પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા શું છે? ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સના મૂળભૂત નિયમો

એક કિરણ A ને અમુક આદર્શ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ પર પડવા દો અને તેમાંથી અનુરૂપ કિરણ B બહાર આવવા દો, જો આપણે B તરફ એક નવું કિરણ મોકલીએ, તો અમે સિસ્ટમ છોડીને A તરફ જતા એક નવું કિરણ મેળવીએ છીએ.

પ્રકાશ પ્રચારની સીધીતાનો કાયદો

સજાતીય માધ્યમમાં, પ્રકાશ સીધી રેખામાં પ્રવાસ કરે છે.

આંખમાં પ્રવેશતા કિરણોની સાતત્ય સાથે, અમે પ્રકાશ સ્ત્રોત અથવા એક પદાર્થ કે જેમાંથી પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ પડતો હોય તે અનુભવીએ છીએ. આ કાયદો ભૌમિતિક પડછાયાઓની રચના અને પિનહોલ કેમેરા (નાના છિદ્ર સાથે લેન્સલેસ કેમેરા) સાથે ફોટોગ્રાફી સમજાવે છે.

પ્રતિબિંબના નિયમો

1. ઘટના બીમ, ઘટનાના બિંદુ પર બે માધ્યમોની સીમાને લંબરૂપ છે, અને પ્રતિબિંબિત બીમ સમાન વિમાનમાં રહે છે. હકીકત એ છે કે સૂચિબદ્ધ રેખાઓમાંથી બે એક જ સમતલમાં આવેલી છે તે કાયદો નથી, કારણ કે કોઈપણ બે છેદતી રેખાઓ આ ભૌમિતિક સ્થિતિને સંતોષે છે. કાયદાની ભૌતિક સામગ્રી ત્રીજી સીધી રેખા અને સમાન પ્લેન શોધવાનું છે. પરિણામે, ઘટનાના ખૂણા અને પ્રતિબિંબ ઘટનાના ખૂણામાં રહે છે.

2. ઘટનાનો ખૂણો પ્રતિબિંબના ખૂણા જેટલો છે (આપના કોણને મનસ્વી રીતે બદલીને, આપણે પ્રતિબિંબના ખૂણામાં સમાન ફેરફાર મેળવીએ છીએ): i = j

ત્યાં સ્પેક્યુલર અને પ્રસરેલા પ્રતિબિંબ છે. સ્પેક્યુલર પ્રતિબિંબ એ એક પ્રતિબિંબ છે જેમાં સપાટી પર પ્રકાશ કિરણોની ઘટનાનો સમાંતર બીમ સમાંતર રહે છે (ફિગ. 2). પ્રસરેલું પ્રતિબિંબ એ એક પ્રતિબિંબ છે જેમાં ઘટના સમાંતર બીમ વેરવિખેર થાય છે

રીફ્રેક્શનના નિયમો

1. આકસ્મિક કિરણ, ઘટનાના બિંદુ પર બે માધ્યમોની સીમાને લંબરૂપ છે, અને વક્રીવર્તિત કિરણ એક જ સમતલમાં સ્થિત છે (પ્રતિબિંબના પ્રથમ નિયમની જેમ, આ કાયદાનો અર્થ એ છે કે સૂચિબદ્ધ સીધોનો ત્રીજો રેખાઓ પ્લેનમાં પડી, જેની સ્થિતિ પ્રથમ બે દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે આ ઘટનાનું વિમાન છે).

2. આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તનના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર એ મીડિયાની આપેલ જોડી માટે સતત મૂલ્ય છે (એટલે ​​​​કે, તે ઘટનાના કોણમાં મનસ્વી ફેરફાર સાથે બદલાતું નથી અને તેને અનુરૂપ રીફ્રેક્શનના કોણમાં ફેરફાર). આ સ્થિરાંકને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવામાં આવે છે ( n 21) પ્રથમની તુલનામાં બીજું વાતાવરણ:

લેન્સ- પારદર્શક શરીરને સીમાંકિત કરતી બે, મોટેભાગે ગોળાકાર, રીફ્રેક્ટિવ સપાટીઓની સિસ્ટમ. સામાન્ય રીતે લેન્સ કાચના બનેલા હોય છે.

કન્વર્જિંગ અને ડાયવર્જિંગ લેન્સ:

લેન્સ એ બે ગોળાકાર સપાટીઓથી બંધાયેલું પારદર્શક શરીર છે. જો ગોળાકાર સપાટીઓની વક્રતાની ત્રિજ્યાની તુલનામાં લેન્સની જાડાઈ નાની હોય, તો લેન્સને પાતળા કહેવામાં આવે છે.

લેન્સ લગભગ તમામ ઓપ્ટિકલ સાધનોનો ભાગ છે. લેન્સ કાં તો કન્વર્જિંગ અથવા ડાયવર્જિંગ છે. મધ્યમાં કન્વર્જિંગ લેન્સ કિનારીઓ કરતાં વધુ જાડા હોય છે, તેનાથી વિપરીત, ડાઇવર્જિંગ લેન્સ મધ્ય ભાગમાં પાતળો હોય છે.

કેમેરા સાથેફોટોગ્રાફ્સ લેવા માટેનું ઉપકરણ કહેવાય છે - ફોટોગ્રાફિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને છબી મેળવવાની પ્રથમ પ્રક્રિયા.

કેમેરાના મુખ્ય ભાગો:
1) ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મ;
2) શરીર;
3) શટર;
4) લેન્સ;
5) ડાયાફ્રેમ.

સામાન્ય રીતે SLR ડિજિટલ કેમેરા ઉપકરણપ્રકાશ લેન્સમાંથી પસાર થાય છે ડિજિટલ SLR કેમેરામાં મિરર્સ, પ્રતિબિંબિત થાય છે અને તેને વ્યુફાઈન્ડર પર રીડાયરેક્ટ કરવા માટે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે. માહિતી પ્રદર્શન ઇમેજમાં વધારાની ફ્રેમ અને એક્સપોઝર માહિતી ઉમેરે છે.
આ ક્ષણે જ્યારે ફોટોગ્રાફી થાય છે, ત્યારે કેમેરા ઉપકરણનો અરીસો (ઇમેજમાં નંબર 6) વધે છે, અને કેમેરાનું શટર ખુલે છે. આ ક્ષણે, પ્રકાશ સીધા કેમેરા મેટ્રિક્સ પર પડે છે અને ફ્રેમ ખુલ્લી થાય છે - ફોટોગ્રાફિંગ થાય છે. પછી શટર બંધ થાય છે, અરીસો પાછો નીચે જાય છે, અને કૅમેરો આગામી શૉટ માટે તૈયાર છે. તે સમજવું જરૂરી છે કે અંદરની આ આખી જટિલ પ્રક્રિયા સ્પ્લિટ સેકન્ડમાં થાય છે. આ છે SLR ડિજિટલ કેમેરા ઉપકરણ.

પ્રકાશ છિદ્રમાંથી પસાર થાય છે, માપવામાં આવે છે અને અંદરના પ્રકાશસંવેદનશીલ તત્વને અથડાવે છે કેમેરા ઉપકરણો. પછી તે ફિલ્મ કેમેરા હોય કે ડિજિટલ SLR કેમેરા.

માનવ આંખ એ એક જટિલ ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ છે જેમાં કોર્નિયા, અગ્રવર્તી ચેમ્બર, લેન્સ અને વિટ્રીયસ બોડીનો સમાવેશ થાય છે. આંખની પ્રત્યાવર્તન શક્તિ કોર્નિયાની અગ્રવર્તી સપાટીની વક્રતાની ત્રિજ્યા, લેન્સની અગ્રવર્તી અને પશ્ચાદવર્તી સપાટીઓ, તેમની વચ્ચેનું અંતર અને કોર્નિયા, લેન્સ, જલીય હ્યુમર અને વિટ્રીયસ બોડીના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો પર આધારિત છે. કોર્નિયાની પશ્ચાદવર્તી સપાટીની ઓપ્ટિકલ શક્તિને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી, કારણ કે કોર્નિયલ પેશીઓના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકો અને અગ્રવર્તી ચેમ્બરની ભેજ સમાન છે.

લગભગ, આપણે કહી શકીએ કે આંખની પ્રત્યાવર્તન સપાટીઓ ગોળાકાર છે અને તેમની ઓપ્ટિકલ અક્ષો એકરૂપ છે, એટલે કે આંખ એક કેન્દ્રિત સિસ્ટમ છે. વાસ્તવમાં, આંખની ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમમાં ઘણી ભૂલો છે. આમ, કોર્નિયા માત્ર મધ્ય ઝોનમાં ગોળાકાર હોય છે, લેન્સના બાહ્ય સ્તરોનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ આંતરિક સ્તરો કરતા ઓછો હોય છે, અને બે પરસ્પર લંબરૂપ વિમાનોમાં કિરણોના રીફ્રેક્શનની ડિગ્રી અસમાન હોય છે. વધુમાં, વિવિધ આંખોમાં ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે, અને તે નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે. આ બધું આંખના ઓપ્ટિકલ સ્થિરાંકોની ગણતરીને જટિલ બનાવે છે.

આંખની આવાસ- આંખની પ્રત્યાવર્તન શક્તિમાં ફેરફાર, વિવિધ અંતરે સ્થિત વસ્તુઓને સ્પષ્ટપણે જોવાની તેની ક્ષમતાને સુનિશ્ચિત કરે છે. આવાસની શારીરિક પદ્ધતિ એ છે કે જ્યારે આંખના સિલિરી સ્નાયુના તંતુઓ, ઓક્યુલોમોટર અને સહાનુભૂતિની ચેતા દ્વારા સંકોચાય છે, ત્યારે સિલિરી કમરપટ, જેના દ્વારા લેન્સ સિલિરી બોડી સાથે જોડાયેલ છે, આરામ કરે છે. તે જ સમયે, લેન્સ બેગનું તાણ ઘટે છે, અને તેના સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મોને લીધે તે વધુ બહિર્મુખ બને છે. સિલિરી સ્નાયુની છૂટછાટ લેન્સના સપાટ થવા તરફ દોરી જાય છે. સિલિરી બોડી અને લેન્સના વૃદ્ધત્વને કારણે બાળકો અને યુવાનોમાં સારી રીતે વિકસિત આંખની અનુકૂળ ક્ષમતા 40 વર્ષ પછી ઘટે છે. આ દૂરદર્શિતા, વાંચવામાં મુશ્કેલી, થાકની લાગણી અને આંખોમાં દુખાવો દ્વારા પ્રગટ થાય છે. જો વ્યક્તિએ તેના દ્રષ્ટિના ક્ષેત્રમાં વસ્તુઓને વધુ સારી રીતે તપાસવા માટે તેને પોતાની પાસેથી દૂર ખસેડવી હોય તો સમાવવાની ક્ષમતામાં ઘટાડો થવાની શંકા કરી શકાય છે.

અનુકૂલનઆંખો એ વિઝ્યુઅલ વિશ્લેષકની પ્રકાશ સંવેદનશીલતાને બદલીને વિવિધ પ્રકાશ પરિસ્થિતિઓમાં દ્રષ્ટિને અનુકૂલિત કરવાની પ્રક્રિયા છે. માનવ આંખમાં ખૂબ જ ઉચ્ચ અનુકૂલનક્ષમ ક્ષમતા હોય છે: રાત્રે આપણે તારાઓના પ્રકાશમાં અને દિવસ દરમિયાન સૂર્યના પ્રકાશમાં જોઈએ છીએ. રેટિના - સળિયાના પ્રકાશ-સંવેદનશીલ કોષોને કારણે આ શક્ય બને છે. સળિયામાં ખૂબ જ ઊંચી પ્રકાશ સંવેદનશીલતા હોય છે અને તે સાંજના સમયે અથવા રાત્રે વસ્તુઓનો ખ્યાલ આપે છે.

આ શબ્દના અન્ય અર્થો છે, જુઓ રેડિયેશન (અર્થો).

આયોનાઇઝિંગ રેડિયેશન - સૌથી સામાન્ય અર્થમાં - વિવિધ પ્રકારના માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ અને ભૌતિક ક્ષેત્રો જે દ્રવ્યને આયનીકરણ કરી શકે છે. સાંકડા અર્થમાં, આયનાઇઝિંગ કિરણોત્સર્ગમાં પ્રકાશની દૃશ્યમાન શ્રેણીમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ અને કિરણોત્સર્ગનો સમાવેશ થતો નથી, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં આયનાઇઝિંગ પણ હોઈ શકે છે. માઇક્રોવેવ અને રેડિયો રેન્જમાં રેડિયેશન આયનાઇઝિંગ નથી, કારણ કે તેની ઊર્જા જમીનની અવસ્થામાં અણુઓ અને પરમાણુઓને આયનીકરણ કરવા માટે પૂરતી નથી [બતાવો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની પ્રકૃતિ

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના સૌથી નોંધપાત્ર પ્રકારો છે:

શોર્ટ-વેવ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન (ઉચ્ચ ઊર્જા ફોટોન પ્રવાહ):

એક્સ-રે રેડિયેશન;

ગામા રેડિયેશન.

કણ પ્રવાહો:

બીટા કણો (ઇલેક્ટ્રોન અને પોઝીટ્રોન);

આલ્ફા કણો (હિલીયમ-4 અણુનું ન્યુક્લી);

ન્યુટ્રોન;

પ્રોટોન, અન્ય આયનો, મ્યુઓન, વગેરે;

વિભાજન ટુકડાઓ (અણુ વિભાજન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા ભારે આયનો).

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના સ્ત્રોતો

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના કુદરતી સ્ત્રોતો:

રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સનો સ્વયંસ્ફુરિત કિરણોત્સર્ગી સડો.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ, ઉદાહરણ તરીકે સૂર્યમાં.

ન્યુક્લિયસ અથવા ન્યુક્લિયર ફ્યુઝનમાં પ્રવેશતા ઉચ્ચ-ઉર્જા પ્રાથમિક કણોના પરિણામે પ્રેરિત પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ.

કોસ્મિક કિરણો.

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના કૃત્રિમ સ્ત્રોતો:

કૃત્રિમ રેડિઓન્યુક્લાઇડ્સ.

ન્યુક્લિયર રિએક્ટર.

પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર્સ (ચાર્જ્ડ કણોના પ્રવાહો તેમજ બ્રેમ્સસ્ટ્રાહલંગ ફોટોન રેડિયેશન પેદા કરે છે).

એક્સ-રે મશીન, પ્રવેગકના પ્રકાર તરીકે, બ્રેમ્સસ્ટ્રાહલંગ એક્સ-રે બનાવે છે.

[ફેરફાર કરો]

પ્રેરિત રેડિયોએક્ટિવિટી

ઇરેડિયેશન અને અનુરૂપ પ્રેરિત પરમાણુ પ્રતિક્રિયાના પરિણામે ઘણા સ્થિર અણુઓ અસ્થિર આઇસોટોપમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આવા ઇરેડિયેશનના પરિણામે, સ્થિર પદાર્થ કિરણોત્સર્ગી બને છે, અને ગૌણ આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનનો પ્રકાર પ્રારંભિક ઇરેડિયેશનથી અલગ હશે. આ અસર ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન પછી સૌથી વધુ સ્પષ્ટ રીતે પ્રગટ થાય છે.

[ફેરફાર કરો]

પરમાણુ પરિવર્તનની સાંકળ

પરમાણુ સડો અથવા ફ્યુઝનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, નવા ન્યુક્લાઇડ્સ બનાવવામાં આવે છે, જે અસ્થિર પણ હોઈ શકે છે. પરિણામે, પરમાણુ પરિવર્તનની સાંકળ થાય છે. દરેક રૂપાંતરની પોતાની સંભાવના અને આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનનો પોતાનો સમૂહ હોય છે. પરિણામે, કિરણોત્સર્ગી સ્ત્રોતમાંથી ઉત્સર્જનની તીવ્રતા અને પ્રકૃતિ સમય જતાં નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે.

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનનું માપન

[ફેરફાર કરો]

માપન પદ્ધતિઓ

આ પણ જુઓ: ડોસીમીટર

આ પણ જુઓ: પાર્ટિકલ ડિટેક્ટર

ગીગર કાઉન્ટર્સ પર આધારિત ડોસીમીટરનો ઉપયોગ ઘરગથ્થુ અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં રેડિયેશન સેન્સર તરીકે સૌથી વધુ વ્યાપકપણે થાય છે. ગીગર કાઉન્ટર એ ગેસ-ડિસ્ચાર્જ ઉપકરણ છે જેમાં રેડિયેશન દ્વારા ગેસનું આયનીકરણ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત થાય છે. એક નિયમ તરીકે, આવા ઉપકરણો ફક્ત ગામા રેડિયેશનને યોગ્ય રીતે શોધી કાઢે છે. કેટલાક ઉપકરણો વિશિષ્ટ ફિલ્ટરથી સજ્જ છે જે બ્રેમ્સસ્ટ્રાહલંગને કારણે બીટા રેડિયેશનને ગામા કિરણોમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ગીગર કાઉન્ટર્સ ઊર્જા દ્વારા રેડિયેશનને નબળી રીતે પસંદ કરે છે; આ માટે તેઓ અન્ય પ્રકારના ગેસ-ડિસ્ચાર્જ કાઉન્ટરનો ઉપયોગ કરે છે, જેને કહેવાતા છે. પ્રમાણસર કાઉન્ટર.

વિજ્ઞાનમાં સિન્ટિલેટરનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. આ ઉપકરણો ખાસ પદાર્થમાં રેડિયેશનને શોષીને કિરણોત્સર્ગ ઊર્જાને દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરે છે. પ્રકાશની ફ્લેશ ફોટોમલ્ટિપ્લાયર ટ્યુબ દ્વારા રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે. કિરણોત્સર્ગને ઊર્જા દ્વારા અલગ કરવામાં સિન્ટિલેટર સારા છે.

પ્રાથમિક કણોનો અભ્યાસ કરવા માટે, અન્ય ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે તેમને તેમના ગુણધર્મોનો વધુ સંપૂર્ણ અભ્યાસ કરવા દે છે, ઉદાહરણ તરીકે, બબલ ચેમ્બર, ક્લાઉડ ચેમ્બર.

[ફેરફાર કરો]

માપનના એકમો

દ્રવ્ય સાથે આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની અસરકારકતા કિરણોત્સર્ગના પ્રકાર, કણોની ઊર્જા અને ઇરેડિયેટેડ પદાર્થની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્રોસ સેક્શન પર આધારિત છે. પદાર્થ સાથે આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો:

લીનિયર એનર્જી ટ્રાન્સફર (LET), દ્રવ્યની એકમ ઘનતા પર પ્રતિ યુનિટ પાથ લંબાઈ માધ્યમમાં કેટલી ઉર્જા રેડિયેશન ટ્રાન્સફર થાય છે તે દર્શાવે છે.

રેડિયેશનની શોષિત માત્રા, જે દર્શાવે છે કે પદાર્થના એકમ સમૂહ દીઠ કેટલી રેડિયેશન ઊર્જા શોષાય છે.

ઈન્ટરનેશનલ સિસ્ટમ ઓફ યુનિટ્સ એસઆઈમાં, શોષિત માત્રાનું એકમ ગ્રે (ગ્રે, જી) છે, જે પદાર્થના 1 કિલો દળ દીઠ 1 J ની શોષિત ઉર્જાની સંખ્યાત્મક રીતે સમાન છે. કેટલીકવાર ત્યાં જૂની બિન-પ્રણાલીગત એકમ રેડ (અંગ્રેજી રેડ) હોય છે: પદાર્થના 1 ગ્રામ દીઠ 100 એર્ગની શોષિત ઊર્જાને અનુરૂપ માત્રા. 1 રેડ = 0.01 જી.

રેડિયેશનના એક્સપોઝર ડોઝનો જૂનો ખ્યાલ પણ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે - એક મૂલ્ય દર્શાવે છે કે હવાના એકમ વોલ્યુમમાં ચાર્જ ફોટોન (ગામા અથવા એક્સ-રે) રેડિયેશન શું બનાવે છે. આ હેતુ માટે, એક્સપોઝર ડોઝના બિન-પ્રણાલીગત એકમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે કરવામાં આવે છે, એક્સ-રે (પી, અંગ્રેજી રોન્ટજેન, આર): ફોટોન રેડિયેશનનો ડોઝ જે 1 યુનિટના ચાર્જ સાથે આયનો બનાવે છે. 1 cm³ હવામાં SGSE ((1/3)·10−9 coulomb) નો ચાર્જ. SI સિસ્ટમ કિલોગ્રામ દીઠ એકમ કુલમ્બનો ઉપયોગ કરે છે (C/kg, અંગ્રેજી C/kg): 1 C/kg = 3876 R; 1 P = 2.57976·10−4 C/kg.

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના કિરણોત્સર્ગી સ્ત્રોતની પ્રવૃત્તિને એકમ સમય દીઠ પરમાણુ ક્ષયની સરેરાશ સંખ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. અનુરૂપ SI એકમ બેકરેલ (Bq) પ્રતિ સેકન્ડે વિઘટનની સંખ્યા દર્શાવે છે. બિન-પ્રણાલીગત એકમ ક્યુરી (Ci, અંગ્રેજી Ci) પણ વપરાય છે. 1 Ci = 3.7·1010 Bq. આ એકમની મૂળ વ્યાખ્યા 1 ગ્રામ રેડિયમ-226 ની પ્રવૃત્તિને અનુરૂપ છે.

કોર્પસ્ક્યુલર આયનાઇઝિંગ રેડિયેશન પણ કણોની ગતિ ઊર્જા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ પરિમાણને માપવા માટે, સૌથી સામાન્ય બિન-સિસ્ટમ એકમ ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ (eV) છે. સામાન્ય રીતે, કિરણોત્સર્ગી સ્ત્રોત ચોક્કસ ઉર્જા સ્પેક્ટ્રમ સાથે કણો પેદા કરે છે. કિરણોત્સર્ગ સેન્સર પણ કણ ઊર્જા માટે અસમાન સંવેદનશીલતા ધરાવે છે.

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનના ભૌતિક ગુણધર્મો

આલ્ફા રેડિયેશન એ આલ્ફા કણોનો પ્રવાહ છે - હિલીયમ -4 ન્યુક્લી. કિરણોત્સર્ગી સડો દ્વારા ઉત્પાદિત આલ્ફા કણોને કાગળના ટુકડા દ્વારા સરળતાથી રોકી શકાય છે. બીટા રેડિયેશન એ બીટા સડો દ્વારા ઉત્પાદિત ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે; 1 MeV સુધીની ઉર્જાવાળા બીટા કણો સામે રક્ષણ આપવા માટે, થોડી મિલીમીટર જાડી એલ્યુમિનિયમ પ્લેટ પૂરતી છે. ગામા કિરણોત્સર્ગ વધુ ઘૂસી જાય છે કારણ કે તેમાં ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા ફોટોનનો સમાવેશ થાય છે જેનો કોઈ ચાર્જ નથી; ભારે તત્વો (સીસું, વગેરે) જે ઘણા સેમી જાડા સ્તરમાં MeV ફોટોનને શોષી લે છે તે રક્ષણ માટે અસરકારક છે.

દ્રવ્ય સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ અનુસાર, તેઓ ચાર્જ થયેલ કણોના સીધા પ્રવાહ અને પરોક્ષ રીતે આયનાઇઝિંગ રેડિયેશન (તટસ્થ પ્રાથમિક કણો - ફોટોન અને ન્યુટ્રોનનો પ્રવાહ) ને અલગ પાડે છે. રચનાની પદ્ધતિ અનુસાર - પ્રાથમિક (સ્રોતમાં જન્મેલા) અને ગૌણ (દ્રવ્ય સાથે અન્ય પ્રકારના રેડિયેશનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે રચાય છે) આયનાઇઝિંગ રેડિયેશન.

આયોનાઇઝિંગ રેડિયેશન કણોની ઊર્જા કેટલાંક સો ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ્સ (એક્સ-રે, કેટલાક રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સમાંથી બીટા રેડિયેશન) થી 1015 - 1020 અને ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ્સ (કોસ્મિક રેડિયેશન પ્રોટોન, જેના માટે ઊર્જા પર કોઈ ઉચ્ચ મર્યાદા મળી નથી) સુધીની છે.

પાથની લંબાઈ અને ઘૂસણખોરી શક્તિ મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે - કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્યમાં માઇક્રોમીટર (રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સમાંથી આલ્ફા રેડિયેશન, ફિશન ટુકડાઓ) થી ઘણા કિલોમીટર (ઉચ્ચ-ઊર્જા કોસ્મિક રે મ્યુઓન્સ) સુધી.

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની જૈવિક અસરો

માપનના એકમો

વિવિધ પ્રકારના આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનમાં વિવિધ વિનાશક અસરો અને જૈવિક પેશીઓને અસર કરવાની વિવિધ રીતો હોય છે. તદનુસાર, સમાન શોષિત માત્રા રેડિયેશનની વિવિધ જૈવિક કાર્યક્ષમતાને અનુરૂપ છે. તેથી, જીવંત જીવો પર કિરણોત્સર્ગની અસરોનું વર્ણન કરવા માટે, રેડિયેશનની સંબંધિત જૈવિક અસરકારકતાનો ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવે છે, જે ગુણવત્તા પરિબળનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. એક્સ-રે, ગામા અને બીટા રેડિયેશન માટે, ગુણવત્તા પરિબળ 1 તરીકે લેવામાં આવે છે. આલ્ફા રેડિયેશન અને પરમાણુ ટુકડાઓમાં ગુણવત્તા પરિબળ 10...20 છે. ન્યુટ્રોન - ઉર્જા પર આધાર રાખીને 3…20. ચાર્જ થયેલા કણો માટે, જૈવિક અસરકારકતા આપેલ પ્રકારના કણના રેખીય ઉર્જા સ્થાનાંતરણ સાથે સીધી રીતે સંબંધિત છે (પેશીમાં કણની એકમ પાથ લંબાઈ દીઠ એક કણ દ્વારા સરેરાશ ઊર્જા નુકશાન).

શોષિત માત્રાની જૈવિક અસરને ધ્યાનમાં લેવા માટે, આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની સમકક્ષ શોષિત માત્રા રજૂ કરવામાં આવી હતી, જે સંખ્યાત્મક રીતે શોષિત માત્રાના ઉત્પાદન અને જૈવિક અસરકારકતા ગુણાંકની સમાન હતી. SI સિસ્ટમમાં, અસરકારક અને સમકક્ષ શોષિત માત્રાને સિવેર્ટ્સ (Sv, અંગ્રેજી sievert, Sv) માં માપવામાં આવે છે.

અગાઉ, સમકક્ષ ડોઝ રેમ (ગામા રેડિયેશન માટે જૈવિક એક્સ-રે સમકક્ષ, અંગ્રેજી રેમ) માપવાના એકમનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો હતો. 1 rem ની સમકક્ષ માત્રા 1 roentgen ની શોષિત માત્રા સાથે ગામા કિરણો સાથે ઇરેડિયેશનને અનુરૂપ છે. સમકક્ષ શોષિત માત્રાને ગામા કિરણોત્સર્ગના શોષિત માત્રામાં ઘટાડવામાં આવે છે, કારણ કે સમૂહ માપન સાધનો મુખ્યત્વે ગામા રેડિયેશન રેકોર્ડ કરે છે, અને આ મૂલ્ય માપન ક્ષમતાઓ સાથે સૌથી સુસંગત છે. એક્સ-રે અને ગામા રેડિયેશન માટે, અનુક્રમે 1 rem = 0.01 Sv, એવું માનવામાં આવે છે કે 1 roentgen = 0.01 Sv.

જૈવિક અસરકારકતા ઉપરાંત, રેડિયેશનની ઘૂંસપેંઠ ક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભારે અણુ ન્યુક્લી અને આલ્ફા કણો કોઈપણ ગાઢ પદાર્થમાં અત્યંત ટૂંકી રેન્જ ધરાવે છે, તેથી કિરણોત્સર્ગી આલ્ફા સ્ત્રોતો જો શરીરમાં પ્રવેશ કરે તો તે જોખમી છે. તેનાથી વિપરિત, ગામા કિરણોત્સર્ગમાં નોંધપાત્ર ઘૂસણખોરી શક્તિ છે.

કેટલાક કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ નિષ્ક્રિય તત્વોને બદલીને જીવંત જીવની મેટાબોલિક પ્રક્રિયામાં એકીકૃત થવા માટે સક્ષમ છે. આનાથી જીવંત પેશીઓમાં કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોની જાળવણી અને સંચય થાય છે, જે સંપર્કના જોખમમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આયોડિન-131, સ્ટ્રોન્ટીયમના આઇસોટોપ્સ, પ્લુટોનિયમ, વગેરે આ ઘટનાને દર્શાવવા માટે, શરીરમાંથી આઇસોટોપના અર્ધ જીવનની વિભાવનાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

[ફેરફાર કરો]

જૈવિક ક્રિયાના મિકેનિઝમ્સ

આ પણ જુઓ: રેડિયોબાયોલોજી અને ડોઝ થ્રેશોલ્ડ

કોષોમાં રેડિયેશન દ્વારા બનાવેલ આયનીકરણ મુક્ત રેડિકલની રચના તરફ દોરી જાય છે. મુક્ત રેડિકલ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ (પ્રોટીન અને ન્યુક્લીક એસિડ) ની સાંકળોની અખંડિતતાના વિનાશનું કારણ બને છે, જે મોટા પ્રમાણમાં કોષ મૃત્યુ અને કાર્સિનોજેનેસિસ અને મ્યુટાજેનેસિસ બંને તરફ દોરી શકે છે. સક્રિય રીતે વિભાજન (ઉપકલા, સ્ટેમ અને એમ્બ્રોનિક) કોષો આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની અસરો માટે સૌથી વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.

શરીર પર કિરણોત્સર્ગના સંપર્કમાં આવ્યા પછી, માત્રાના આધારે, નિર્ણાયક અને સ્ટોકેસ્ટિક રેડિયોબાયોલોજીકલ અસરો થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મનુષ્યમાં તીવ્ર રેડિયેશન સિકનેસના લક્ષણોના દેખાવ માટે થ્રેશોલ્ડ સમગ્ર શરીર માટે 1-2 Sv છે.

નિર્ધારિત લોકોથી વિપરીત, સ્ટોકેસ્ટિક અસરોમાં અભિવ્યક્તિ માટે સ્પષ્ટ ડોઝ થ્રેશોલ્ડ હોતી નથી. જેમ જેમ કિરણોત્સર્ગની માત્રા વધે છે, તેમ માત્ર આ અસરોની ઘટનાની આવર્તન વધે છે. તેઓ ઇરેડિયેશન (જીવલેણ નિયોપ્લાઝમ) અને પછીની પેઢીઓ (પરિવર્તન) પછી ઘણા વર્ષો પછી દેખાઈ શકે છે.

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનની સ્ટોકેસ્ટિક અસરો વિશેની માહિતીનો મુખ્ય સ્ત્રોત હિરોશિમા અને નાગાસાકીના પરમાણુ બોમ્બ ધડાકામાં બચી ગયેલા લોકોના સ્વાસ્થ્યના અવલોકનોનો ડેટા છે. બે શહેરો પર અણુ બોમ્બ ધડાકા પછીના તમામ વર્ષો દરમિયાન, જાપાની નિષ્ણાતોએ તે 87,500 લોકોનું અવલોકન કર્યું જેઓ તેનાથી બચી ગયા હતા. તેમની સરેરાશ રેડિયેશન માત્રા 240 મિલિસિવર્ટ હતી. તે જ સમયે, પછીના વર્ષોમાં કેન્સરના રોગોમાં વધારો 9% હતો. 100 મિલિસિવર્ટ્સ કરતા ઓછા ડોઝ પર, વિશ્વમાં કોઈએ પણ વાસ્તવિકતામાં અપેક્ષિત અને અવલોકન કરેલ રોગિષ્ઠતા દરો વચ્ચે કોઈ તફાવત સ્થાપિત કર્યો નથી.

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનનું આરોગ્યપ્રદ માનકીકરણ

રેશનિંગ સેનિટરી નિયમો અને નિયમનો SanPin 2.6.1.2523-09 “રેડિયેશન સેફ્ટી સ્ટાન્ડર્ડ્સ (NRB-99/2009)” અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે. વ્યક્તિઓની નીચેની શ્રેણીઓ માટે સમકક્ષ ડોઝ માટે ડોઝ મર્યાદા સ્થાપિત કરવામાં આવી છે:

કર્મચારીઓ - માનવસર્જિત કિરણોત્સર્ગ સ્ત્રોતો (જૂથ A) સાથે કામ કરતી વ્યક્તિઓ અથવા જેઓ, કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓને કારણે, તેમના પ્રભાવના ક્ષેત્રમાં છે (જૂથ B);

કર્મચારીઓ સહિત સમગ્ર વસ્તી, તેમની ઉત્પાદન પ્રવૃત્તિઓના અવકાશ અને શરતોની બહાર.

મુખ્ય ડોઝ મર્યાદા અને જૂથ B ના કર્મચારીઓ માટે અનુમતિપાત્ર એક્સપોઝર સ્તર જૂથ A ના કર્મચારીઓ માટેના મૂલ્યોના એક ક્વાર્ટર જેટલા છે.

કર્મચારીઓ માટે અસરકારક માત્રા કાર્યકારી પ્રવૃત્તિ (50 વર્ષ) ના સમયગાળા દરમિયાન 1000 mSv કરતાં વધુ ન હોવી જોઈએ, અને સામાન્ય વસ્તી માટે આજીવન - 70 mSv. સંભવિત રેડિયેશન ડોઝ અને સ્વાસ્થ્ય જોખમો વિશે જાણ કર્યા પછી તેમની સ્વૈચ્છિક લેખિત સંમતિ સાથે માત્ર 30 વર્ષથી વધુ ઉંમરના પુરૂષો માટે આયોજિત વધેલા એક્સપોઝરની મંજૂરી છે.

[ફેરફાર કરો]

આયનાઇઝિંગ રેડિયેશનનો ઉપયોગ

આયોનાઇઝિંગ રેડિયેશનનો ઉપયોગ વિવિધ ઉદ્યોગોમાં થાય છે:

ઇન્ટ્રોસ્કોપી.

તબીબી સાધનો, ઉપભોજ્ય વસ્તુઓ અને ખોરાકનું વંધ્યીકરણ.

દવામાં (રેડિયોગ્રાફી, ફ્લોરોસ્કોપી, રેડિયેશન થેરાપી, અમુક પ્રકારની ટોમોગ્રાફી).

પ્રકાશ સ્ત્રોતો.

ફાયર (ધુમાડો) સેન્સર.

સેન્સર અને આઇટમ કાઉન્ટર્સ.

[ફેરફાર કરો]

દવામાં

આ પણ જુઓ: ન્યુક્લિયર મેડિસિન, રેડિયોથેરાપી અને રેડિયોસર્જરી

ગાંઠો અને અન્ય પેથોલોજીકલ ફોસીની સારવાર માટે, ગામા ક્વોન્ટા, એક્સ-રે, ઇલેક્ટ્રોન, ભારે પરમાણુ કણો, જેમ કે પ્રોટોન, ભારે આયનો, નકારાત્મક π-મેસોન્સ અને વિવિધ ઊર્જાના ન્યુટ્રોન સાથે ઇરેડિયેશનનો ઉપયોગ થાય છે. શરીરમાં રેડિયોફાર્માસ્યુટિકલ્સની રજૂઆતનો ઉપયોગ ઉપચારાત્મક અને નિદાન બંને હેતુઓ માટે પણ થાય છે.

[ફેરફાર કરો]

રેડિયેશન સંકટ ચિહ્ન

નવું રેડિયેશન સંકટ ચિહ્ન

કિરણોત્સર્ગ સંકટ માટેનું આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રતીક ("ટ્રેફોઇલ", "પંખો") ત્રણ સેક્ટરનો આકાર ધરાવે છે જે 60° પહોળા, એકબીજાની સાપેક્ષે 120° અંતરે, મધ્યમાં એક નાનું વર્તુળ ધરાવે છે. પીળી પૃષ્ઠભૂમિ પર કાળા રંગમાં પૂર્ણ.

યુનિકોડ અક્ષર કોષ્ટકમાં રેડિયેશન સંકટ ચિહ્ન માટે એક પ્રતીક છે - ☢ (U+2622).

2007 માં, એક નવું રેડિયેશન સંકટ ચિહ્ન અપનાવવામાં આવ્યું હતું, જેમાં "ટ્રેફોઇલ" ચિહ્નો "ઘાતક" ("ખોપરી અને ક્રોસબોન્સ") અને "દૂર જાઓ!" દ્વારા પૂરક હતા. (દોડતા માણસનું સિલુએટ અને પોઇન્ટિંગ એરો). નવા ચિહ્નનો હેતુ પરંપરાગત "શેમરોક" ના અર્થથી પરિચિત ન હોય તેવા લોકો માટે તેને વધુ સમજી શકાય તેવું બનાવવાનો છે.

તરંગની ઘટનાનો કોણ એ ઘટનાના બિંદુ અને ઘટના બીમ પરના બે માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસના લંબ વચ્ચેનો ખૂણો છે. તરંગ પ્રતિબિંબ કોણ એ પ્રતિબિંબિત કિરણ અને પ્રતિબિંબિત સપાટીના લંબ વચ્ચેનો ખૂણો છે.

2. પ્રકાશ પ્રતિબિંબનો નિયમ ઘડવો અને હ્યુજેન્સના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તેને સાબિત કરો.

એક ખૂણા પર તરંગની ઘટના જુદા જુદા સમયે ઇન્ટરફેસના વિવિધ બિંદુઓ સુધી પહોંચે છે. જ્યારે કોઈ તરંગ ચોક્કસ બિંદુ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તે બિંદુ ગૌણ તરંગોનો સ્ત્રોત બની જાય છે. પ્રતિબિંબિત તરંગનો આગળનો ભાગ ગૌણ તરંગોના ગોળાકાર આગળના ભાગ માટે સપાટ સપાટી સ્પર્શક છે.

3. કિરણની વિપરીતતાનો સિદ્ધાંત શું છે?

4. હ્યુજેન્સના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને, સપાટ સપાટી પરથી ગોળાકાર તરંગના આગળના પ્રતિબિંબને સમજાવો.

5. કઈ છબીને કાલ્પનિક કહેવામાં આવે છે? અરીસામાં બિંદુ સ્ત્રોત અને મર્યાદિત પરિમાણના ઑબ્જેક્ટ તેમજ નાના અરીસામાં બિંદુ સ્ત્રોતની છબી કેવી રીતે બને છે તે સમજાવો.

વર્ચ્યુઅલ ઇમેજ એ ઑબ્જેક્ટની એક છબી છે જે કિરણોના વિચલિત બીમના વિસ્તરણને છેદે ત્યારે દેખાય છે. તે સમતલ અરીસામાં અરીસાની તુલનામાં સપ્રમાણ બિંદુ પર બાંધવામાં આવે છે, જ્યારે અરીસામાં મર્યાદિત પરિમાણો હોય અને છબી ફક્ત મર્યાદિત વિસ્તારમાં જ જોઈ શકાય છે. બિંદુ સ્ત્રોતનો તરંગ આગળનો ભાગ એક ગોળા છે, અને ગૌણ તરંગોની પરબિડીયું સપાટી પણ એક ગોળા છે. પ્રતિબિંબિત તરંગનો આગળનો ભાગ, ઘટનાની જેમ, એક ગોળા છે. પ્રતિબિંબિત ગોળાકાર તરંગનું કેન્દ્ર અરીસાની પાછળ રહેલું છે અને તે સ્ત્રોતની વર્ચ્યુઅલ છબી તરીકે જોવામાં આવે છે.

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

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

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

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

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

ચોખા. 183. પ્રત્યાવર્તન દરમિયાન પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા માટે

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

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

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

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

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

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

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

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

યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામિનેશન કોડિફાયરના વિષયો: પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનો કાયદો, કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ.

બે પારદર્શક માધ્યમો વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર, પ્રકાશના પ્રતિબિંબ સાથે, તે અવલોકન કરવામાં આવે છે રીફ્રેક્શન- પ્રકાશ, બીજા માધ્યમમાં જવાનું, તેના પ્રસારની દિશા બદલે છે.

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

રીફ્રેક્શનનો કાયદો (ખાસ કેસ).

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

ધારો કે હવામાં મુસાફરી કરતા પ્રકાશનું કિરણ કાચ, પાણી અથવા અન્ય કોઈ પારદર્શક માધ્યમની સપાટી પર ત્રાંસી રીતે પડે છે. જ્યારે માધ્યમમાં પસાર થાય છે, ત્યારે બીમ રીફ્રેક્ટ થાય છે, અને તેનો આગળનો રસ્તો ફિગમાં બતાવવામાં આવે છે.

1. અસરના બિંદુએ, એક લંબ દોરવામાં આવે છે (અથવા, જેમ તેઓ કહે છે,સામાન્ય ) માધ્યમની સપાટી પર. બીમ, પહેલાની જેમ, કહેવામાં આવે છેઘટના કિરણ , અને ઘટના કિરણ અને સામાન્ય વચ્ચેનો કોણ છેઘટના કોણ. રે છેરીફ્રેક્ટેડ કિરણ ; વક્રીવર્તિત કિરણો અને સપાટીથી સામાન્ય વચ્ચેનો કોણ કહેવાય છે.

રીફ્રેક્શન કોણ કોઈપણ પારદર્શક માધ્યમ નામના જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છેરીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ

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

રીફ્રેક્શનનો કાયદો (હવા-માધ્યમ સંક્રમણ)
1) આકસ્મિક કિરણ, વક્રીવર્તિત કિરણ અને ઘટનાના બિંદુ પર દોરવામાં આવેલ સપાટીથી સામાન્ય સમાન સમતલમાં સ્થિત છે.

. (1)

2) આકસ્મિક ખૂણોની સાઈન અને પ્રત્યાવર્તન કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર માધ્યમના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક જેટલો છે: સંબંધ (1) થી તે અનુસરે છે કે , એટલે કે, પ્રત્યાવર્તન કોણ ઘટનાના ખૂણા કરતા ઓછો છે. યાદ રાખો:

હવામાંથી માધ્યમમાં પસાર થતાં, કિરણ, રીફ્રેક્શન પછી, સામાન્યની નજીક જાય છે.

. (2)

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

. (3)

જ્યારે આપણે વેવ ઓપ્ટિક્સનો અભ્યાસ કરીશું ત્યારે આપણે સમજીશું કે આવું શા માટે થાય છે. હમણાં માટે, ચાલો સૂત્રોને જોડીએ. (1) અને (2) : આકસ્મિક ખૂણાના સાઈન અને રીફ્રેક્શનના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર હવામાં પ્રકાશની ગતિ અને માધ્યમમાં પ્રકાશની ગતિના ગુણોત્તર જેટલો છે.

પ્રકાશ કિરણોની વિપરીતતા.

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

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

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

અંજીરમાંથી 2.

1 એ છે કે બીમની દિશા વિરુદ્ધ દિશામાં બદલાઈ ગઈ છે. ભૌમિતિક ચિત્ર બદલાયું ન હોવાથી, સૂત્ર (1) એ જ રહેશે: કોણની સાઈન અને કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર હજુ પણ માધ્યમના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક જેટલો છે. સાચું છે, હવે ખૂણાઓએ ભૂમિકાઓ બદલી છે: કોણ ઘટનાનો કોણ બની ગયો છે, અને કોણ વક્રીવર્તનનો કોણ બની ગયો છે.

કોઈ પણ સંજોગોમાં, બીમ કેવી રીતે મુસાફરી કરે છે - હવાથી મધ્યમ અથવા મધ્યમથી હવામાં - નીચેનો સરળ નિયમ લાગુ પડે છે.

આપણે બે ખૂણા લઈએ છીએ - ઘટના કોણ અને વક્રીભવન કોણ; મોટા કોણની સાઈન અને નાના કોણની સાઈનનો ગુણોત્તર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ જેટલો છે.

અમે હવે સૌથી સામાન્ય કિસ્સામાં રીફ્રેક્શનના કાયદાની ચર્ચા કરવા માટે સંપૂર્ણપણે તૈયાર છીએ. રીફ્રેક્શનનો કાયદો (સામાન્ય કેસ).પ્રકાશને પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક સાથે મધ્યમ 1 થી મધ્યમ 2 પર પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક સાથે પસાર થવા દો. ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેનું માધ્યમ કહેવામાં આવે છે ઓપ્ટિકલી વધુ ગાઢ.

; તદનુસાર, નીચા રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેનું માધ્યમ કહેવામાં આવે છે

ઓપ્ટિકલી ઓછી ગાઢ

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

ચોખા. 3.

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

ચોખા. 4.
તે તારણ આપે છે કે આ બંને કિસ્સાઓ એક સૂત્ર દ્વારા આવરી લેવામાં આવ્યા છે - રીફ્રેક્શનનો સામાન્ય કાયદો, કોઈપણ બે પારદર્શક માધ્યમો માટે માન્ય છે.
રીફ્રેક્શનનો કાયદો.

. (4)

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

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

. (5)

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

કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

પરંતુ, તેથી

તેથી, પાણી માટે કુલ પ્રતિબિંબનો મર્યાદિત કોણ બરાબર છે:

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

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