓપ્ટિક્સની આ શાખાની મૂળભૂત વિભાવનાઓ વિક્ષેપ, દખલ, વિવર્તન અને ધ્રુવીકરણ છે.

વિખેરવાની ઘટના ન્યુટન દ્વારા પ્રિઝમ્સ સાથેના તેમના પ્રયોગોને કારણે શોધી કાઢવામાં આવી હતી. આ શોધ પ્રકાશની પ્રકૃતિને સમજવાની દિશામાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. તેમણે શોધ્યું કે પ્રકાશ કિરણોનું વક્રીભવન તેમના રંગ પર આધારિત છે. આ ઘટનાને પ્રકાશનું વિખેરવું અથવા વિખેરવું કહેવામાં આવતું હતું. તે હવે જાણીતું છે કે રંગ તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે. વધુમાં, તે ન્યુટને જ હતા જેમણે પ્રિઝમ દ્વારા વિખેરાઈને મેળવેલા મેઘધનુષ્યના પટ્ટાને દર્શાવવા માટે સ્પેક્ટ્રમનો ખ્યાલ પ્રસ્તાવિત કર્યો હતો.

પુષ્ટિકરણ તરંગ પ્રકૃતિપ્રકાશ એ તેના તરંગોનો દખલ છે, જે યંગ દ્વારા શોધાયેલ છે. આ એક બીજાની ટોચ પર બે અથવા વધુ તરંગોની સુપરપોઝિશનને આપવામાં આવેલું નામ છે. પરિણામે, વ્યક્તિ અવકાશમાં વિવિધ બિંદુઓ પર પ્રકાશ સ્પંદનોને મજબૂત અને નબળા બનાવવાની ઘટના જોઈ શકે છે. દરેકને હસ્તક્ષેપના સુંદર અને પરિચિત અભિવ્યક્તિઓ સાબુના પરપોટા અને સ્પીલ ગેસોલિનની મેઘધનુષ્ય-રંગીન ફિલ્મ છે.

દરેક વ્યક્તિ વિવર્તનની ઘટનાનો અનુભવ કરે છે. આ શબ્દ લેટિનમાંથી "તૂટેલા" તરીકે અનુવાદિત થાય છે. ઓપ્ટિક્સમાં વિવર્તન એ અવરોધોની ધારની આસપાસ પ્રકાશ તરંગોનું વળાંક છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે પ્રકાશ બીમના માર્ગમાં બોલ મૂકો છો, તો તેની પાછળ સ્ક્રીન પર વૈકલ્પિક રિંગ્સ દેખાશે - પ્રકાશ અને શ્યામ. આને વિવર્તન પેટર્ન કહેવામાં આવે છે. જંગ અને ફ્રેસ્નેલે આ ઘટનાનો અભ્યાસ કર્યો.

લાસ્ટ કી કોન્સેપ્ટ તરંગ ઓપ્ટિક્સ- આ ધ્રુવીકરણ છે. પ્રકાશને ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે જો તેના તરંગના ઓસિલેશનની દિશા ક્રમમાં હોય. કારણ કે પ્રકાશ રેખાંશ છે અને નથી કાતર તરંગ, પછી સ્પંદનો ફક્ત ત્રાંસી દિશામાં થાય છે.

ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સ

પ્રકાશ એ માત્ર તરંગ જ નથી, પણ કણોનો પ્રવાહ પણ છે. તેના આ ઘટકના આધારે, ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સ જેવી વિજ્ઞાનની શાખા ઊભી થઈ. તેનો દેખાવ મેક્સ પ્લાન્કના નામ સાથે જોડાયેલો છે.

ક્વોન્ટમ એ કોઈ વસ્તુનો કોઈપણ ભાગ છે. અને આ કિસ્સામાં આપણે રેડિયેશન ક્વોન્ટા વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, એટલે કે, તે દરમિયાન ઉત્સર્જિત પ્રકાશના ભાગો. ફોટોન શબ્દનો ઉપયોગ કણોને દર્શાવવા માટે થાય છે (ગ્રીકમાંથી φωτός - "પ્રકાશ"). આ ખ્યાલ આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. ઓપ્ટિક્સના આ વિભાગમાં, આઈન્સ્ટાઈનનું સૂત્ર E=mc 2 પણ પ્રકાશના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે વપરાય છે.

આ વિભાગનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય પદાર્થ સાથે પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ અને લાક્ષણિકતા અને અસાધારણ પરિસ્થિતિઓમાં તેના પ્રસારનો અભ્યાસ છે.

કણોના પ્રવાહ તરીકે પ્રકાશના ગુણધર્મો નીચેની શરતો હેઠળ દેખાય છે:

• થર્મલ રેડિયેશન;
• ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર;
• ફોટોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ;
• ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન, વગેરે.

ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સમાં બિન-શાસ્ત્રીય પ્રકાશનો ખ્યાલ છે. હકીકત એ છે કે પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગની ક્વોન્ટમ લાક્ષણિકતાઓ શાસ્ત્રીય ઓપ્ટિક્સના માળખામાં વર્ણવી શકાતી નથી. બિન-શાસ્ત્રીય પ્રકાશ, ઉદાહરણ તરીકે, ટુ-ફોટન, સંકુચિત, વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વપરાય છે: ફોટોડિટેક્ટરને માપાંકિત કરવા માટે, ચોક્કસ માપન માટે, વગેરે. અન્ય એપ્લિકેશન છે ક્વોન્ટમ ક્રિપ્ટોગ્રાફી - ગુપ્ત માર્ગદ્વિસંગી કોડ્સનો ઉપયોગ કરીને માહિતીનું પ્રસારણ, જ્યાં વર્ટિકલી ડાયરેક્ટેડ ફોટોનને 0 સોંપવામાં આવે છે અને આડા નિર્દેશિત ફોટોનને 1 સોંપવામાં આવે છે.

ઓપ્ટિક્સ અને ઓપ્ટિકલ સાધનોનું મહત્વ

કયા ક્ષેત્રોમાં ઓપ્ટિક્સ ટેક્નોલોજીએ તેનો મુખ્ય ઉપયોગ શોધી કાઢ્યો છે?

સૌપ્રથમ, આ વિજ્ઞાન વિના દરેક વ્યક્તિ માટે જાણીતા કોઈ ઓપ્ટિકલ સાધનો નહીં હોય: ટેલિસ્કોપ, માઇક્રોસ્કોપ, કેમેરા, પ્રોજેક્ટર અને અન્ય. ખાસ પસંદ કરેલા લેન્સની મદદથી, લોકો સૂક્ષ્મ બ્રહ્માંડ, બ્રહ્માંડ, અવકાશી પદાર્થો તેમજ છબીઓના રૂપમાં માહિતી કેપ્ચર અને બ્રોડકાસ્ટ કરવામાં સક્ષમ હતા.

વધુમાં, ઓપ્ટિક્સ માટે આભાર, સંખ્યાબંધ સૌથી મહત્વપૂર્ણ શોધોપ્રકાશની પ્રકૃતિના ક્ષેત્રમાં, તેના ગુણધર્મો, દખલગીરીની ઘટના, ધ્રુવીકરણ અને અન્યની શોધ થઈ.

છેલ્લે, ઓપ્ટિક્સનો વ્યાપકપણે દવામાં ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, અભ્યાસમાં એક્સ-રે રેડિયેશન, જેના આધારે એક ઉપકરણ બનાવવામાં આવ્યું જેણે ઘણા લોકોના જીવ બચાવ્યા. આ વિજ્ઞાન માટે આભાર, લેસરની પણ શોધ કરવામાં આવી હતી, જેનો વ્યાપકપણે સર્જિકલ હસ્તક્ષેપમાં ઉપયોગ થાય છે.

ઓપ્ટિક્સ અને દ્રષ્ટિ

આંખ એક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ છે. પ્રકાશના ગુણધર્મો અને દ્રષ્ટિના અંગોની ક્ષમતાઓ માટે આભાર, તમે તમારી આસપાસની દુનિયા જોઈ શકો છો. કમનસીબે, થોડા લોકો સંપૂર્ણ દ્રષ્ટિની બડાઈ કરી શકે છે. આ શિસ્તની મદદથી, ચશ્મા અને કોન્ટેક્ટ લેન્સ વડે લોકોની સારી રીતે જોવાની ક્ષમતા પુનઃસ્થાપિત કરવી શક્ય બની છે. તેથી જ તબીબી સંસ્થાઓદ્રષ્ટિ સુધારણા ઉત્પાદનોની પસંદગીમાં સામેલ લોકો પણ અનુરૂપ નામ - ઓપ્ટિક્સ પ્રાપ્ત કરે છે.

અમે તેનો સરવાળો કરી શકીએ છીએ. તેથી, ઓપ્ટિક્સ એ પ્રકાશના ગુણધર્મોનું વિજ્ઞાન છે, જે જીવનના ઘણા ક્ષેત્રોને અસર કરે છે અને વિજ્ઞાન અને રોજિંદા જીવનમાં વ્યાપક ઉપયોગ ધરાવે છે.

પરિચય ................................................... ........................................................ ..................................... 2

પ્રકરણ 1. ઓપ્ટિકલ અસાધારણ ઘટનાના મૂળભૂત નિયમો.................................................. .......... 4

1.1 પ્રકાશના રેક્ટીલીનિયર પ્રચારનો કાયદો........................................ ......... ......... 4

1.2 પ્રકાશના કિરણોની સ્વતંત્રતાનો કાયદો........................................ ....................... 5

1.3 પ્રકાશ પ્રતિબિંબનો નિયમ ................................................ ........................................................ ............. .5

1.4 પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો નિયમ................................ ........................................................ 5

પ્રકરણ 2. આદર્શ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ................................................ ........................ 7

પ્રકરણ 3. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના ઘટકો........................................... ......... 9

3.1 ડાયાફ્રેમ્સ અને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં તેમની ભૂમિકા.................................................. .......................... 9

3.2 પ્રવેશ અને બહાર નીકળવાના વિદ્યાર્થીઓ................................ ........................................................ .... 10

પ્રકરણ 4. આધુનિક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ................................................ ........ .12

4.1 ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ ................................................ .................................................... .......... 12

4.2 ફોટોગ્રાફિક ઉપકરણ................................................ ..................................................... 13

4.3 ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ તરીકે આંખ ................................. ........................................................ 13

પ્રકરણ 5. આંખને મદદ કરતી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ.................................. 16

5.1 બૃહદદર્શક કાચ................................................. .................................................... .......................................................... 17

5.2 માઈક્રોસ્કોપ................................................ ................................................... ........................................ 18

5.3 સ્પોટિંગ સ્કોપ્સ................................................ .................................................................... .................................... 20

5.4 પ્રોજેક્શન ઉપકરણો ................................................... .................................................................... ................. 21

5.5 સ્પેક્ટ્રલ ઉપકરણો ................................................... ..................................................... ........... 22

5.6 ઓપ્ટિકલ માપન સાધન.................................................. ...................................... 23

નિષ્કર્ષ ................................................... ................................................................ ...................................... 28

સંદર્ભો ................................................... ........................................................ ............. ..... 29

પરિચય.

ઓપ્ટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા છે જે ઓપ્ટિકલ રેડિયેશન (પ્રકાશ), તેના પ્રસાર અને પ્રકાશ અને દ્રવ્યની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન જોવા મળતી ઘટનાઓની પ્રકૃતિનો અભ્યાસ કરે છે. ઓપ્ટિકલ રેડિયેશન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે, અને તેથી ઓપ્ટિક્સ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના સામાન્ય અભ્યાસનો એક ભાગ છે.

ઓપ્ટિક્સનો અભ્યાસ છે ભૌતિક ઘટનાટૂંકા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રચાર સાથે સંકળાયેલ છે, જેની લંબાઈ લગભગ 10 -5 -10 -7 મીટર છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્પેક્ટ્રમના આ ચોક્કસ ક્ષેત્રનું મહત્વ એ હકીકતને કારણે છે કે તેની અંદર, એક સાંકડી શ્રેણીમાં. 400-760 nm થી તરંગલંબાઇ, દૃશ્યમાન પ્રકાશનો પ્રદેશ છે, જે માનવ આંખ દ્વારા સીધી રીતે જોવામાં આવે છે. તે એક બાજુ મર્યાદિત છે એક્સ-રે, અને બીજી બાજુ, રેડિયો ઉત્સર્જનની માઇક્રોવેવ શ્રેણીમાં. થતી પ્રક્રિયાઓના ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો (દૃશ્યમાન પ્રકાશ) ના આવા સાંકડા સ્પેક્ટ્રમને અલગ પાડવાનો વધુ અર્થ નથી, તેથી "ઓપ્ટિકલ શ્રેણી" ની વિભાવનામાં સામાન્ય રીતે ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગનો સમાવેશ થાય છે.

ઓપ્ટિકલ શ્રેણીની મર્યાદા શરતી છે અને મોટાભાગે સામાન્યતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે તકનીકી માધ્યમોઅને ઉલ્લેખિત શ્રેણીમાં ઘટનાના અભ્યાસ માટેની પદ્ધતિઓ. આ માધ્યમો અને પદ્ધતિઓ એવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને કિરણોત્સર્ગના તરંગ ગુણધર્મોના આધારે ઓપ્ટિકલ ઑબ્જેક્ટ્સની છબીઓની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જેમના રેખીય પરિમાણો કિરણોત્સર્ગની લંબાઈ λ કરતા ઘણા વધારે હોય છે, તેમજ પ્રકાશ રીસીવરોનો ઉપયોગ, જેની ક્રિયા તેના ક્વોન્ટમ ગુણધર્મો પર આધારિત.

પરંપરા અનુસાર, ઓપ્ટિક્સ સામાન્ય રીતે ભૌમિતિક, ભૌતિક અને શારીરિક વિભાજિત થાય છે. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ પ્રકાશની પ્રકૃતિના પ્રશ્નને છોડી દે છે, તેના પ્રસારના પ્રયોગમૂલક નિયમોમાંથી આગળ વધે છે અને વિવિધ ઓપ્ટિકલ પ્રોપર્ટીઝ અને ઓપ્ટીકલ એકરૂપ માધ્યમમાં રેક્ટિલિનિયર્સ સાથે મીડિયાની સીમાઓ પર રીફ્રેક્ટેડ અને પ્રતિબિંબિત થતા પ્રકાશ કિરણોના વિચારનો ઉપયોગ કરે છે. તેનું કાર્ય કોઓર્ડિનેટ્સ પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n ની જાણીતી અવલંબન સાથે માધ્યમમાં પ્રકાશ કિરણોના માર્ગનો ગાણિતિક રીતે અભ્યાસ કરવાનું છે અથવા, તેનાથી વિપરીત, પારદર્શક અને પ્રતિબિંબીત માધ્યમોના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને આકાર શોધવાનું છે જેમાં કિરણો સાથે આવે છે. આપેલ માર્ગ. સર્વોચ્ચ મૂલ્યભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ સાધનોની ગણતરી અને ડિઝાઇન માટે થાય છે - સ્પેક્ટેકલ લેન્સથી જટિલ લેન્સ અને વિશાળ ખગોળશાસ્ત્રીય સાધનો.

ભૌતિક ઓપ્ટિક્સ પ્રકાશ અને પ્રકાશની ઘટનાની પ્રકૃતિને લગતી સમસ્યાઓની તપાસ કરે છે. વિધાન કે પ્રકાશ ટ્રાન્સવર્સ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે તે પરિણામો પર આધારિત છે મોટી સંખ્યાએનિસોટ્રોપિક મીડિયામાં પ્રકાશ વિવર્તન, દખલ, પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ અને પ્રચારના પ્રાયોગિક અભ્યાસ.

ઓપ્ટિક્સના સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરંપરાગત કાર્યોમાંની એક એવી છબીઓ મેળવવાનું છે જે બંનેમાં મૂળને અનુરૂપ હોય. ભૌમિતિક આકાર, અને તેજ અનુસાર વિતરણ મુખ્યત્વે હલ થાય છે ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સસંડોવણી સાથે ભૌતિક ઓપ્ટિક્સ. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ એ પ્રશ્નનો જવાબ આપે છે કે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ કેવી રીતે બનાવવી જોઈએ જેથી સાચવતી વખતે ઑબ્જેક્ટના દરેક બિંદુને પણ બિંદુ તરીકે દર્શાવવામાં આવે. ભૌમિતિક સમાનતાઑબ્જેક્ટની છબીઓ. તે ઇમેજ વિકૃતિના સ્ત્રોતો અને વાસ્તવિક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સમાં તેનું સ્તર સૂચવે છે. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ બનાવવા માટે, જરૂરી ગુણધર્મો સાથે ઓપ્ટિકલ સામગ્રીના ઉત્પાદનની તકનીક, તેમજ ઓપ્ટિકલ તત્વોની પ્રક્રિયા કરવાની તકનીક આવશ્યક છે. તકનીકી કારણોસર, ગોળાકાર સપાટીવાળા લેન્સ અને અરીસાઓનો મોટાભાગે ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમને સરળ બનાવવા અને ઉચ્ચ છિદ્ર ગુણોત્તર પર છબીની ગુણવત્તા સુધારવા માટે, ઓપ્ટિકલ તત્વોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

પ્રકરણ 1. ઓપ્ટિકલ ઘટનાના મૂળભૂત નિયમો.

પહેલેથી જ પ્રથમ સમયગાળામાં ઓપ્ટિકલ સંશોધનઓપ્ટિકલ ઘટનાના નીચેના ચાર મૂળભૂત નિયમો પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હતા:

1. પ્રકાશના રેક્ટિલિનિયર પ્રચારનો કાયદો.

2. પ્રકાશ બીમની સ્વતંત્રતાનો કાયદો.

3. અરીસાની સપાટી પરથી પ્રતિબિંબનો નિયમ.

4. બે પારદર્શક માધ્યમોની સીમા પર પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો.

આ કાયદાઓનો વધુ અભ્યાસ દર્શાવે છે, પ્રથમ, તેઓ પ્રથમ નજરમાં લાગે તે કરતાં વધુ ઊંડા અર્થ ધરાવે છે, અને બીજું, કે તેમની અરજી મર્યાદિત છે, અને તે માત્ર અંદાજિત કાયદાઓ છે. શરતોની સ્થાપના અને મૂળભૂતની લાગુ પડવાની મર્યાદા ઓપ્ટિકલ કાયદાપ્રકાશની પ્રકૃતિના અભ્યાસમાં મહત્વપૂર્ણ પ્રગતિ દર્શાવે છે.

આ કાયદાઓનો સાર નીચે મુજબ ઉકળે છે.

સજાતીય માધ્યમમાં, પ્રકાશ સીધી રેખાઓમાં પ્રવાસ કરે છે.

આ કાયદો યુક્લિડને આભારી ઓપ્ટિક્સ પરના કાર્યોમાં જોવા મળે છે અને તે કદાચ ખૂબ પહેલા જાણીતો અને લાગુ કરવામાં આવ્યો હતો.

આ કાયદાનો પ્રાયોગિક પુરાવો પ્રકાશના બિંદુ સ્ત્રોતો દ્વારા ઉત્પાદિત તીક્ષ્ણ પડછાયાઓના અવલોકનો અથવા નાના છિદ્રોનો ઉપયોગ કરીને છબીઓ મેળવવાથી મેળવી શકાય છે. ચોખા. 1 નાના છિદ્રનો ઉપયોગ કરીને છબી સંપાદનને સમજાવે છે, છબીનો આકાર અને કદ દર્શાવે છે કે પ્રક્ષેપણ સીધા કિરણોનો ઉપયોગ કરીને થાય છે.

ફિગ.1 પ્રકાશનો રેક્ટિલિનિયર પ્રચાર: નાના છિદ્રનો ઉપયોગ કરીને છબી સંપાદન.

રેક્ટિલિનિયર પ્રચારનો કાયદો અનુભવ દ્વારા નિશ્ચિતપણે સ્થાપિત ગણી શકાય. તેનો ખૂબ જ ઊંડો અર્થ છે, કારણ કે સીધી રેખાનો ખ્યાલ દેખીતી રીતે જ ઉદ્ભવ્યો છે ઓપ્ટિકલ અવલોકનો. ભૌમિતિક ખ્યાલરજૂ કરતી રેખા તરીકે સીધી સૌથી ટૂંકું અંતરબે બિંદુઓ વચ્ચે, એક રેખાનો ખ્યાલ છે જેની સાથે પ્રકાશ એક સમાન માધ્યમમાં ફેલાય છે.

વર્ણવેલ અસાધારણ ઘટનાનો વધુ વિગતવાર અભ્યાસ દર્શાવે છે કે જો આપણે ખૂબ જ નાના છિદ્રોમાં જઈએ તો પ્રકાશના રેક્ટીલીનિયર પ્રચારનો કાયદો તેનું બળ ગુમાવે છે.

તેથી, ફિગમાં દર્શાવવામાં આવેલા પ્રયોગમાં. 1, અમને લગભગ 0.5mm ના છિદ્રના કદ સાથે સારી છબી મળશે. છિદ્રમાં અનુગામી ઘટાડા સાથે, છબી અપૂર્ણ હશે, અને લગભગ 0.5-0.1 માઇક્રોનના છિદ્ર સાથે, છબી બિલકુલ કામ કરશે નહીં અને સ્ક્રીન લગભગ સમાનરૂપે પ્રકાશિત થશે.

પ્રકાશ પ્રવાહને અલગ પ્રકાશ બીમમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, તેમને પ્રકાશિત કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ડાયાફ્રેમ્સનો ઉપયોગ કરીને. આ પસંદ કરેલા પ્રકાશ બીમની ક્રિયા સ્વતંત્ર હોવાનું બહાર આવ્યું છે, એટલે કે. એક બીમ દ્વારા ઉત્પાદિત અસર અન્ય બીમ એકસાથે કાર્ય કરે છે કે દૂર થાય છે તેના પર નિર્ભર નથી.

આકસ્મિક કિરણ, પ્રતિબિંબિત સપાટીથી સામાન્ય અને પ્રતિબિંબિત કિરણ એક જ સમતલમાં સ્થિત છે (ફિગ. 2), અને કિરણો અને સામાન્ય વચ્ચેના ખૂણા એકબીજાના સમાન છે: ઘટનાનો ખૂણો i કોણ સમાન છે પ્રતિબિંબ i." આ કાયદાનો ઉલ્લેખ યુક્લિડના કાર્યોમાં પણ કરવામાં આવ્યો છે. તેની સ્થાપના પોલિશ્ડ મેટલ સપાટીઓ (મિરર્સ) ના ઉપયોગ સાથે સંબંધિત છે, જે ખૂબ દૂરના યુગમાં પહેલેથી જ જાણીતી છે.

ચોખા. 2 પ્રતિબિંબનો કાયદો.

ચોખા. 3 રીફ્રેક્શનનો કાયદો.

ડાયાફ્રેમ એ અપારદર્શક અવરોધ છે જે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં (ટેલિસ્કોપ, રેન્જફાઇન્ડર, માઇક્રોસ્કોપ, ફિલ્મ અને ફોટોગ્રાફિક કેમેરા વગેરેમાં) પ્રકાશ બીમના ક્રોસ-સેક્શનને મર્યાદિત કરે છે. ડાયફ્રૅમ્સની ભૂમિકા ઘણીવાર લેન્સ, પ્રિઝમ, અરીસાઓ અને અન્ય ઓપ્ટિકલ ભાગોની ફ્રેમ્સ, આંખની વિદ્યાર્થી, પ્રકાશિત વસ્તુની સીમાઓ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપમાં - સ્લિટ્સ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે.

કોઈપણ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ - સશસ્ત્ર અને સહાય વિનાની આંખ, ફોટોગ્રાફિક ઉપકરણ, પ્રક્ષેપણ ઉપકરણ - આખરે પ્લેન (સ્ક્રીન, ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ, રેટિના) પર એક છબી દોરે છે; વસ્તુઓ મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં ત્રિ-પરિમાણીય હોય છે. જો કે, એક આદર્શ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ પણ, મર્યાદિત હોવા છતાં, છબીઓ ઉત્પન્ન કરશે નહીં ત્રિ-પરિમાણીય પદાર્થપ્લેનમાં. ખરેખર, ત્રિ-પરિમાણીય ઑબ્જેક્ટના વ્યક્તિગત બિંદુઓ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમથી જુદા જુદા અંતરે હોય છે, અને તે વિવિધ સંયોજક વિમાનોને અનુરૂપ હોય છે.

તેજસ્વી બિંદુ O (ફિગ. 5) પ્લેન MM 1 માં EE સાથેના જોડાણમાં O` ની તીવ્ર છબી આપે છે. પરંતુ બિંદુ A અને B A` અને B` માં તીક્ષ્ણ છબીઓ આપે છે, અને MM પ્લેનમાં તેઓ પ્રકાશ વર્તુળો તરીકે પ્રક્ષેપિત થાય છે, જેનું કદ બીમની પહોળાઈની મર્યાદા પર આધારિત છે. જો સિસ્ટમ અમર્યાદિત ન હોત, તો પછી A અને B માંથી બીમ પ્લેન MM ને સમાનરૂપે પ્રકાશિત કરશે, જેનો અર્થ છે કે ઑબ્જેક્ટની કોઈ છબી પ્રાપ્ત થશે નહીં, પરંતુ પ્લેન EE માં પડેલા તેના વ્યક્તિગત બિંદુઓની માત્ર એક છબી.

બીમ જેટલા સાંકડા થશે, પ્લેન પર ઑબ્જેક્ટની જગ્યાની છબી વધુ સ્પષ્ટ થશે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, તે અવકાશી પદાર્થ નથી જે પ્લેન પર દર્શાવવામાં આવ્યું છે, પરંતુ તે સપાટ ચિત્ર, જે ચોક્કસ પ્લેન EE (ઇન્સ્ટોલેશન પ્લેન) પર ઑબ્જેક્ટનું પ્રક્ષેપણ છે, જે ઇમેજ પ્લેન MM સાથે સિસ્ટમને સંબંધિત છે. પ્રક્ષેપણ કેન્દ્ર એ સિસ્ટમના બિંદુઓમાંથી એક છે (ઓપ્ટિકલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટના પ્રવેશદ્વારનું કેન્દ્ર).

છિદ્રનું કદ અને સ્થિતિ રોશની અને છબીની ગુણવત્તા, ક્ષેત્રની ઊંડાઈ અને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું રીઝોલ્યુશન અને દૃશ્યનું ક્ષેત્ર નક્કી કરે છે.

ડાયાફ્રેમ જે પ્રકાશના કિરણને સૌથી વધુ મજબૂત રીતે મર્યાદિત કરે છે તેને છિદ્ર અથવા અસરકારક કહેવામાં આવે છે. તેની ભૂમિકા લેન્સની ફ્રેમ અથવા વિશિષ્ટ વિસ્ફોટક ડાયાફ્રેમ દ્વારા ભજવી શકાય છે, જો આ ડાયાફ્રેમ લેન્સની ફ્રેમ કરતાં પ્રકાશના કિરણોને વધુ મજબૂત રીતે મર્યાદિત કરે છે.

વિસ્ફોટક છિદ્ર ડાયાફ્રેમ ઘણીવાર જટિલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ (ફિગ. 6) ના વ્યક્તિગત ઘટકો (લેન્સ) વચ્ચે સ્થિત હોય છે, પરંતુ તે સિસ્ટમની આગળ અથવા પછી મૂકી શકાય છે.

જો BB એ વાસ્તવિક છિદ્ર ડાયાફ્રેમ છે (ફિગ. 6), અને B 1 B 1 અને B 2 B 2 સિસ્ટમના આગળના અને પાછળના ભાગોમાં તેની છબીઓ છે, તો BBમાંથી પસાર થતા તમામ કિરણો B 1 Bમાંથી પસાર થશે. 1 અને B 2 B 2 અને ઊલટું, એટલે કે. કોઈપણ ડાયાફ્રેમ ВВ, В 1 В 1, В 2 В 2 સક્રિય બીમને મર્યાદિત કરે છે.

પ્રવેશદ્વાર એ વાસ્તવિક છિદ્રો અથવા તેમની છબીઓ છે જે આવનારા બીમને સૌથી વધુ મજબૂત રીતે મર્યાદિત કરે છે, એટલે કે. ઑબ્જેક્ટના પ્લેન સાથે ઑપ્ટિકલ અક્ષના આંતરછેદના બિંદુથી સૌથી નાના કોણ પર દૃશ્યમાન.

બહાર નીકળો વિદ્યાર્થી એ છિદ્ર અથવા તેની છબી છે જે સિસ્ટમમાંથી બહાર આવતા બીમને મર્યાદિત કરે છે. પ્રવેશદ્વાર અને બહાર નીકળવાના વિદ્યાર્થીઓ સમગ્ર સિસ્ટમના સંદર્ભમાં સંયુક્ત છે.

પ્રવેશદ્વારના વિદ્યાર્થીની ભૂમિકા એક અથવા બીજા છિદ્ર અથવા તેની છબી (વાસ્તવિક અથવા કાલ્પનિક) દ્વારા ભજવી શકાય છે. કેટલાક મહત્વપૂર્ણ કિસ્સાઓમાં, છબીવાળી વસ્તુ એ પ્રકાશિત છિદ્ર છે (ઉદાહરણ તરીકે, સ્પેક્ટ્રોગ્રાફની ચીરી), અને પ્રકાશ છિદ્રની નજીક સ્થિત પ્રકાશ સ્ત્રોત દ્વારા અથવા સહાયક કન્ડેન્સર દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, સ્થાનના આધારે, પ્રવેશ વિદ્યાર્થીની ભૂમિકા સ્ત્રોતની સીમા અથવા તેની છબી, અથવા કન્ડેન્સરની સીમા વગેરે દ્વારા ભજવી શકાય છે.

જો બાકોરું ડાયાફ્રેમ સિસ્ટમની સામે આવેલું હોય, તો તે પ્રવેશના વિદ્યાર્થી સાથે એકરુપ થાય છે, અને બહાર નીકળો વિદ્યાર્થી આ સિસ્ટમમાં તેની છબી હશે. જો તે સિસ્ટમની પાછળ રહે છે, તો તે બહાર નીકળતા વિદ્યાર્થી સાથે એકરુપ છે, અને પ્રવેશ વિદ્યાર્થી સિસ્ટમમાં તેની છબી હશે. જો બાકોરું ડાયાફ્રેમ BB સિસ્ટમની અંદર આવેલું છે (ફિગ. 6), તો સિસ્ટમના આગળના ભાગમાં તેની છબી B 1 B 1 પ્રવેશદ્વાર તરીકે સેવા આપે છે, અને સિસ્ટમની પાછળની છબી B 2 B 2 તરીકે સેવા આપે છે. બહાર નીકળો વિદ્યાર્થી. પદાર્થના સમતલ સાથે અક્ષના આંતરછેદના બિંદુથી જે ખૂણો પર પ્રવેશ વિદ્યાર્થીની ત્રિજ્યા દેખાય છે તેને "બાકોરું કોણ" કહેવામાં આવે છે, અને જે ખૂણા પર બહાર નીકળતા વિદ્યાર્થીની ત્રિજ્યા બિંદુથી દેખાય છે તે ખૂણો. ઇમેજ પ્લેન સાથે અક્ષના આંતરછેદનો પ્રોજેક્શન એંગલ અથવા એક્ઝિટ એપરચર એંગલ છે. [૩]

પ્રકરણ 4. આધુનિક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ.

પાતળો લેન્સ સૌથી સરળ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સરળ પાતળા લેન્સનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ચશ્મા માટે ચશ્માના સ્વરૂપમાં થાય છે. વધુમાં, બૃહદદર્શક કાચ તરીકે લેન્સનો ઉપયોગ જાણીતો છે.

ઘણા ઓપ્ટિકલ સાધનોની ક્રિયા - પ્રોજેક્શન લેમ્પ, કેમેરા અને અન્ય ઉપકરણો - પાતળા લેન્સની ક્રિયા સાથે યોજનાકીય રીતે સરખાવી શકાય છે. જો કે, પાતળા લેન્સ માત્ર પ્રમાણમાં દુર્લભ કિસ્સામાં જ સારી ઇમેજ આપે છે જ્યારે વ્યક્તિ મુખ્ય ઓપ્ટિકલ અક્ષ સાથેના સ્ત્રોતમાંથી આવતા સાંકડા સિંગલ-કલર બીમ સુધી અથવા તેના પર મોટા ખૂણા પર પોતાને મર્યાદિત કરી શકે છે. બહુમતીમાં વ્યવહારુ સમસ્યાઓ, જ્યાં આ શરતો પૂરી થતી નથી, પાતળા લેન્સ દ્વારા આપવામાં આવેલી છબી તેના બદલે અપૂર્ણ છે. તેથી, મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં તેઓ વધુ જટિલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ બનાવવાનો આશરો લે છે મોટી સંખ્યામાંરીફ્રેક્ટિવ સપાટીઓ અને આ સપાટીઓની નિકટતાની જરૂરિયાત દ્વારા મર્યાદિત નથી (પાતળા લેન્સને સંતોષે તેવી જરૂરિયાત). [4]

સામાન્ય રીતે, માનવ આંખ લગભગ 2.5 સે.મી.ના વ્યાસ સાથે ગોળાકાર શરીર છે, જેને આંખની કીકી (ફિગ. 10) કહેવામાં આવે છે. આંખના અપારદર્શક અને ટકાઉ બાહ્ય પડને સ્ક્લેરા કહેવામાં આવે છે, અને તેના પારદર્શક અને વધુ બહિર્મુખ ભાગને કોર્નિયા કહેવામાં આવે છે. અંદરની બાજુએ, સ્ક્લેરા કોરોઇડથી ઢંકાયેલું હોય છે, જેમાં રક્ત વાહિનીઓ હોય છે જે આંખને સપ્લાય કરે છે. કોર્નિયાની સામે, કોરોઇડ મેઘધનુષમાં જાય છે, જે જુદા જુદા લોકોમાં અલગ રંગીન હોય છે, જે પારદર્શક પાણીયુક્ત સમૂહ ધરાવતા ચેમ્બર દ્વારા કોર્નિયાથી અલગ પડે છે.

મેઘધનુષમાં એક ગોળાકાર છિદ્ર છે,

વિદ્યાર્થી કહેવાય છે, જેનો વ્યાસ બદલાઈ શકે છે. આમ, મેઘધનુષ એક પડદાની ભૂમિકા ભજવે છે, જે આંખમાં પ્રકાશના પ્રવેશને નિયંત્રિત કરે છે. તેજસ્વી પ્રકાશમાં વિદ્યાર્થી નાનો બને છે, અને ઓછા પ્રકાશમાં તે મોટો થાય છે. મેઘધનુષની પાછળ આંખની કીકીની અંદર લેન્સ છે, જે લગભગ 1.4 ના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે પારદર્શક પદાર્થથી બનેલો બાયકોન્વેક્સ લેન્સ છે. લેન્સ ગોળાકાર સ્નાયુથી ઘેરાયેલો છે, જે તેની સપાટીઓની વક્રતાને બદલી શકે છે, અને તેથી તેની ઓપ્ટિકલ શક્તિ.

આંખની અંદરનો કોરોઇડ ફોટોસેન્સિટિવ ચેતાની શાખાઓથી ઢંકાયેલો હોય છે, ખાસ કરીને વિદ્યાર્થીની આગળ ગાઢ હોય છે. આ શાખાઓ રેટિના બનાવે છે, જેના પર આંખની ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ દ્વારા બનાવવામાં આવેલી વસ્તુઓની વાસ્તવિક છબી પ્રાપ્ત થાય છે. રેટિના અને લેન્સ વચ્ચેની જગ્યા એક પારદર્શક કાચના શરીરથી ભરેલી હોય છે, જેમાં જિલેટીનસ માળખું હોય છે. રેટિના પરની વસ્તુઓની છબી ઊંધી હોય છે. જો કે, મગજની પ્રવૃત્તિ, જે પ્રકાશસંવેદનશીલ ચેતામાંથી સંકેતો મેળવે છે, તે આપણને બધી વસ્તુઓને કુદરતી સ્થિતિમાં જોવાની મંજૂરી આપે છે.

જ્યારે આંખની રીંગ સ્નાયુ હળવા હોય છે, ત્યારે રેટિના પર દૂરની વસ્તુઓની છબી પ્રાપ્ત થાય છે. સામાન્ય રીતે, આંખની રચના એવી હોય છે કે વ્યક્તિ આંખથી 6 મીટરથી વધુ નજીક સ્થિત તાણ વગરની વસ્તુઓ જોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, નજીકના પદાર્થોની છબી રેટિના પાછળ મેળવવામાં આવે છે. આવા ઑબ્જેક્ટની સ્પષ્ટ છબી મેળવવા માટે, વલયાકાર સ્નાયુ લેન્સને વધુ ને વધુ સંકુચિત કરે છે જ્યાં સુધી ઑબ્જેક્ટની છબી રેટિના પર દેખાય નહીં, અને પછી લેન્સને સંકુચિત સ્થિતિમાં પકડી રાખે છે.

આમ, વલયાકાર સ્નાયુનો ઉપયોગ કરીને લેન્સની ઓપ્ટિકલ પાવરને બદલીને માનવ આંખનું "ફોકસિંગ" કરવામાં આવે છે. આંખની ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની તેનાથી અલગ-અલગ અંતરે સ્થિત વસ્તુઓની અલગ છબીઓ બનાવવાની ક્ષમતાને આવાસ કહેવામાં આવે છે (લેટિન "આવાસ" - અનુકૂલનમાંથી). ખૂબ દૂરની વસ્તુઓ જોતી વખતે, સમાંતર કિરણો આંખમાં પ્રવેશ કરે છે. આ કિસ્સામાં, આંખને અનંતમાં સમાવવામાં આવે તેવું કહેવાય છે.

આંખનો આવાસ અનંત નથી. વલયાકાર સ્નાયુની મદદથી, આંખની ઓપ્ટિકલ શક્તિ 12 થી વધુ ડાયોપ્ટર્સથી વધી શકે છે. લાંબા સમય સુધી નજીકની વસ્તુઓને જોતી વખતે, આંખ થાકી જાય છે, અને વલયાકાર સ્નાયુ આરામ કરવા લાગે છે અને ઑબ્જેક્ટની છબી અસ્પષ્ટ થાય છે.

માનવ આંખો આપણને માત્ર દિવસના પ્રકાશમાં જ નહીં પરંતુ સ્પષ્ટપણે વસ્તુઓ જોવા દે છે. રેટિના પર પ્રકાશસંવેદનશીલ ચેતાના અંતની બળતરાની વિવિધ ડિગ્રીઓને અનુકૂલન કરવાની આંખની ક્ષમતા, એટલે કે. અવલોકન કરેલ વસ્તુઓની તેજની વિવિધ ડિગ્રીને અનુકૂલન કહેવામાં આવે છે.

ચોક્કસ બિંદુએ આંખોના દ્રશ્ય અક્ષોના સંપાતને કન્વર્જન્સ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે ઑબ્જેક્ટ્સ વ્યક્તિથી નોંધપાત્ર અંતરે સ્થિત હોય છે, ત્યારે આંખોને એક ઑબ્જેક્ટથી બીજા ઑબ્જેક્ટમાં ખસેડતી વખતે, આંખોની અક્ષો વ્યવહારીક રીતે બદલાતી નથી, અને વ્યક્તિ ઑબ્જેક્ટની સ્થિતિને યોગ્ય રીતે નક્કી કરવાની ક્ષમતા ગુમાવે છે. જ્યારે વસ્તુઓ ખૂબ દૂર હોય છે, ત્યારે આંખોની અક્ષ સમાંતર હોય છે, અને વ્યક્તિ એ પણ નક્કી કરી શકતો નથી કે તે જે વસ્તુને જોઈ રહ્યો છે તે હલનચલન કરી રહ્યું છે કે નહીં. કોણીય સ્નાયુનું બળ, જે વ્યક્તિની નજીક સ્થિત વસ્તુઓને જોતી વખતે લેન્સને સંકુચિત કરે છે, તે પણ શરીરની સ્થિતિ નક્કી કરવામાં ચોક્કસ ભૂમિકા ભજવે છે. [2]

પ્રકરણ 5. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ જે આંખને હાથ બનાવે છે.

જો કે આંખ એક પાતળી લેન્સ નથી, તો પણ તમે તેમાં એક બિંદુ શોધી શકો છો જેના દ્વારા કિરણો વક્રીભવન વિના વ્યવહારીક રીતે પસાર થાય છે, એટલે કે. એક બિંદુ જે ઓપ્ટિકલ સેન્ટરની ભૂમિકા ભજવે છે. આંખનું ઓપ્ટિકલ સેન્ટર તેની પાછળની સપાટીની નજીક લેન્સની અંદર સ્થિત છે. ઓપ્ટિકલ સેન્ટરથી રેટિના સુધીનું અંતર h, જેને આંખની ઊંડાઈ કહેવાય છે, સામાન્ય આંખ માટે 15 mm છે.

ઓપ્ટિકલ સેન્ટરની સ્થિતિ જાણીને, તમે આંખના રેટિના પર સરળતાથી કોઈ વસ્તુની છબી બનાવી શકો છો. છબી હંમેશા વાસ્તવિક, ઓછી અને વિપરીત હોય છે (ફિગ. 11, એ). કોણ φ કે જેના પર ઑપ્ટિકલ સેન્ટર O પરથી ઑબ્જેક્ટ S 1 S 2 દેખાય છે તેને દ્રશ્ય કોણ કહેવામાં આવે છે.

રેટિના ધરાવે છે જટિલ માળખુંઅને વ્યક્તિગત પ્રકાશસંવેદનશીલ તત્વોનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, પદાર્થના બે બિંદુઓ એકબીજાની એટલા નજીક સ્થિત છે કે રેટિના પરની તેમની છબી સમાન તત્વમાં પડે છે તે આંખ દ્વારા એક બિંદુ તરીકે જોવામાં આવે છે. લઘુત્તમ દ્રશ્ય કોણ કે જેના પર બે તેજસ્વી બિંદુઓ અથવા સફેદ પૃષ્ઠભૂમિ પર બે કાળા બિંદુઓ હજુ પણ આંખ દ્વારા અલગથી જોવામાં આવે છે તે લગભગ એક મિનિટ છે. આંખ 1 કરતા ઓછાના ખૂણા પર જોતી વસ્તુની વિગતોને નબળી રીતે ઓળખી શકતી નથી. આ તે ખૂણો છે કે જેના પર સેગમેન્ટ દેખાય છે, જેની લંબાઈ આંખથી 34 સે.મી.ના અંતરે 1 સેમી છે. નબળી લાઇટિંગ (સાંજના સમયે), લઘુત્તમ રિઝોલ્યુશન એંગલ વધે છે અને 1º સુધી પહોંચી શકે છે.

કોઈ વસ્તુને આંખની નજીક લાવીને, આપણે દ્રષ્ટિનો કોણ વધારીએ છીએ અને તેથી, મેળવીએ છીએ

નાની વિગતોને વધુ સારી રીતે પારખવાની ક્ષમતા. જો કે, અમે તેને આંખની ખૂબ નજીક લાવી શકતા નથી, કારણ કે આંખની સમાવવાની ક્ષમતા મર્યાદિત છે. સામાન્ય આંખ માટે, ઑબ્જેક્ટને જોવા માટેનું સૌથી અનુકૂળ અંતર લગભગ 25 સેમી છે, જેના પર આંખ અતિશય થાક વિના વિગતોને સારી રીતે પારખી શકે છે. આ અંતરને શ્રેષ્ઠ દ્રષ્ટિનું અંતર કહેવામાં આવે છે. માયોપિક આંખ માટે આ અંતર થોડું ઓછું છે. તેથી, નજીકની દૃષ્ટિ ધરાવતા લોકો, સામાન્ય દ્રષ્ટિ ધરાવતા લોકો અથવા દૂરંદેશી લોકો કરતાં પ્રશ્નમાંની વસ્તુને આંખની નજીક મૂકે છે, તેને દૃષ્ટિના મોટા કોણથી જુએ છે અને નાની વિગતોને વધુ સારી રીતે પારખી શકે છે.

ઓપ્ટિકલ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને દૃશ્યના ખૂણામાં નોંધપાત્ર વધારો પ્રાપ્ત થાય છે. તેમના હેતુ મુજબ, આંખને હાથ ધરતા ઓપ્ટિકલ સાધનોને નીચેના મોટા જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

1. ખૂબ જ જોવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણો નાની વસ્તુઓ(મેગ્નિફાઇંગ ગ્લાસ, માઇક્રોસ્કોપ). આ ઉપકરણો પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થોને "વૃદ્ધિ" કરતા હોય તેવું લાગે છે.

2. દૂરના પદાર્થો (સ્પોટિંગ સ્કોપ, દૂરબીન, ટેલિસ્કોપ, વગેરે) જોવા માટે રચાયેલ સાધનો. આ ઉપકરણો પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થોને "નજીક લાવે છે" તેવું લાગે છે.

ઓપ્ટિકલ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરતી વખતે દૃષ્ટિકોણને વધારીને, નગ્ન આંખની છબીની તુલનામાં રેટિના પરની ઑબ્જેક્ટની છબીનું કદ વધે છે અને પરિણામે, વિગતોને ઓળખવાની ક્ષમતા વધે છે. નગ્ન આંખ b (ફિગ. 11, b) માટે સશસ્ત્ર આંખ b" ના કિસ્સામાં રેટિના પરની લંબાઈ b" અને ઇમેજની લંબાઈના ગુણોત્તરને ઓપ્ટિકલ ઉપકરણનું વિસ્તૃતીકરણ કહેવામાં આવે છે.

ફિગનો ઉપયોગ કરીને. 11b એ જોવાનું સરળ છે કે નરી આંખ માટે φ અને φ નાના છે, કારણ કે φ" અને φ નાનાં છે. [2,3] તેથી,

N = b" / b = φ" / φ,

જ્યાં N એ ઑબ્જેક્ટનું વિસ્તરણ છે;

b" સશસ્ત્ર આંખ માટે રેટિના પરની છબીની લંબાઈ છે;

b એ નગ્ન આંખ માટે રેટિના પરની છબીની લંબાઈ છે;

φ" - ઓપ્ટિકલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ દ્વારા ઑબ્જેક્ટને જોતી વખતે દૃશ્યનો કોણ;

φ – નરી આંખે કોઈ વસ્તુને જોતી વખતે દૃશ્યનો કોણ.

સૌથી સરળ ઓપ્ટિકલ સાધનોમાંનું એક વિપુલ - દર્શક કાચ છે - એક કન્વર્જિંગ લેન્સ જે નાના પદાર્થોની વિસ્તૃત છબીઓ જોવા માટે રચાયેલ છે. લેન્સને આંખની નજીક લાવવામાં આવે છે, અને ઑબ્જેક્ટને લેન્સ અને મુખ્ય ફોકસની વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે. આંખ ઑબ્જેક્ટની વર્ચ્યુઅલ અને વિસ્તૃત છબી જોશે. અનંત સાથે સમાયોજિત, સંપૂર્ણપણે હળવા આંખ સાથે બૃહદદર્શક કાચ દ્વારા ઑબ્જેક્ટનું પરીક્ષણ કરવું સૌથી અનુકૂળ છે. આ કરવા માટે, ઑબ્જેક્ટને લેન્સના મુખ્ય ફોકલ પ્લેનમાં મૂકવામાં આવે છે જેથી ઑબ્જેક્ટના દરેક બિંદુમાંથી નીકળતી કિરણો લેન્સની પાછળ સમાંતર બીમ બનાવે છે. ફિગ માં. આકૃતિ 12 ઑબ્જેક્ટની કિનારીઓમાંથી આવતા આવા બે બીમ બતાવે છે. અનંત-સમજૂતી આંખમાં પ્રવેશવું, બીમ સમાંતર કિરણોરેટિના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો અને અહીં ઑબ્જેક્ટની સ્પષ્ટ છબી આપો.

જ્યાં બૃહદદર્શક કાચ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે 2γ એ દ્રશ્ય કોણ છે;

2β - દ્રશ્ય કોણ, જ્યારે નગ્ન આંખથી અવલોકન કરવામાં આવે છે;

F - ઑબ્જેક્ટથી બૃહદદર્શક કાચ સુધીનું અંતર;

Z એ પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થની અડધી લંબાઈ છે.

નાની વિગતોને સામાન્ય રીતે બૃહદદર્શક કાચ દ્વારા તપાસવામાં આવે છે અને તેથી કોણ γ અને β નાના છે તે ધ્યાનમાં લેતા, સ્પર્શકોને ખૂણા દ્વારા બદલી શકાય છે. આ બૃહદદર્શક કાચને બૃહદદર્શક કરવા માટે નીચેની અભિવ્યક્તિ આપે છે = = .

તેથી, બૃહદદર્શક કાચનું વિસ્તરણ 1/F ના પ્રમાણસર છે, એટલે કે તેની ઓપ્ટિકલ પાવર.

એક ઉપકરણ જે તમને નાની વસ્તુઓ જોતી વખતે ઉચ્ચ વિસ્તૃતીકરણ મેળવવા માટે પરવાનગી આપે છે તેને માઇક્રોસ્કોપ કહેવામાં આવે છે.

સૌથી સરળ માઇક્રોસ્કોપમાં બે એકત્રિત લેન્સ હોય છે. ખૂબ જ ટૂંકા ફોકસ લેન્સ L 1 P"Q" (ફિગ. 13) ઑબ્જેક્ટની અત્યંત વિસ્તૃત વાસ્તવિક છબી આપે છે, જે બૃહદદર્શક કાચની જેમ આઇપીસ દ્વારા જોવામાં આવે છે.

જ્યાં P"Q" એ ઑબ્જેક્ટની વિસ્તૃત વાસ્તવિક છબી છે;

PQ - વસ્તુનું કદ;

આ સમીકરણોનો ગુણાકાર કરવાથી, આપણને મળે છે = n 1 n 2,

જ્યાં PQ એ ઑબ્જેક્ટનું કદ છે;

P""Q"" - ઑબ્જેક્ટની વિસ્તૃત વર્ચ્યુઅલ છબી;

n 1 - લેન્સનું રેખીય વિસ્તૃતીકરણ;

n 2 - આઈપીસનું રેખીય વિસ્તૃતીકરણ.

આ દર્શાવે છે કે માઈક્રોસ્કોપનું વિસ્તરણ એ ઉદ્દેશ્ય અને આઈપીસ દ્વારા અલગ-અલગ આપવામાં આવેલા વિસ્તરણના ઉત્પાદન જેટલું છે. તેથી એવા સાધનોનું નિર્માણ કરવું શક્ય છે જે ખૂબ જ ઉચ્ચ વિસ્તરણ આપે છે - 1000 સુધી અને તેનાથી પણ વધુ. સારા માઇક્રોસ્કોપમાં, લેન્સ અને આઈપીસ જટિલ હોય છે.

આઇપીસમાં સામાન્ય રીતે બે લેન્સ હોય છે, પરંતુ લેન્સ વધુ જટિલ હોય છે. મોટા મેગ્નિફિકેશન મેળવવાની ઇચ્છા ખૂબ મોટા સાથે ટૂંકા ફોકસ લેન્સનો ઉપયોગ કરવાની ફરજ પાડે છે ઓપ્ટિકલ પાવર. પ્રશ્નમાં રહેલી વસ્તુ લેન્સની ખૂબ જ નજીક મૂકવામાં આવે છે અને તે કિરણોનો વિશાળ બીમ ઉત્પન્ન કરે છે જે પ્રથમ લેન્સની સમગ્ર સપાટીને ભરે છે. આ તીક્ષ્ણ છબી મેળવવા માટે ખૂબ જ પ્રતિકૂળ પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે: જાડા લેન્સ અને ઑફ-સેન્ટર બીમ. તેથી, તમામ પ્રકારની ખામીઓને સુધારવા માટે, વ્યક્તિએ વિવિધ પ્રકારના કાચના ઘણા લેન્સના સંયોજનોનો આશરો લેવો પડશે.

આધુનિક માઇક્રોસ્કોપમાં સૈદ્ધાંતિક મર્યાદા લગભગ પહોંચી ગઈ છે. તમે માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા ખૂબ જ નાની વસ્તુઓ જોઈ શકો છો, પરંતુ તેમની છબીઓ નાના સ્પેક્સના સ્વરૂપમાં દેખાય છે જે ઑબ્જેક્ટ સાથે કોઈ સામ્યતા ધરાવતા નથી.

આવા નાના કણોની તપાસ કરતી વખતે, તેઓ કહેવાતા અલ્ટ્રામાઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરે છે, જે કન્ડેન્સર સાથેનું એક સામાન્ય માઇક્રોસ્કોપ છે જે માઇક્રોસ્કોપની ધરી પર લંબરૂપ, બાજુથી પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થને સઘન રીતે પ્રકાશિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

અલ્ટ્રામાઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને, એવા કણોને શોધી કાઢવાનું શક્ય છે જેનું કદ મિલિમિક્રોન્સથી વધુ ન હોય.

સૌથી સરળ સ્પોટિંગ સ્કોપમાં બે કન્વર્જિંગ લેન્સનો સમાવેશ થાય છે. એક લેન્સ જે વસ્તુને જોવામાં આવે છે તેને ઉદ્દેશ્ય કહેવામાં આવે છે અને અન્ય એક લેન્સ જે નિરીક્ષકની આંખની સામે હોય છે તેને આઈપીસ કહેવામાં આવે છે.

પાઈપની અસર, બૃહદદર્શક કાચની જેમ, દૃષ્ટિકોણને વધારવા માટે છે. ટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને, વસ્તુઓની સામાન્ય રીતે તેની લંબાઈ કરતા અનેક ગણી વધારે અંતરે તપાસ કરવામાં આવે છે. તેથી, જોવાનો કોણ કે જેના પર કોઈ વસ્તુ ટ્યુબ વિના દેખાય છે તેને લેન્સના ઓપ્ટિકલ સેન્ટર દ્વારા ઑબ્જેક્ટની કિનારીઓમાંથી આવતા કિરણો દ્વારા રચાયેલ કોણ 2β તરીકે લઈ શકાય છે.

છબી 2γ ના ખૂણા પર દેખાય છે અને લગભગ લેન્સના ખૂબ જ ફોકસ F અને આઈપીસના F 1 ફોકસ પર સ્થિત છે.

બે ધ્યાનમાં લેતા જમણો ત્રિકોણસામાન્ય બાજુ Z સાથે" આપણે લખી શકીએ છીએ:

એફ - લેન્સ ફોકસ;

એફ 1 - આઈપીસ ફોકસ;

Z" એ પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થની અડધી લંબાઈ છે.

કોણ β અને γ મોટા નથી, તેથી tanβ અને tanγ ને કોણ સાથે બદલવા માટે પૂરતા અંદાજ સાથે શક્ય છે અને પછી પાઇપનું વિસ્તરણ = ,

જ્યાં 2γ એ કોણ છે કે જેના પર ઑબ્જેક્ટની છબી દેખાય છે;

2β - દૃશ્યનો કોણ કે જેના પર કોઈ વસ્તુ નરી આંખે જોઈ શકાય છે;

એફ - લેન્સ ફોકસ;

F 1 - આઈપીસ ફોકસ.

ટ્યુબનું કોણીય વિસ્તરણ લેન્સની ફોકલ લંબાઈના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે ફોકલ લંબાઈઆઈપીસ હાઈ મેગ્નિફિકેશન મેળવવા માટે, તમારે લાંબા-ફોકસ લેન્સ અને ટૂંકા-ફોકસ આઈપીસ લેવાની જરૂર છે. [ 1 ]

પ્રક્ષેપણ ઉપકરણનો ઉપયોગ દર્શકોને સ્ક્રીન પર રેખાંકનો, ફોટોગ્રાફ્સ અથવા રેખાંકનોની વિસ્તૃત છબીઓ બતાવવા માટે થાય છે. કાચ પર અથવા પારદર્શક ફિલ્મ પરના ચિત્રને સ્લાઇડ કહેવામાં આવે છે, અને આવા રેખાંકનોને પ્રદર્શિત કરવા માટે રચાયેલ ઉપકરણ પોતે જ ડાયસ્કોપ છે. જો ઉપકરણ અપારદર્શક ચિત્રો અને રેખાંકનો દર્શાવવા માટે રચાયેલ છે, તો તેને એપિસ્કોપ કહેવામાં આવે છે. બંને કેસો માટે રચાયેલ ઉપકરણને એપિડિયાસ્કોપ કહેવામાં આવે છે.

એક લેન્સ જે તેની સામે કોઈ વસ્તુની છબી બનાવે છે તેને લેન્સ કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, લેન્સ એ એક ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ છે જેણે વ્યક્તિગત લેન્સમાં સહજ સૌથી મહત્વપૂર્ણ ખામીઓને દૂર કરી છે. ઑબ્જેક્ટની છબી દર્શકોને સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન થાય તે માટે, ઑબ્જેક્ટ પોતે જ તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત હોવું જોઈએ.

પ્રક્ષેપણ ઉપકરણની ડિઝાઇન આકૃતિ આકૃતિ 16 માં બતાવવામાં આવી છે.

પ્રકાશ સ્ત્રોત S કેન્દ્રમાં મૂકવામાં આવે છે અંતર્મુખ અરીસો(રિફ્લેક્ટર) આર. સ્ત્રોત Sમાંથી સીધો આવતો અને પરાવર્તકમાંથી પ્રતિબિંબિત થતો પ્રકાશ આર,કન્ડેન્સર K પર પડે છે, જેમાં બે પ્લાનો-બહિર્મુખ લેન્સ હોય છે. કન્ડેન્સર આ એકત્રિત કરે છે પ્રકાશ કિરણોપર

પાઇપ A માં, જેને કોલીમેટર કહેવાય છે, ત્યાં એક સાંકડી ચીરો છે, જેની પહોળાઈને સ્ક્રૂ ફેરવીને એડજસ્ટ કરી શકાય છે. સ્લિટની સામે એક પ્રકાશ સ્રોત મૂકવામાં આવે છે, જેનું સ્પેક્ટ્રમ તપાસવું આવશ્યક છે. સ્લિટ કોલિમેટરના ફોકલ પ્લેનમાં સ્થિત છે, અને તેથી પ્રકાશ કિરણો સમાંતર બીમના રૂપમાં કોલિમેટરમાંથી બહાર નીકળે છે. પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી, પ્રકાશ કિરણો ટ્યુબ B માં નિર્દેશિત થાય છે, જેના દ્વારા સ્પેક્ટ્રમ અવલોકન કરવામાં આવે છે. જો સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ માપન માટે બનાવાયેલ છે, તો પછી વિભાગો સાથેના સ્કેલની છબીને વિશિષ્ટ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને સ્પેક્ટ્રમની છબી પર સુપરિમ્પોઝ કરવામાં આવે છે, જે તમને સ્પેક્ટ્રમમાં રંગ રેખાઓની સ્થિતિને સચોટપણે નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

સ્પેક્ટ્રમની તપાસ કરતી વખતે, તેનો ફોટોગ્રાફ કરવો અને પછી માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને તેનો અભ્યાસ કરવો વધુ સારું છે.

સ્પેક્ટ્રા ફોટોગ્રાફ કરવા માટેના ઉપકરણને સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ કહેવામાં આવે છે.

સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ ડાયાગ્રામ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 18.

રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમ લેન્સ L 2 નો ઉપયોગ કરીને ફ્રોસ્ટેડ ગ્લાસ AB પર કેન્દ્રિત છે, જે ફોટોગ્રાફ કરતી વખતે ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ સાથે બદલવામાં આવે છે. [2]

ઓપ્ટિકલ માપન ઉપકરણ એ એક માપન સાધન છે જેમાં દૃષ્ટિ (હેરલાઇન, ક્રોસહેર, વગેરે સાથે નિયંત્રિત ઑબ્જેક્ટની સીમાઓનું સંરેખણ) અથવા ઓપ્ટિકલ ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંતવાળા ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને કદ નિર્ધારણ હાથ ધરવામાં આવે છે. ઓપ્ટિકલ માપવાના સાધનોના ત્રણ જૂથો છે: જોવાના ઓપ્ટિકલ સિદ્ધાંત સાથેના સાધનો અને યાંત્રિક રીતેચળવળ અહેવાલ; સાથેના ઉપકરણો ઓપ્ટીકલીજોવા અને ચળવળ અહેવાલ; સંપર્ક બિંદુઓની હિલચાલ નક્કી કરવા માટે ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિ સાથે, માપન ઉપકરણ સાથે યાંત્રિક સંપર્ક ધરાવતા ઉપકરણો.

વ્યાપક બનનાર પ્રથમ ઉપકરણો જટિલ રૂપરેખા અને નાના કદવાળા ભાગોને માપવા અને મોનિટર કરવા માટે પ્રોજેક્ટર હતા.

સૌથી સામાન્ય બીજું ઉપકરણ એ સાર્વત્રિક માપન માઈક્રોસ્કોપ છે, જેમાં માપવામાં આવેલ ભાગ રેખાંશ કેરેજ પર ફરે છે અને હેડ માઈક્રોસ્કોપ ટ્રાંસવર્સ કેરેજ પર ફરે છે.

ત્રીજા જૂથના ઉપકરણોનો ઉપયોગ માપની તુલના કરવા માટે થાય છે રેખીય જથ્થોમાપ અથવા ભીંગડા સાથે. તેઓ સામાન્ય રીતે સામાન્ય નામ તુલનાત્મક હેઠળ જોડવામાં આવે છે. ઉપકરણોના આ જૂથમાં ઓપ્ટીમીટર (ઓપ્ટિકેટર, માપન મશીન, સંપર્ક ઇન્ટરફેરોમીટર, ઓપ્ટિકલ રેન્જ ફાઇન્ડર, વગેરે) નો સમાવેશ થાય છે.

ઓપ્ટિકલ માપન સાધનો પણ જીઓડીસી (સ્તર, થિયોડોલાઇટ, વગેરે) માં વ્યાપક છે.

થિયોડોલાઇટ એ દિશાઓ નિર્ધારિત કરવા અને જીઓડેટિક કાર્ય, ટોપોગ્રાફિકલ અને સર્વેક્ષણ, બાંધકામ વગેરે દરમિયાન આડા અને ઊભા ખૂણાને માપવા માટેનું જીઓડેટિક સાધન છે.

સ્તર - બિંદુઓની ઊંચાઈને માપવા માટેનું જીઓડેટિક સાધન પૃથ્વીની સપાટી- લેવલિંગ, તેમજ ઇન્સ્ટોલેશન દરમિયાન આડી દિશાઓ સેટ કરવા માટે, વગેરે. કામ કરે છે.

નેવિગેશનમાં સેક્સ્ટન્ટનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે - ઊંચાઈ માપવા માટે ગોનિઓમેટ્રિક મિરર-રિફ્લેક્ટિવ સાધન. સ્વર્ગીય સંસ્થાઓનિરીક્ષકના સ્થાનના કોઓર્ડિનેટ્સને નિર્ધારિત કરવા માટે દૃશ્યમાન પદાર્થો વચ્ચેની ક્ષિતિજ અથવા ખૂણાઓની ઉપર. સેક્સ્ટન્ટની સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિશેષતા એ નિરીક્ષકના દૃષ્ટિકોણના ક્ષેત્રમાં એક સાથે બે વસ્તુઓને જોડવાની ક્ષમતા છે, જેની વચ્ચે કોણ માપવામાં આવે છે, જે ચોકસાઈમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યા વિના સેક્સ્ટન્ટને વિમાન અથવા જહાજ પર ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે, પિચિંગ દરમિયાન પણ.

નવા પ્રકારના ઓપ્ટિકલ માપન સાધનોના વિકાસમાં આશાસ્પદ દિશા એ છે કે તેમને ઈલેક્ટ્રોનિક રીડિંગ ઉપકરણોથી સજ્જ કરવું, જેનાથી વાંચન અને જોવાનું વાંચન સરળ બનાવવું શક્ય બને. [5]

પ્રકરણ 6. વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ.

વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ અને ભૂમિકા ખૂબ જ મહાન છે. ઓપ્ટિકલ ઘટનાનો અભ્યાસ કર્યા વિના અને ઓપ્ટિકલ સાધનો વિકસાવ્યા વિના, માનવતા આવું બની શકશે નહીં ઉચ્ચ સ્તરટેકનોલોજી વિકાસ.

લગભગ તમામ આધુનિક ઓપ્ટિકલ સાધનો ઓપ્ટિકલ ઘટનાના પ્રત્યક્ષ દ્રશ્ય નિરીક્ષણ માટે રચાયેલ છે.

ઇમેજ બાંધકામના કાયદાઓ વિવિધ ઓપ્ટિકલ સાધનોના નિર્માણ માટેના આધાર તરીકે સેવા આપે છે. કોઈપણ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણનો મુખ્ય ભાગ અમુક પ્રકારની ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ છે. કેટલાકમાં ઓપ્ટિકલ સાધનોછબી સ્ક્રીન પર મેળવવામાં આવે છે, અન્ય ઉપકરણો આંખ સાથે કામ કરવા માટે રચાયેલ છે. પછીના કિસ્સામાં, ઉપકરણ અને આંખ એક જ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, અને છબી આંખના રેટિના પર મેળવવામાં આવે છે.

થોડો અભ્યાસ રાસાયણિક ગુણધર્મોપદાર્થો, વૈજ્ઞાનિકોએ છબીઓને જોડવાની રીતની શોધ કરી છે સખત સપાટીઓ, અને આ સપાટી પર છબીઓ પ્રોજેક્ટ કરવા માટે, લેન્સ ધરાવતી ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. આમ, વિશ્વને ફોટો અને ફિલ્મ કેમેરા મળ્યા, અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સના અનુગામી વિકાસ સાથે, વિડિયો અને ડિજિટલ કેમેરા દેખાયા.

આંખ માટે લગભગ અદ્રશ્ય એવા નાના પદાર્થોનો અભ્યાસ કરવા માટે, બૃહદદર્શક કાચનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, અને જો તેનું વિસ્તરણ પૂરતું નથી, તો માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આધુનિક ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ તમને 1000 વખત સુધીની છબીઓને વિસ્તૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપહજારો વખત. આનાથી પરમાણુ સ્તરે વસ્તુઓનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બને છે.

આધુનિક ખગોળશાસ્ત્રીય સંશોધન "ગેલિલિયોનું ટ્રમ્પેટ" અને "કેપ્લરનું ટ્રમ્પેટ" વિના શક્ય ન બને. ગેલિલિયોનું ટ્રમ્પેટ, ઘણીવાર સામાન્ય થિયેટર દૂરબીનમાં વપરાય છે, આપે છે સીધી છબીઑબ્જેક્ટ, કેપ્લર ટ્યુબ - ઊંધી. પરિણામે, જો કેપ્લર ટ્યુબનો ઉપયોગ પાર્થિવ અવલોકનો માટે કરવો હોય, તો તે રેપિંગ સિસ્ટમ (એક વધારાના લેન્સ અથવા પ્રિઝમ્સની સિસ્ટમ) થી સજ્જ છે, જેના પરિણામે છબી સીધી બને છે. આવા ઉપકરણનું ઉદાહરણ પ્રિઝમ દૂરબીન છે.

કેપ્લર ટ્યુબનો ફાયદો એ છે કે તે પ્લેનમાં વધારાની મધ્યવર્તી છબી ધરાવે છે જેને તમે મૂકી શકો છો માપન સ્કેલ, ફોટોગ્રાફ લેવા માટે ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ, વગેરે. પરિણામે, ખગોળશાસ્ત્રમાં અને માપન સંબંધિત તમામ કિસ્સાઓમાં, કેપ્લર ટ્યુબનો ઉપયોગ થાય છે.

ટેલીસ્કોપની સાથે પ્રકાર પ્રમાણે બાંધવામાં આવે છે સ્પોટિંગ અવકાશ- અરીસા (પ્રતિબિંબીત) ટેલિસ્કોપ અથવા રિફ્લેક્ટર, ખગોળશાસ્ત્રમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

દરેક ટેલિસ્કોપ પ્રદાન કરે છે તે નિરીક્ષણ ક્ષમતાઓ તેના ઉદઘાટનના વ્યાસ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તેથી, પ્રાચીન સમયથી, વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી વિચાર શોધવાનું લક્ષ્ય રાખવામાં આવ્યું છે

મોટા અરીસાઓ અને લેન્સ બનાવવા માટેની પદ્ધતિઓ.

દરેક નવા ટેલિસ્કોપના નિર્માણ સાથે, આપણે અવલોકન કરીએ છીએ તે બ્રહ્માંડની ત્રિજ્યા વિસ્તરે છે.

બાહ્ય અવકાશની વિઝ્યુઅલ ધારણા એ એક જટિલ ક્રિયા છે, જેમાં આવશ્યક સંજોગો એ છે કે અંદર સામાન્ય સ્થિતિઅમે બે આંખોનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. આંખોની મહાન ગતિશીલતા માટે આભાર, અમે ઝડપથી એક પછી એક ઑબ્જેક્ટના એક બિંદુને ઠીક કરીએ છીએ; તે જ સમયે, આપણે પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થોના અંતરનો અંદાજ લગાવી શકીએ છીએ, તેમજ આ અંતરોની એકબીજા સાથે તુલના કરી શકીએ છીએ. આ મૂલ્યાંકન અવકાશની ઊંડાઈ, ઑબ્જેક્ટની વિગતોના વોલ્યુમેટ્રિક વિતરણનો ખ્યાલ આપે છે અને સ્ટીરિઓસ્કોપિક દ્રષ્ટિને શક્ય બનાવે છે.

સ્ટીરિયોસ્કોપિક ઇમેજ 1 અને 2 લેન્સ L 1 અને L 2 નો ઉપયોગ કરીને જોવામાં આવે છે, દરેક એક આંખની સામે મૂકવામાં આવે છે. ચિત્રો લેન્સના ફોકલ પ્લેન્સમાં સ્થિત છે, અને તેથી તેમની છબીઓ અનંત પર સ્થિત છે. બંને આંખો અનંતમાં સમાવવામાં આવેલ છે. બંને ફોટોગ્રાફ્સની છબીઓ એસ પ્લેનમાં પડેલી એક રાહત પદાર્થ તરીકે માનવામાં આવે છે.

સ્ટીરિયોસ્કોપ હાલમાં ભૂપ્રદેશની છબીઓનો અભ્યાસ કરવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. બે બિંદુઓથી વિસ્તારનો ફોટોગ્રાફ કરીને, બે ફોટોગ્રાફ્સ મેળવવામાં આવે છે, જેને જોઈને તમે સ્ટીરિયોસ્કોપ દ્વારા ભૂપ્રદેશને સ્પષ્ટપણે જોઈ શકો છો. સ્ટીરિયોસ્કોપિક દ્રષ્ટિની વધુ તીવ્રતા નકલી દસ્તાવેજો, પૈસા વગેરેને શોધવા માટે સ્ટીરિયોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

નિરીક્ષણ માટે બનાવાયેલ લશ્કરી ઓપ્ટિકલ સાધનોમાં (દૂરબીન, સ્ટીરિયો સ્કોપ્સ), લેન્સના કેન્દ્રો વચ્ચેનું અંતર હંમેશા આંખો વચ્ચેના અંતર કરતાં ઘણું વધારે હોય છે, અને દૂરની વસ્તુઓ જ્યારે ઉપકરણ વિના અવલોકન કરવામાં આવે છે તેના કરતાં ઘણી વધુ અગ્રણી દેખાય છે.

ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે શરીરમાં મુસાફરી કરતા પ્રકાશના ગુણધર્મોના અભ્યાસથી સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબની શોધ થઈ. આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ ફાઈબરના ઉત્પાદન અને ઉપયોગમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોઈપણ ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનને નુકશાન વિના પ્રસારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. સંચાર પ્રણાલીઓમાં ઓપ્ટિકલ ફાઈબરના ઉપયોગથી માહિતી પ્રાપ્ત કરવા અને મોકલવા માટે હાઈ-સ્પીડ ચેનલો મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે.

પૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબઅરીસાને બદલે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રિઝમેટિક દૂરબીન અને પેરીસ્કોપ આ સિદ્ધાંત પર બનેલ છે.

લેસર અને ફોકસિંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ એક બિંદુએ લેસર રેડિયેશન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જેનો ઉપયોગ વિવિધ પદાર્થોને કાપવામાં, સીડી વાંચવા અને લખવા માટેના ઉપકરણોમાં અને લેસર રેન્જફાઇન્ડરમાં થાય છે.

ખૂણાઓ અને ઊંચાઈઓ (સ્તર, થિયોડોલાઈટ્સ, સેક્સટેન્ટ્સ, વગેરે) માપવા માટે જીઓડીસીમાં ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

વિઘટન માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ સફેદ પ્રકાશસ્પેક્ટ્રા પર સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ્સની રચના તરફ દોરી. તેઓ ઘન અને વાયુઓના શોષણ અને ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રાને અવલોકન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણતમને પદાર્થની રાસાયણિક રચના શોધવા માટે પરવાનગી આપે છે.

સૌથી સરળ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ - પાતળા લેન્સ, ખામીવાળા ઘણા લોકોને મંજૂરી આપે છે વિઝ્યુઅલ સિસ્ટમસામાન્ય દ્રષ્ટિ (ચશ્મા, આંખના લેન્સ, વગેરે).

ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમો માટે આભાર, ઘણા વૈજ્ઞાનિક શોધોઅને હાંસલ કરનાર.

ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ વૈજ્ઞાનિક પ્રવૃત્તિના તમામ ક્ષેત્રોમાં થાય છે, જીવવિજ્ઞાનથી ભૌતિકશાસ્ત્ર સુધી. તેથી, આપણે કહી શકીએ કે વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમના ઉપયોગનો અવકાશ અમર્યાદિત છે. [4.6]

નિષ્કર્ષ.

ઓપ્ટિક્સનું વ્યવહારિક મહત્વ અને જ્ઞાનની અન્ય શાખાઓ પર તેનો પ્રભાવ અત્યંત મહાન છે. ટેલિસ્કોપ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપની શોધે માણસ માટે વિશાળ બ્રહ્માંડમાં બનતી અસાધારણ ઘટનાઓની સૌથી અદભૂત અને સમૃદ્ધ દુનિયા ખોલી. માઇક્રોસ્કોપની શોધે જીવવિજ્ઞાનમાં ક્રાંતિ લાવી. ફોટોગ્રાફીએ વિજ્ઞાનની લગભગ તમામ શાખાઓને મદદ કરી છે અને મદદ કરવાનું ચાલુ રાખ્યું છે. એક આવશ્યક તત્વોવૈજ્ઞાનિક સાધનો એક લેન્સ છે. તેના વિના માઇક્રોસ્કોપ, ટેલિસ્કોપ, સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ, કેમેરા, સિનેમા, ટેલિવિઝન વગેરે ન હોત. ત્યાં કોઈ ચશ્મા નહીં હોય, અને 50 થી વધુ લોકો વાંચવામાં અસમર્થ હશે અને ઘણી નોકરીઓ કરી શકશે જેને દ્રષ્ટિની જરૂર છે.

ભૌતિક ઓપ્ટિક્સ દ્વારા અભ્યાસ કરાયેલી ઘટનાઓની શ્રેણી ખૂબ વ્યાપક છે. ઓપ્ટિકલ અસાધારણ ઘટના ભૌતિકશાસ્ત્રની અન્ય શાખાઓમાં અભ્યાસ કરવામાં આવતી ઘટનાઓ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, અને ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિઓસંશોધન સૌથી સૂક્ષ્મ અને સચોટ છે. તેથી, તે આશ્ચર્યજનક નથી કે લાંબા સમય સુધી ઓપ્ટિક્સે ઘણા મૂળભૂત અભ્યાસો અને મૂળભૂત ભૌતિક દૃશ્યોના વિકાસમાં અગ્રણી ભૂમિકા ભજવી હતી. તે કહેવું પૂરતું છે કે બંને મુખ્ય ભૌતિક સિદ્ધાંતોછેલ્લી સદી - સાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત અને ક્વોન્ટમનો સિદ્ધાંત - ઓપ્ટિકલ સંશોધનના આધારે ઉદ્દભવ્યો અને મોટાભાગે વિકસિત થયો. લેસરોની શોધે માત્ર ઓપ્ટિક્સમાં જ નહીં, પણ તેની એપ્લિકેશનમાં પણ વિશાળ નવી શક્યતાઓ ખોલી. વિવિધ ઉદ્યોગોવિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી.

સંદર્ભો.

1. આર્ટ્સબીશેવ એસ.એ. ભૌતિકશાસ્ત્ર - એમ.: મેડગીઝ, 1950. - 511 પૃષ્ઠ.

2. ઝ્દાનોવ એલ.એસ. ઝ્દાનોવ જી.એલ. માધ્યમિક શૈક્ષણિક સંસ્થાઓ માટે ભૌતિકશાસ્ત્ર - એમ.: નૌકા, 1981. - 560 પૃષ્ઠ.

3. લેન્ડસબર્ગ જી.એસ. ઓપ્ટિક્સ - એમ.: નૌકા, 1976. - 928 પૃષ્ઠ.

4. લેન્ડસબર્ગ જી.એસ. પ્રાથમિક ભૌતિકશાસ્ત્રની પાઠ્યપુસ્તક. - એમ.: નૌકા, 1986. - T.3. - 656 સે.

5. પ્રોખોરોવ એ.એમ. ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ, 1974. - T.18. - 632.

6. શિવુખિન ડી.વી. સામાન્ય અભ્યાસક્રમભૌતિકશાસ્ત્ર: ઓપ્ટિક્સ - એમ.: નૌકા, 1980. - 751 પૃષ્ઠ.

પ્રકાશની દખલગીરી- અવકાશમાં પ્રકાશ પ્રવાહના પુનઃવિતરણની ઘટના જ્યારે બે (અથવા અનેક) સુસંગત પ્રકાશ તરંગો સુપરઇમ્પોઝ કરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે મેક્સિમા કેટલાક સ્થળોએ દેખાય છે અને અન્યમાં તીવ્રતામાં લઘુત્તમ.

સુસંગતતરંગો કહેવામાં આવે છે જેના તબક્કામાં તફાવત અવકાશમાં અથવા સમયમાં બદલાતો નથી. તબક્કાના તફાવત માટે મહત્તમ તીવ્રતા માટેની સ્થિતિ;

ન્યૂનતમ સ્થિતિ સુસંગત પ્રકાશ તરંગો મેળવવા માટે, એક સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્સર્જિત તરંગને બે અથવા વધુ ભાગોમાં વિભાજીત કરવા માટે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે, વિવિધમાંથી પસાર થયા પછીઓપ્ટિકલ પાથ

એકબીજાને ઓવરલેપ કરો. ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. 1 n ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. 2 પાથ S 1 પસાર કર્યો, બીજો - રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા માધ્યમમાં

- પાથ S2. બિંદુ M પર તરંગો દ્વારા ઉત્તેજિત ઓસિલેશનનો તબક્કા તફાવત બરાબર છે ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે.આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશ તરંગના માર્ગની ભૌમિતિક લંબાઈ Sનું ઉત્પાદન અને અનુક્રમણિકા આ માધ્યમના રીફ્રેક્શનને ઓપ્ટિકલ પાથ લંબાઈ કહેવામાં આવે છેએલ  = (આ માધ્યમના રીફ્રેક્શનને ઓપ્ટિકલ પાથ લંબાઈ કહેવામાં આવે છે 2 – આ માધ્યમના રીફ્રેક્શનને ઓપ્ટિકલ પાથ લંબાઈ કહેવામાં આવે છે 1 , એ

) – તરંગો દ્વારા પસાર થતા માર્ગોની ઓપ્ટિકલ લંબાઈમાં તફાવત – તેને ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત કહેવામાં આવે છે. ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે /c=2v/c=2/ 0, જ્યાં  0 એ શૂન્યાવકાશમાં તરંગલંબાઈ છે.દખલગીરી મહત્તમ સ્થિતિ  = ± : ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે m : ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે = 0, 1, 2,...).

, ક્યાં (દખલગીરી ન્યૂનતમ શરત : ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે = 0, 1, 2,...).

: ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની અર્ધ-પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થતા ઓસિલેશન એન્ટિફેસમાં થશે, જ્યાં ( યંગ સ્લિટ્સમાંથી દખલગીરીનું નિરીક્ષણ કરતી વખતે રોશની મેક્સિમાની સ્થિતિ એક્સ મહત્તમ= ±t (/ l)  ડી : ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે, ક્યાં l- મહત્તમ ક્રમ, = ±t ( - સ્લોટ વચ્ચેનું અંતર, - સ્ક્રીનનું અંતર; ન્યૂનતમ x = ± (: ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે+1/2)(= ±t (/ l)  .

મિનિટ  - સ્ક્રીનનું અંતર; ન્યૂનતમ = (= ±t (/ l)  .

બે અડીને આવેલા મિનિમા વચ્ચેનું અંતર, જેને ઇન્ટરફેરન્સ ફ્રિન્જ પહોળાઈ કહેવાય છે, તે બરાબર છેદખલગીરીપાતળા માં:

ફિલ્મો

ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. – જ્યાંફિલ્મનું રીફ્રેક્શન, φ – પ્રકાશની ઘટનાનો કોણ. ±/2 શબ્દ અર્ધ-તરંગના નુકશાનને કારણે છે જ્યારે પ્રકાશ ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે. જો ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે.> ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. 0 (ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. 0 તે માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે જેમાં ફિલ્મ સ્થિત છે), તો પછી ફિલ્મની ઉપરની સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થવા પર અર્ધ-તરંગનું નુકસાન થશે, અને ઉપરોક્ત શબ્દમાં માઈનસ ચિહ્ન હશે, જો ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે.< ચોક્કસ બિંદુ O પર બે સુસંગત તરંગોમાં વિભાજન થવા દો. બિંદુ M સુધી, જ્યાં દખલગીરીની પેટર્ન જોવા મળે છે, ત્યાં પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકવાળા માધ્યમમાં એક તરંગ હોય છે. 0 , તો ફિલ્મની નીચેની સપાટી પર અર્ધ-તરંગનું નુકસાન થશે, અને /2 પાસે વત્તાનું ચિહ્ન હશે.

પ્રસારિત પ્રકાશમાં પરાવર્તિત અને હળવા ન્યૂટનના શ્યામ રિંગ્સની ત્રિજ્યા, જ્યાં m = 1, 2,.. - રિંગ નંબર, આર- લેન્સની વક્રતાની ત્રિજ્યા.

તરંગ વિવર્તન: સીમાઓની આસપાસ પ્રકાશ તરંગનું વળાંક અપારદર્શક સંસ્થાઓવિવિધ દિશાઓમાં ઊર્જાના પુનઃવિતરણમાં દખલગીરીની રચના સાથે.

હ્યુજેન્સ-ફ્રેસ્નેલ સિદ્ધાંત: વેવ ફ્રન્ટનો દરેક બિંદુ એ આપેલ માધ્યમની લાક્ષણિકતાની ઝડપે પ્રસરી રહેલા તરંગોનો સ્ત્રોત છે. આ તરંગોનું પરબિડીયું સમયની આગલી ક્ષણે તરંગની આગળની સ્થિતિ આપે છે. વેવ ફ્રન્ટ પરના તમામ બિંદુઓ સમાન આવર્તન અને સમાન તબક્કામાં ઓસીલેટ થાય છે અને તેથી, સુસંગત સ્ત્રોતોના સંગ્રહનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ગૌણ તરંગોના કંપનવિસ્તાર અને તબક્કાઓને ધ્યાનમાં લેવાથી આપણે અવકાશમાં કોઈપણ બિંદુએ પરિણામી તરંગનું કંપનવિસ્તાર શોધી શકીએ છીએ.

ફ્રેસ્નલ વિવર્તન(ગોળાકાર તરંગ આગળથી).

ફ્રેસ્નેલ ઝોન ત્રિજ્યા: , ક્યાં એ- સ્ત્રોતથી સ્ક્રીન સુધીનું અંતર, b- છિદ્ર સાથે સ્ક્રીનથી વિવર્તન અવલોકન સ્ક્રીન સુધીનું અંતર, : ઓપ્ટિકલ પાથ તફાવત તરંગોની પૂર્ણાંક સંખ્યા જેટલો છે અને બંને તરંગો દ્વારા બિંદુ M પર ઉત્તેજિત થનારી ઓસિલેશન સમાન તબક્કામાં થશે = 1,2,3...

જો ફ્રેસ્નલ ઝોનની એક સમાન સંખ્યા છિદ્રમાંથી પસાર થાય છે, તો વિવર્તન પેટર્નની મધ્યમાં એક શ્યામ સ્પોટ જોવામાં આવે છે, જો એક વિષમ સંખ્યા હોય, તો પછી એક પ્રકાશ સ્પોટ;

Fraunhofer વિવર્તન(સપાટ તરંગ આગળથી).

એક સ્લિટમાંથી વિવર્તન મિનિમા જોવા માટેની સ્થિતિ ( ટી = 1, 2, 3…).

વિવર્તન જાળી- સમયાંતરે પુનરાવર્તિત અસંગતતાઓની સિસ્ટમ.

જાળીનો સમયગાળોl - બે અડીને આવેલા સ્લિટ્સની અક્ષો વચ્ચેનું અંતર.

વિવર્તન જાળીમાંથી મુખ્ય વિવર્તન મેક્સિમા માટેની સ્થિતિ, ( ટી= 1, 2, 3…).

જાળીનું કોણીય વિક્ષેપ બરાબર છે

વિવર્તન જાળીનું રીઝોલ્યુશન અંતરાલ δλ નક્કી કરે છે કે જેના પર સ્પેક્ટ્રમ λ 1 અને λ 2 ની બે નજીકથી અંતરવાળી તરંગલંબાઇઓ અલગ રેખાઓ તરીકે જોવામાં આવે છે: , જ્યાં એન– વિવર્તન દરમિયાન પ્રકાશ પડે છે તેમાં ગ્રેટીંગ સ્લિટ્સની કુલ સંખ્યા.

ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ એ પ્રકાશ છે જેમાં પ્રકાશ વેક્ટરના ઓસિલેશનની દિશાઓ કોઈક રીતે ક્રમમાં હોય છે. લાઇટ વેક્ટરના ઓસિલેશનની દિશામાંથી પસાર થતું પ્લેન ઇ પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ તરંગ અને આ તરંગના પ્રસારની દિશાને ઓસિલેશનનું પ્લેન અને વેક્ટરના ઓસિલેશનનું પ્લેન કહેવામાં આવે છે. ધ્રુવીકરણનું વિમાન કહેવાય છે. પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ લાઇટ એ લંબગોળ ધ્રુવીકૃત પ્રકાશનો મર્યાદિત કેસ છે - પ્રકાશ જેના માટે વેક્ટર લાઇટ વેક્ટરના ઓસિલેશનની દિશામાંથી પસાર થતું પ્લેન (વેક્ટર પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ તરંગ અને આ તરંગના પ્રસારની દિશાને ઓસિલેશનનું પ્લેન અને વેક્ટરના ઓસિલેશનનું પ્લેન કહેવામાં આવે છે. ) સમય સાથે બદલાય છે જેથી તેનો અંત કિરણના લંબરૂપ સમતલમાં પડેલા લંબગોળનું વર્ણન કરે છે. જો ધ્રુવીકરણ અંડાકાર સીધી રેખામાં અધોગતિ પામે છે (તબક્કાના તફાવત સાથે , શૂન્ય બરાબરઅથવા ), તો પછી આપણે જો વર્તુળમાં (=±/2 અને ઉમેરાયેલ તરંગોના સમાન વિસ્તરણ સાથે), તો પછી આપણે વર્તુળમાં ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ;

ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી એ જથ્થો છે જ્યાં આઈમહત્તમ અને આઈન્યૂનતમ - વેક્ટર E ના બે પરસ્પર લંબ ઘટકોને અનુરૂપ મહત્તમ અને ન્યૂનતમ પ્રકાશની તીવ્રતા. માટે કુદરતી પ્રકાશ આઈમહત્તમ = આઈમિનિટ અને આર= 0, પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ માટે આઈમિનિટ = 0 અને આર = 1.

કાયદોમાલુસ: આઈ = આઈ 0 cos 2 , ક્યાં આઈ 0 - વિશ્લેષક પર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની ઘટનાની તીવ્રતા; α એ પોલરાઇઝર અને વિશ્લેષકના ટ્રાન્સમિશન પ્લેન વચ્ચેનો કોણ છે, આઈ- વિશ્લેષક છોડીને ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની તીવ્રતા.

જ્યારે tgi B = n 21 સંબંધને સંતોષતા કોણ પર ડાઇલેક્ટ્રિકની સપાટી પર પ્રકાશ ઘટના બને છે, જ્યાં n 21 એ પ્રથમની તુલનામાં બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, ત્યારે પ્રતિબિંબિત બીમ પ્લેન-પોલરાઇઝ્ડ હોય છે (માત્ર ઓસિલેશન લંબરૂપ હોય છે. ઘટનાના વિમાન સુધી). ઘટનાના ખૂણો i B (બ્રુસ્ટર એંગલ) પર રીફ્રેક્ટેડ બીમ મહત્તમ સુધી ધ્રુવીકરણ થાય છે, પરંતુ સંપૂર્ણ રીતે નહીં.

બ્રુસ્ટરનો કાયદો: i B + β = π/2, જ્યાં β એ રીફ્રેક્શનનો કોણ છે.

). આમાં, તેમજ આંતરશાખાકીય ક્ષેત્રોમાં, લાગુ ઓપ્ટિક્સની સિદ્ધિઓનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

પ્રકાશની પ્રકૃતિ

ઓપ્ટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની પ્રથમ શાખાઓમાંની એક હોવાનું બહાર આવ્યું છે જ્યાં પ્રકૃતિ વિશેના શાસ્ત્રીય વિચારોની મર્યાદાઓ જાહેર કરવામાં આવી હતી. પ્રકાશની દ્વિ પ્રકૃતિની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી:

• પ્રકાશનો તરંગ સિદ્ધાંત, હ્યુજેન્સમાંથી ઉદ્દભવે છે (“ પ્રકાશ પર ગ્રંથ"; 1690). એવું માનવામાં આવે છે કે કિરણોત્સર્ગ ઊર્જાના અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં સંક્રમણની ગેરહાજરીમાં, આ તરંગો એકબીજાને આ અર્થમાં અસર કરતા નથી કે, અવકાશના ચોક્કસ પ્રદેશમાં દખલગીરીની ઘટનાને કારણે, તરંગો બદલાયા વિના વધુ પ્રસાર કરવાનું ચાલુ રાખે છે. તેની લાક્ષણિકતાઓ. તરંગ સિદ્ધાંત ઇલેક્ટ્રો ચુંબકીય વિકિરણમેક્સવેલના સમીકરણોના સ્વરૂપમાં મેક્સવેલના કાર્યોમાં તેનું સૈદ્ધાંતિક વર્ણન મળ્યું. તરંગ તરીકે પ્રકાશના વિચારનો ઉપયોગ દખલગીરી અને વિવર્તન સાથે સંકળાયેલી ઘટનાઓને સમજાવવાનું શક્ય બનાવે છે, જેમાં પ્રકાશ ક્ષેત્રની રચના (ઇમેજિંગ અને હોલોગ્રાફી)નો સમાવેશ થાય છે.
• પ્રકાશનો કોર્પસ્ક્યુલર સિદ્ધાંત, ન્યુટનથી ઉદ્દભવે છે (((lang-en| ઓપ્ટિક્સ"; 1704), પ્રકાશને કણોના પ્રવાહ તરીકે માને છે - પ્રકાશ અથવા ફોટોનનો જથ્થો. પ્લાન્કના વિચાર અનુસાર, કોઈપણ કિરણોત્સર્ગ સ્પષ્ટ રીતે થાય છે, અને ઊર્જાના લઘુત્તમ ભાગ (ફોટન ઊર્જા)નું મૂલ્ય હોય છે. ε = h ν (\displaystyle \varepsilon =h\nu ), જ્યાં આવર્તન ν (\પ્રદર્શન શૈલી \nu )ઉત્સર્જિત પ્રકાશની આવર્તનને અનુરૂપ છે, અને h (\displaystyle h)- પ્લાન્ક સતત. કણોના પ્રવાહ તરીકે પ્રકાશ વિશેના વિચારોનો ઉપયોગ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસરની ઘટના અને રેડિયેશનના સિદ્ધાંતના નિયમોને સમજાવે છે.

પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ

પ્રકાશ તરંગલંબાઇ λ (\Displaystyle \lambda)માધ્યમમાં તરંગોના પ્રસારની ઝડપ પર આધાર રાખે છે v (\Displaystyle v)અને તે અને આવર્તન સાથે સંબંધિત છે ν (\પ્રદર્શન શૈલી \nu )ગુણોત્તર

જ્યાં n (\Displaystyle n)- માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ. સામાન્ય રીતે, માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તરંગલંબાઇનું કાર્ય છે: n = n (λ) (\displaystyle n=n(\lambda)). તરંગલંબાઇ પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન પ્રકાશ વિખેરવાની ઘટનાના સ્વરૂપમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે.

પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ છે:

પ્રકાશની ગતિ

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સાર્વત્રિક ખ્યાલ એ પ્રકાશની ગતિ છે c (\Displaystyle c). શૂન્યાવકાશમાં તેનું મૂલ્ય માત્ર પ્રચારની મહત્તમ ગતિને જ રજૂ કરતું નથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોકોઈપણ આવર્તન, પણ સામાન્ય રીતે માહિતીના પ્રચારની મહત્તમ ઝડપ અથવા ભૌતિક વસ્તુઓ પરની કોઈપણ અસર. જ્યારે પ્રકાશ પ્રસારિત થાય છે વિવિધ વાતાવરણપ્રકાશની તબક્કાની ગતિ v (\Displaystyle v)સામાન્ય રીતે ઘટે છે: v = c/n (\displaystyle v=c/n), ક્યાં n (\Displaystyle n)માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, જે તેના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને દર્શાવે છે અને પ્રકાશની આવર્તન પર આધાર રાખે છે: n = n (ν) (\Displaystyle n=n(\nu)). વિસંગત પ્રકાશ વિક્ષેપના ક્ષેત્રમાં, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એકતા કરતા ઓછો હોઈ શકે છે, અને તબક્કાની ઝડપવધુ પ્રકાશ c (\Displaystyle c). છેલ્લું નિવેદન સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતનો વિરોધાભાસ કરતું નથી, કારણ કે પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને માહિતીનું પ્રસારણ તબક્કાની ગતિએ થતું નથી, પરંતુ, નિયમ તરીકે, જૂથ ગતિએ થાય છે.

અન્ય શ્રેણીના ઓપ્ટિક્સ

ઓપ્ટિક્સ વિભાગો

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ (બીમ ઓપ્ટિક્સ) પ્રકાશની પ્રકૃતિના મુદ્દાને સંબોધિત કરતું નથી, પરંતુ તે તેના પ્રચારના પ્રયોગમૂલક નિયમો પર આધારિત છે. કેન્દ્રીય ખ્યાલભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ, જેની મદદથી પ્રકાશના પ્રસારનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે, તે એક પ્રકાશ કિરણ છે, જે એક રેખા છે જેની સાથે પ્રકાશ ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે. સજાતીય માં ઓપ્ટિકલ પર્યાવરણપ્રકાશ કિરણો સીધી રેખાઓ છે.

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સે વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રકાશના પસાર થવા દરમિયાન જોવા મળેલી ઘણી ઘટનાઓને સફળતાપૂર્વક સમજાવવાનું શક્ય બનાવ્યું છે. આવી ઘટનાઓમાં, ઉદાહરણ તરીકે, પૃથ્વીના વાતાવરણમાં કિરણોનું વળાંક, મેઘધનુષ્ય અને મૃગજળની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સ તમને છબીઓ બનાવવા માટેના દાખલાઓ અને નિયમોનો અભ્યાસ અને નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. તેની પદ્ધતિઓ વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોની ગણતરી અને ડિઝાઇનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

તે જ સમયે, ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સના અંદાજમાં પ્રકાશના વિવર્તન, દખલ અને ધ્રુવીકરણ જેવી ઘણી મહત્વપૂર્ણ ઓપ્ટિકલ અસરોના મૂળને સમજાવવું અશક્ય છે.

પેરાક્સિયલ અંદાજ

ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સમાં આગળનું સરળીકરણ પેરાક્સિયલ એપ્રોક્સિમેશન અથવા "સ્મોલ એન્ગલ એપ્રોક્સિમેશન" છે. ગાણિતિક રીતે, બીમની વર્તણૂક રેખીય બને છે, જે ઓપ્ટિકલ ઘટકોને સરળ મેટ્રિસિસ દ્વારા રજૂ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ગૌસિયન ઓપ્ટિક્સ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સના પ્રથમ-ક્રમના ગુણધર્મો શોધવાનું શક્ય બનાવે છે.

ગૌસીયન બીમ પ્રસરણ એ પેરાક્સિયલ ઓપ્ટિક્સનું વિસ્તરણ છે જે કિરણોના વર્તનના વધુ સચોટ મોડેલનું વર્ણન કરે છે. પેરાક્સિયલ અંદાજ અને વિવર્તનની ઘટનાનો ઉપયોગ કરીને, પદ્ધતિઓનો આ સમૂહ અંતર સાથે પ્રકાશ બીમના વિસ્તરણ અને પ્રકાશ બીમને કેન્દ્રિત કરી શકાય તેવા પ્રકાશ સ્થળના લઘુત્તમ કદનું વર્ણન કરે છે. આમ, આ મોડેલ ભૌમિતિક અને ભૌતિક ઓપ્ટિક્સ વચ્ચે મધ્યવર્તી છે.

વાર્તા

હ્યુજેન્સની કૃતિઓ "વેવ થિયરી ઓફ લાઇટ", જે ન્યુટનના મૂળભૂત કાર્યોના પ્રભાવ હેઠળ લખવામાં આવી હતી અને બાદમાં "ઓપ્ટિક્સ" માં સમાવવામાં આવી હતી, તેનો તેમના સમકાલીન લોકો પર ઘણો પ્રભાવ હતો. ખરેખર, હૂકના રંગ સિદ્ધાંતના અનુયાયી હોવાને કારણે, ન્યૂટનના કાર્ય પછી, તેમની પ્રાયોગિક બાજુની પ્રશંસા કરતા, પરંતુ તેમના સૈદ્ધાંતિક અર્થઘટનને શેર ન કરતા, તે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે "રંગોની આ વિવિધતાને સમજાવવામાં મુશ્કેલીને કારણે રંગની ઘટના ખૂબ જ રહસ્યમય રહે છે. કોઈપણ ભૌતિક મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કરીને." તેથી, તેમણે તેમના ગ્રંથમાં રંગોના મુદ્દાને બિલકુલ ધ્યાનમાં ન લેવાનું સૌથી યોગ્ય માન્યું.

તેમના ટૂંકા ગ્રંથમાં, તેમણે પ્રકાશના રેક્ટીલીનિયર પ્રચારને ધ્યાનમાં લેનારા પ્રથમ હતા, બીજા ભાગમાં - પ્રતિબિંબ, ત્રીજામાં - રીફ્રેક્શન, ચોથા ભાગમાં - વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન, પાંચમામાં -

પૂર્વે 5મી સદીમાં રહેતા પ્રાચીન વૈજ્ઞાનિકોએ સૂચવ્યું હતું કે પ્રકૃતિ અને આ વિશ્વની દરેક વસ્તુ શરતી છે, અને માત્ર અણુઓ અને ખાલીપણાને વાસ્તવિકતા કહી શકાય. આજની તારીખે, મહત્વપૂર્ણ ઐતિહાસિક દસ્તાવેજો સાચવવામાં આવ્યા છે જે ચોક્કસ કણોના સતત પ્રવાહ તરીકે પ્રકાશની રચનાની વિભાવનાની પુષ્ટિ કરે છે. ભૌતિક ગુણધર્મો. જો કે, "ઓપ્ટિક્સ" શબ્દ પોતે ખૂબ પછીથી દેખાશે. ડેમોક્રિટસ અને યુક્લિડ જેવા ફિલસૂફોના બીજ, પૃથ્વી પર બનતી તમામ પ્રક્રિયાઓની રચનાને સમજતી વખતે વાવેલા, અંકુરિત થયા છે. માત્ર 19મી સદીની શરૂઆતમાં જ શાસ્ત્રીય ઓપ્ટિક્સ તેના હસ્તગત કરવામાં સક્ષમ હતું લાક્ષણિક લક્ષણો, આધુનિક વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઓળખી શકાય છે, અને સંપૂર્ણ વિકસિત વિજ્ઞાન તરીકે દેખાય છે.

વ્યાખ્યા 1

ઓપ્ટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની એક વિશાળ શાખા છે જે દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમમાં શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસાર સાથે સાથે તેની નજીકની શ્રેણીઓ સાથે સીધી રીતે સંબંધિત ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરે છે અને તેને ધ્યાનમાં લે છે.

આ વિભાગનું મુખ્ય વર્ગીકરણ પ્રકાશની વિશિષ્ટ રચનાના સિદ્ધાંતના ઐતિહાસિક વિકાસને અનુરૂપ છે:

• ભૌમિતિક - 3જી સદી બીસી (યુક્લિડ);
• ભૌતિક - 17 મી સદી (હ્યુજેન્સ);
• ક્વોન્ટમ - 20મી સદી (પ્લાન્ક).

ઓપ્ટિક્સ પ્રકાશ રીફ્રેક્શનના ગુણધર્મોને સંપૂર્ણપણે લાક્ષણિકતા આપે છે અને આ મુદ્દા સાથે સીધી રીતે સંબંધિત ઘટનાઓ સમજાવે છે. ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની પદ્ધતિઓ અને સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ ભૌતિકશાસ્ત્ર, ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ અને દવા (ખાસ કરીને નેત્રરોગવિજ્ઞાન) સહિત ઘણી લાગુ શાખાઓમાં થાય છે. આમાં, તેમજ આંતરશાખાકીય ક્ષેત્રોમાં, લાગુ ઓપ્ટિક્સની સિદ્ધિઓ અત્યંત લોકપ્રિય છે, જે ચોકસાઇ મિકેનિક્સ સાથે, ઓપ્ટિકલ-મિકેનિકલ ઉદ્યોગ માટે મજબૂત પાયો બનાવે છે.

પ્રકાશની પ્રકૃતિ

ઓપ્ટિક્સને ભૌતિકશાસ્ત્રની પ્રથમ અને મુખ્ય શાખાઓમાંની એક ગણવામાં આવે છે, જ્યાં પ્રકૃતિ વિશેના પ્રાચીન વિચારોની મર્યાદાઓ રજૂ કરવામાં આવી હતી.

પરિણામે, વૈજ્ઞાનિકો દ્વૈતતા સ્થાપિત કરવા સક્ષમ હતા કુદરતી ઘટનાઅને પ્રકાશ:

• પ્રકાશની કોર્પસ્ક્યુલર પૂર્વધારણા, ન્યૂટનમાંથી ઉદ્દભવેલી, આ પ્રક્રિયાનો પ્રવાહ તરીકે અભ્યાસ કરે છે પ્રાથમિક કણો-ફોટોન્સ, જ્યાં સંપૂર્ણપણે કોઈપણ કિરણોત્સર્ગ સ્પષ્ટ રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે, અને આપેલ ઊર્જાની શક્તિનો લઘુત્તમ ભાગ ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તીવ્રતાને અનુરૂપ આવર્તન અને તીવ્રતા ધરાવે છે;
• પ્રકાશનો તરંગ સિદ્ધાંત, હ્યુજેન્સમાંથી ઉદ્ભવે છે, પ્રકાશની વિભાવનાને સમાંતર મોનોક્રોમેટિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સમૂહ તરીકે સૂચવે છે જે ઓપ્ટિકલ ઘટનામાં જોવા મળે છે અને આ તરંગોની ક્રિયાઓના પરિણામે રજૂ થાય છે.

પ્રકાશના આવા ગુણધર્મો સાથે, અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રેડિયેશનના બળ અને ઊર્જાના સંક્રમણની ગેરહાજરી સંપૂર્ણપણે સામાન્ય પ્રક્રિયા માનવામાં આવે છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો દખલગીરીની ઘટનાના અવકાશી વાતાવરણમાં એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી, કારણ કે પ્રકાશની અસરો ચાલુ રહે છે. તેમની વિશિષ્ટતા બદલ્યા વિના પ્રચાર કરવા માટે.

વિદ્યુત અને ચુંબકીય કિરણોત્સર્ગના તરંગો અને કોર્પસ્ક્યુલર પૂર્વધારણાઓને તેમની એપ્લિકેશન મળી છે વૈજ્ઞાનિક કાર્યોમેક્સવેલ સમીકરણોના રૂપમાં.

સતત ફરતા તરંગ તરીકે પ્રકાશની આ નવી વિભાવના બંધારણ સહિત વિવર્તન અને દખલ સાથે સંકળાયેલ પ્રક્રિયાઓને સમજાવવાનું શક્ય બનાવે છે. પ્રકાશ ક્ષેત્ર.

પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ

પ્રકાશ તરંગની લંબાઈ $\lambda$ અવકાશી માધ્યમ $v$ માં આ ઘટનાના પ્રસારની એકંદર ઝડપ પર સીધો આધાર રાખે છે અને નીચેના સંબંધ દ્વારા આવર્તન $\nu$ સાથે સંબંધિત છે:

$\lambda = \frac(v)(\nu)=\frac (c)(n\nu)$

જ્યાં $n$ એ માધ્યમનું રીફ્રેક્ટિવ પેરામીટર છે. સામાન્ય રીતે, આ સૂચક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગલંબાઇનું મૂળભૂત કાર્ય છે: $n=n(\lambda)$.

પર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન તરંગલંબાઇપ્રકાશના વ્યવસ્થિત વિક્ષેપની ઘટનાના સ્વરૂપમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સાર્વત્રિક અને હજુ પણ ઓછા અભ્યાસ કરાયેલ ખ્યાલ એ પ્રકાશની ગતિ છે $c$. હર વિશેષ અર્થસંપૂર્ણ શૂન્યતા માત્ર રજૂ કરે છે મહત્તમ ઝડપશક્તિશાળીનો પ્રસાર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફ્રીક્વન્સીઝ, તેમજ માહિતીના પ્રસારની મહત્તમ તીવ્રતા અથવા ભૌતિક વસ્તુઓ પર અન્ય ભૌતિક અસર. જેમ જેમ પ્રકાશ પ્રવાહની હિલચાલ વિવિધ વિસ્તારોમાં વધે છે તેમ, પ્રકાશની પ્રારંભિક ગતિ $v$ ઘણી વખત ઘટતી જાય છે: $v = \frac (c)(n)$.

પ્રકાશની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે:

• સ્પેક્ટ્રલ અને જટિલ રચના પ્રકાશ તરંગલંબાઇના સ્કેલ દ્વારા નિર્ધારિત;
• ધ્રુવીકરણ, જે અવકાશી વાતાવરણમાં સામાન્ય ફેરફાર દ્વારા નક્કી થાય છે ઇલેક્ટ્રિક વેક્ટરતરંગ પ્રચાર દ્વારા;
• લાઇટ બીમના પ્રસારની દિશા, જે બાયફ્રિંજન્સ પ્રક્રિયાની ગેરહાજરીમાં વેવ ફ્રન્ટ સાથે સુસંગત હોવી જોઈએ.

ક્વોન્ટમ અને ફિઝિયોલોજિકલ ઓપ્ટિક્સ

આઈડિયા વિગતવાર વર્ણન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રક્વોન્ટાની મદદથી 20મી સદીની શરૂઆતમાં દેખાયો, અને મેક્સ પ્લાન્ક દ્વારા અવાજ આપવામાં આવ્યો. વૈજ્ઞાનિકોએ સૂચવ્યું છે કે પ્રકાશનું સતત ઉત્સર્જન ચોક્કસ કણો - ક્વોન્ટા દ્વારા થાય છે. 30 વર્ષ પછી, તે સાબિત થયું કે પ્રકાશ માત્ર આંશિક રીતે અને સમાંતર રીતે ઉત્સર્જિત થતો નથી, પણ શોષાય છે.

આનાથી આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનને પ્રકાશની અલગ રચના નક્કી કરવાની તક મળી. આજકાલ, વૈજ્ઞાનિકો પ્રકાશ ક્વોન્ટા ફોટોન કહે છે, અને પ્રવાહ પોતે તત્વોના અભિન્ન જૂથ તરીકે ગણવામાં આવે છે. આમ, ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સમાં, પ્રકાશને એક જ સમયે કણોના પ્રવાહ તરીકે અને તરંગો તરીકે ગણવામાં આવે છે, કારણ કે હસ્તક્ષેપ અને વિવર્તન જેવી પ્રક્રિયાઓ ફોટોનના એક પ્રવાહ દ્વારા સમજાવી શકાતી નથી.

20મી સદીના મધ્યમાં સંશોધન પ્રવૃત્તિઓબ્રાઉન-ટ્વીસ, ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સના ઉપયોગના ક્ષેત્રને વધુ સચોટ રીતે નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. વૈજ્ઞાનિકના કાર્યએ સાબિત કર્યું છે કે ચોક્કસ સંખ્યામાં પ્રકાશ સ્ત્રોતો કે જે બે ફોટોડિટેક્ટરને ફોટોન ઉત્સર્જન કરે છે અને સતત સપ્લાય કરે છે. બીપતત્વોની નોંધણી વિશે, ઉપકરણોને એકસાથે કાર્ય કરી શકે છે.

બિન-શાસ્ત્રીય પ્રકાશના વ્યવહારિક ઉપયોગની રજૂઆતથી સંશોધકોને અવિશ્વસનીય પરિણામો પ્રાપ્ત થયા છે. આ સંદર્ભમાં, ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સ એક અનન્ય રજૂ કરે છે આધુનિક દિશાસંશોધન અને એપ્લિકેશન માટે પ્રચંડ સંભાવના સાથે.

નોંધ 1

આધુનિક ઓપ્ટિક્સ લાંબા સમયથી ઘણા ક્ષેત્રોનો સમાવેશ કરે છે વૈજ્ઞાનિક વિશ્વઅને વિકાસ કે જે માંગમાં છે અને લોકપ્રિય છે.

ઓપ્ટિકલ સાયન્સના આ ક્ષેત્રો અન્ય ક્ષેત્રો સહિત પ્રકાશના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અથવા ક્વોન્ટમ ગુણધર્મો સાથે સીધા સંબંધિત છે.

વ્યાખ્યા 2

ફિઝિયોલોજિકલ ઓપ્ટિક્સ - નવું આંતરશાખાકીય વિજ્ઞાન, અભ્યાસ દ્રશ્ય દ્રષ્ટિબાયોકેમિસ્ટ્રી, બાયોફિઝિક્સ અને સાયકોલોજી પર પ્રકાશ અને સંયોજન માહિતી.

ઓપ્ટિક્સના તમામ નિયમોને ધ્યાનમાં લેતા, આ વિભાગવિજ્ઞાન આ વિજ્ઞાન પર આધારિત છે અને તેમાં વિશેષ છે વ્યવહારુ દિશા. દ્રશ્ય ઉપકરણના ઘટકોની તપાસ કરવામાં આવે છે, અને ખાસ ધ્યાન પણ આપવામાં આવે છે અનન્ય ઘટના, જેમ કે, ઓપ્ટિકલ ભ્રમણાઅને આભાસ. આ ક્ષેત્રમાં કામના પરિણામોનો ઉપયોગ શરીરવિજ્ઞાન, દવા, ઓપ્ટિકલ એન્જિનિયરિંગ અને ફિલ્મ ઉદ્યોગમાં થાય છે.

આજે, ઓપ્ટિક્સ શબ્દનો ઉપયોગ સ્ટોરના નામ તરીકે વધુ વખત થાય છે. સ્વાભાવિક રીતે, આવા વિશિષ્ટ બિંદુઓ પર વિવિધ તકનીકી ઓપ્ટિક્સ ઉપકરણો ખરીદવાનું શક્ય છે - લેન્સ, ચશ્મા, દ્રષ્ટિ-રક્ષણ પદ્ધતિઓ. આ તબક્કે, સ્ટોર્સ પાસે આધુનિક સાધનો છે જે તેમને સાઇટ પર દ્રશ્ય ઉગ્રતાને ચોક્કસપણે નિર્ધારિત કરવા તેમજ સ્થાપિત કરવા દે છે. હાલની સમસ્યાઓઅને તેમને દૂર કરવાની રીતો.