અથવા, જે સમાન વસ્તુ છે, આવર્તન પર પ્રકાશ તરંગોની તબક્કાની ગતિની અવલંબન:

વિક્ષેપ - તરંગની આવર્તન પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન - બાયફ્રિંજન્સની અસર સાથે ખાસ કરીને સ્પષ્ટ અને સુંદર રીતે પ્રગટ થાય છે (પાછલા ફકરામાં વિડિઓ 6.6 જુઓ), જ્યારે પ્રકાશ એનિસોટ્રોપિક પદાર્થોમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે અવલોકન કરવામાં આવે છે. હકીકત એ છે કે સામાન્ય અને અસાધારણ તરંગોના રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો તરંગની આવર્તન પર અલગ રીતે આધાર રાખે છે. પરિણામે, બે ધ્રુવીકરણકર્તાઓ વચ્ચે મૂકવામાં આવેલા એનિસોટ્રોપિક પદાર્થમાંથી પસાર થતા પ્રકાશનો રંગ (આવર્તન) આ પદાર્થના સ્તરની જાડાઈ અને ધ્રુવીકરણના પ્રસારણના વિમાનો વચ્ચેના કોણ પર બંને આધાર રાખે છે.

સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન ભાગમાં તમામ પારદર્શક, રંગહીન પદાર્થો માટે, જેમ જેમ તરંગલંબાઇ ઘટે છે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધે છે, એટલે કે, પદાર્થનું વિક્ષેપ નકારાત્મક છે: . (ફિગ. 6.7, વિસ્તારો 1-2, 3-4)

જો પદાર્થ તરંગલંબાઇની ચોક્કસ શ્રેણી (આવર્તન) માં પ્રકાશને શોષી લે છે, તો શોષણ પ્રદેશમાં વિખેરવું

હકારાત્મક બહાર વળે છે અને કહેવાય છે અસામાન્ય (ફિગ. 6.7, વિસ્તાર 2-3).

ચોખા. 6.7. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (નક્કર વળાંક) ના ચોરસ અને પદાર્થના પ્રકાશ શોષણ ગુણાંકની અવલંબન
(ડેશ કરેલ વળાંક) વિ તરંગલંબાઇlએક શોષણ બેન્ડની નજીક()

અભ્યાસ કરે છે સામાન્ય વિક્ષેપન્યુટન પણ સામેલ હતા. વિઘટન સફેદ પ્રકાશપ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રવેશવું એ પ્રકાશના વિક્ષેપનું પરિણામ છે. જ્યારે સફેદ પ્રકાશનો કિરણ પસાર થાય છે કાચ પ્રિઝમસ્ક્રીન પર દેખાય છે બહુ રંગીન સ્પેક્ટ્રમ (ફિગ. 6.8).

ચોખા. 6.8. પ્રિઝમ દ્વારા સફેદ પ્રકાશ પસાર: વિવિધ માટે કાચના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં તફાવતને કારણે
તરંગલંબાઇ, બીમ મોનોક્રોમેટિક ઘટકોમાં વિઘટિત થાય છે - સ્ક્રીન પર સ્પેક્ટ્રમ દેખાય છે

સૌથી લાંબી લંબાઈમોજા અને સૌથી નીચો દરલાલ પ્રકાશમાં વક્રીભવન હોય છે, તેથી લાલ કિરણો અન્ય કરતા ઓછા પ્રિઝમ દ્વારા વિચલિત થાય છે. તેમની બાજુમાં નારંગી, પછી પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો અને છેલ્લે વાયોલેટ પ્રકાશના કિરણો હશે. પ્રિઝમ પર જટિલ સફેદ પ્રકાશ ઘટના મોનોક્રોમેટિક ઘટકો (સ્પેક્ટ્રમ) માં વિઘટિત થાય છે.

એક આકર્ષક ઉદાહરણવિક્ષેપ એક મેઘધનુષ્ય છે. જો સૂર્ય નિરીક્ષકની પાછળ હોય તો મેઘધનુષ્ય જોવા મળે છે. લાલ અને વાયોલેટ કિરણો ગોળાકાર પાણીના ટીપાઓ દ્વારા પ્રત્યાવર્તન થાય છે અને તેમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે આંતરિક સપાટી. લાલ કિરણો ઓછા પ્રત્યાવર્તન થાય છે અને તેના પર સ્થિત ટીપાઓમાંથી નિરીક્ષકની આંખમાં પ્રવેશ કરે છે વધુ ઊંચાઈ. તેથી, મેઘધનુષ્યની ટોચની પટ્ટી હંમેશા લાલ હોય છે (ફિગ. 26.8).

ચોખા. 6.9. મેઘધનુષ્યનો ઉદભવ

પ્રકાશના પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શનના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને, પ્રકાશ કિરણોના માર્ગની ગણતરી કરવી શક્ય છે જ્યારે સંપૂર્ણ પ્રતિબિંબઅને વરસાદના ટીપાંમાં વિખેરી નાખે છે. તે તારણ આપે છે કે કિરણો એક દિશામાં સૌથી વધુ તીવ્રતા સાથે વિખેરાયેલા છે જે દિશા સાથે લગભગ 42°નો ખૂણો બનાવે છે. સૂર્ય કિરણો(ફિગ. 6.10).

ચોખા. 6.10. સપ્તરંગી સ્થાન

ભૌમિતિક સ્થળઆવા બિંદુઓમાંથી બિંદુ પર કેન્દ્ર સાથેનું વર્તુળ છે 0. તેનો એક ભાગ નિરીક્ષકથી છુપાયેલો છે આરક્ષિતિજની નીચે, ક્ષિતિજની ઉપરની ચાપ દૃશ્યમાન મેઘધનુષ્ય છે. વરસાદના ટીપાંમાં કિરણોનું બમણું પ્રતિબિંબ પણ શક્ય છે, જે બીજા ક્રમના મેઘધનુષ્ય તરફ દોરી જાય છે, જેની તેજસ્વીતા, કુદરતી રીતે, મુખ્ય મેઘધનુષ્યની તેજ કરતાં ઓછી હોય છે. તેના માટે, સિદ્ધાંત એક ખૂણો આપે છે 51 °, એટલે કે, બીજા ક્રમનું મેઘધનુષ્ય મુખ્યની બહાર આવેલું છે. તેમાં, રંગોનો ક્રમ વિપરીત છે: બાહ્ય ચાપ અંદર દોરવામાં આવે છે જાંબલી, અને નીચે એક - લાલ રંગમાં. ત્રીજા અને ઉચ્ચ ક્રમના મેઘધનુષ્ય ભાગ્યે જ જોવા મળે છે.

પ્રાથમિક સિદ્ધાંતભિન્નતાઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ (આવર્તન) ની લંબાઈ પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન ફરજિયાત ઓસિલેશનના સિદ્ધાંતના આધારે સમજાવવામાં આવે છે. કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, અણુ (પરમાણુ) માં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ કાયદાનું પાલન કરે છે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ. જો કે, ઓપ્ટિકલ ઘટનાની ગુણાત્મક સમજ માટે, આપણે અણુ (પરમાણુ) માં બંધાયેલા ઇલેક્ટ્રોનના વિચાર સુધી પોતાને મર્યાદિત કરી શકીએ છીએ. સ્થિતિસ્થાપક બળ. જો તમે તેનાથી વિચલિત થાઓ છો સંતુલન સ્થિતિઆવા ઇલેક્ટ્રોન ઓસીલેટ થવાનું શરૂ કરે છે, ધીમે ધીમે રેડિયેશનમાં ઊર્જા ગુમાવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોઅથવા તેની ઊર્જાને જાળી ગાંઠોમાં સ્થાનાંતરિત કરવી અને પદાર્થને ગરમ કરવી. પરિણામે, ઓસિલેશન્સ ભીના થઈ જશે.

જ્યારે કોઈ પદાર્થમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ દરેક ઇલેક્ટ્રોન પર લોરેન્ટ્ઝ બળ સાથે કાર્ય કરે છે:

જ્યાં v-ઓસીલેટીંગ ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગમાં, ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિનો ગુણોત્તર બરાબર છે

તેથી, ઇલેક્ટ્રોન પર કાર્ય કરતા ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય દળોના ગુણોત્તરનો અંદાજ કાઢવો મુશ્કેલ નથી:

શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કરતાં ઘણી ઓછી ઝડપે પદાર્થમાં ઇલેક્ટ્રોન ફરે છે:

જ્યાં - તણાવ કંપનવિસ્તાર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રપ્રકાશ તરંગમાં, પ્રશ્નમાં ઇલેક્ટ્રોનની સ્થિતિ દ્વારા નિર્ધારિત તરંગનો તબક્કો છે. ગણતરીઓને સરળ બનાવવા માટે, અમે ભીનાશની અવગણના કરીએ છીએ અને ફોર્મમાં ઇલેક્ટ્રોન ગતિ સમીકરણ લખીએ છીએ

જ્યાં, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્પંદનોની કુદરતી આવર્તન છે. આવા વિભેદકનો ઉકેલ અસંગત સમીકરણઅમે તેને પહેલાથી જ જોઈ લીધું છે અને મળ્યું છે

પરિણામે, સંતુલન સ્થિતિમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાપન ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિના પ્રમાણસર છે. સંતુલન સ્થિતિમાંથી મધ્યવર્તી કેન્દ્રોના વિસ્થાપનને અવગણવામાં આવી શકે છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનના સમૂહની તુલનામાં ન્યુક્લિયસનો સમૂહ ઘણો મોટો છે.

વિસ્થાપિત ઇલેક્ટ્રોન સાથેનો અણુ મેળવે છે દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ

(સરળતા માટે, ચાલો અત્યારે માની લઈએ કે અણુમાં માત્ર એક "ઓપ્ટિકલ" ઈલેક્ટ્રોન છે, જેનું વિસ્થાપન ધ્રુવીકરણમાં નિર્ણાયક યોગદાન આપે છે). જો એકમ વોલ્યુમ સમાવે છે એનઅણુઓ, પછી માધ્યમનું ધ્રુવીકરણ (એકમ વોલ્યુમ દીઠ દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ) ફોર્મમાં લખી શકાય છે.

વાસ્તવિક વાતાવરણમાં શક્ય છે વિવિધ પ્રકારોધ્રુવીકરણમાં ફાળો આપતા શુલ્કના સ્પંદનો (ઇલેક્ટ્રોન અથવા આયનોના જૂથો). આ પ્રકારના સ્પંદનો હોઈ શકે છે વિવિધ કદચાર્જ e iઅને જનતા ટી હું,તેમજ વિવિધ કુદરતી ફ્રીક્વન્સીઝ (અમે તેમને અનુક્રમણિકા દ્વારા સૂચિત કરીશું k),આ કિસ્સામાં, આપેલ પ્રકારના કંપન સાથે એકમ વોલ્યુમ દીઠ અણુઓની સંખ્યા એનકેઅણુઓની સાંદ્રતાના પ્રમાણસર એન:

પરિમાણહીન પ્રમાણસરતા ગુણાંક f kમાટે દરેક પ્રકારના ઓસિલેશનના અસરકારક યોગદાનને દર્શાવે છે કુલ મૂલ્યપર્યાવરણનું ધ્રુવીકરણ:

બીજી બાજુ, જેમ જાણીતું છે,

પદાર્થની ડાઇલેક્ટ્રિક સંવેદનશીલતા ક્યાં છે, જે ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક સાથે સંબંધિત છે ઇગુણોત્તર

પરિણામે, અમે પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના વર્ગ માટે અભિવ્યક્તિ મેળવીએ છીએ:

દરેક કુદરતી ફ્રીક્વન્સીઝની નજીક, ફોર્મ્યુલા (6.24) દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કાર્ય એક વિરામનો ભોગ બને છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનું આ વર્તન એ હકીકતને કારણે છે કે અમે એટેન્યુએશનની અવગણના કરી છે. એ જ રીતે, આપણે અગાઉ જોયું તેમ, ભીનાશને અવગણવાથી પડઘો પર દબાણયુક્ત ઓસિલેશનના કંપનવિસ્તારમાં અનંત વધારો થાય છે. એટેન્યુએશનને ધ્યાનમાં લેવાથી આપણને અનંતતાઓથી બચાવે છે, અને ફંક્શન ફિગમાં બતાવેલ સ્વરૂપ ધરાવે છે. 6.11.

ચોખા. 6.11. વ્યસન ડાઇલેક્ટ્રિક સતતપર્યાવરણઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની આવર્તન પર

શૂન્યાવકાશમાં આવર્તન અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગલંબાઇ વચ્ચેના સંબંધને ધ્યાનમાં લેવું

પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન મેળવવાનું શક્ય છે nસામાન્ય ફેલાવાના પ્રદેશમાં તરંગલંબાઇ પર (વિભાગો 1–2 અને 3–4 ફિગ માં. 6.7):

ઓસિલેશનની કુદરતી ફ્રીક્વન્સીઝને અનુરૂપ તરંગલંબાઇ સતત ગુણાંક છે.

વિસંગત વિક્ષેપના ક્ષેત્રમાં (), બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની આવર્તન પરમાણુ દ્વિધ્રુવોના ઓસિલેશનની કુદરતી ફ્રીક્વન્સીમાંની એકની નજીક છે, એટલે કે, પડઘો થાય છે. તે આ વિસ્તારોમાં છે (ઉદાહરણ તરીકે, ફિગ. 6.7 માં વિસ્તાર 2-3) કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું નોંધપાત્ર શોષણ જોવા મળે છે; પદાર્થનો પ્રકાશ શોષણ ગુણાંક ફિગમાં ડેશેડ લાઇન દ્વારા બતાવવામાં આવ્યો છે. 6.7.

જૂથ વેગનો ખ્યાલ.જૂથ વેગની વિભાવના વિક્ષેપની ઘટના સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. જ્યારે વાસ્તવિકતાના વિખેરી સાથે વાતાવરણમાં પ્રચાર થાય છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કઠોળ, ઉદાહરણ તરીકે, તરંગોની ટ્રેનો જે આપણને વ્યક્તિગત અણુ ઉત્સર્જકો દ્વારા ઉત્સર્જિત કરવામાં આવે છે, તેઓ "ફેલાઈ જાય છે" - અવકાશમાં અને સમયની અવધિમાં વિસ્તરણ. આ એ હકીકતને કારણે છે કે આવા કઠોળ મોનોક્રોમેટિક સાઈન વેવ નથી, પરંતુ કહેવાતા તરંગ પેકેટ અથવા તરંગોનો સમૂહ છે - વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ અને વિવિધ કંપનવિસ્તાર સાથે હાર્મોનિક ઘટકોનો સમૂહ, જેમાંથી દરેક માધ્યમમાં પ્રચાર કરે છે. તેનો પોતાનો તબક્કો વેગ (6.13).

જો વેક્યૂમમાં વેવ પેકેટનો પ્રચાર થતો હોય, તો તેનો આકાર અને અવકાશી-ટેમ્પોરલ હદ યથાવત રહેશે, અને આવી વેવ ટ્રેનના પ્રસારની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના તબક્કાની ગતિ હશે.

વિક્ષેપની હાજરીને કારણે, તરંગ નંબર પર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની આવર્તનની અવલંબન kબિનરેખીય બને છે, અને માધ્યમમાં વેવ ટ્રેનના પ્રચારની ગતિ, એટલે કે, ઊર્જા સ્થાનાંતરણની ગતિ, વ્યુત્પન્ન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ટ્રેનમાં "મધ્ય" તરંગ માટે વેવ નંબર ક્યાં છે (સૌથી વધુ કંપનવિસ્તાર ધરાવતો).

અમે આ સૂત્રને માં મેળવીશું નહીં સામાન્ય દૃશ્ય, પરંતુ ચાલો તેને ચોક્કસ ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને સમજાવીએ ભૌતિક અર્થ. વેવ પેકેટના મોડેલ તરીકે, અમે બે સિગ્નલ લઈશું પ્લેન તરંગો, સમાન કંપનવિસ્તાર સાથે સમાન દિશામાં પ્રચાર અને પ્રારંભિક તબક્કાઓ, પરંતુ ફ્રીક્વન્સીઝમાં ભિન્નતા, "કેન્દ્રીય" આવર્તનની તુલનામાં થોડી માત્રામાં સ્થાનાંતરિત. અનુરૂપ તરંગ સંખ્યાઓ "કેન્દ્રીય" તરંગ સંખ્યાને સંબંધિત સ્થાનાંતરિત થાય છે નાની રકમ દ્વારા . આ તરંગો અભિવ્યક્તિઓ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.

ચાલો સ્પેક્ટ્રમની રચનાના કારણો શોધીએ. દૃષ્ટિકોણથી તરંગ સિદ્ધાંતદરેક ઓસીલેટરી પ્રક્રિયાને ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી, કંપનવિસ્તાર અને તબક્કા દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. સ્પંદનોનું કંપનવિસ્તાર, અથવા તેના બદલે તેનો ચોરસ, સ્પંદનોની ઊર્જા નક્કી કરે છે. દખલગીરીની ઘટનામાં તબક્કો મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તમામ કિરણોનો રંગ કંપન આવર્તન સાથે સંબંધિત છે. વાયુહીન અવકાશમાં, કોઈપણ આવર્તન અથવા તરંગલંબાઇના કિરણો સમાન ઝડપે પ્રસારિત થાય છે. સંબંધ c=ના આધારે, આવર્તન  તરંગલંબાઇ  (c=3.10 8m/s - શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ) માટે વિપરિત પ્રમાણસર છે.

અનુભવ દર્શાવે છે કે તમામ વધુ કે ઓછા ગાઢ માધ્યમોમાં, વિવિધ લંબાઈના તરંગો જુદી જુદી ઝડપે પ્રસરે છે. તેથી, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, જે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ અને આપેલ માધ્યમમાં ઝડપના ગુણોત્તરને રજૂ કરે છે:

વિવિધ લંબાઈના તરંગો માટે સમાન માધ્યમમાં વિવિધ મૂલ્યો હશે. આમ, પ્રિઝમમાં પ્રવેશતા અને બહાર નીકળતા, સફેદ કિરણના ઘટક ભાગો વિવિધ પરાવર્તનનો અનુભવ કરે છે અને એક અલગ રંગીન બીમ તરીકે બહાર આવે છે.

પ્રિઝમ/ફિગ 1/ ના ચહેરાઓ વચ્ચેનો કોણ, જેમાંથી એકમાંથી પ્રકાશ પસાર થાય છે અને બીજો પ્રવેશે છે, તેને રીફ્રેક્ટિવ કહેવામાં આવે છે

કોણીય પ્રિઝમ તેની સામેના ચહેરાને પ્રિઝમનો આધાર કહેવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે કિરણો પ્રિઝમના પાયા તરફ વિચલિત થાય છે. ન્યુટનનો પ્રયોગ દર્શાવે છે કે કિરણો વચ્ચે દૃશ્યમાન પ્રકાશસૌથી ઓછા પ્રત્યાવર્તનક્ષમ કિરણો લાલ કિરણો છે, ત્યારબાદ નારંગી, પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો અને વાયોલેટ કિરણો, પ્રત્યાવર્તનક્ષમતાની ડિગ્રી અનુસાર. n fiol > n cr

પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર માધ્યમના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબન, તેમજ ઓપ્ટિકલ ઘટના કે જેમાં આ અવલંબન શોધી કાઢવામાં આવે છે, તેને પ્રકાશનું વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે, અને સ્ક્રીન પર પ્રાપ્ત રંગ બેન્ડને વિક્ષેપ વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે. વિક્ષેપને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે જો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટતી લંબાઈ સાથે વધે છે. નહિંતર, વિક્ષેપને વિસંગત કહેવામાં આવે છે.

પ્રિઝમના ઇનપુટ અને આઉટપુટ ફેસ પર બેવડા વક્રીભવન પછી, બીમ મૂળ દિશાથી એક ખૂણો  દ્વારા વિચલિત થાય છે, જેને ડિફ્લેક્શન એન્ગલ કહેવાય છે. કોણ  ધરાવે છે સૌથી નાનું મૂલ્યકિરણોના સપ્રમાણ અભ્યાસક્રમ સાથે, એટલે કે. જ્યારે AB પ્રિઝમના પાયાની સમાંતર હોય છે. વિક્ષેપ વર્ણપટના અત્યંત કિરણો વચ્ચેના કોણને કોણીય વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશ વિક્ષેપનું જથ્થાત્મક માપ એ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકમાં ફેરફારનો ગુણોત્તર છે જે પ્રકાશ તરંગલંબાઇમાં અનુરૂપ ફેરફાર  છે:

પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ્સ અને સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સનું સંચાલન સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે.

3. સીરીયલ સૂત્રો

સ્પેક્ટ્રાનો પ્રશ્ન કેન્દ્રીય મુદ્દાઓમાંનો એક લાગે છે આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્ર: આમાં, ઉદાહરણ તરીકે, અણુ અને પરમાણુઓની રચનાનો અભ્યાસ, આઇસોટોપ્સનો અભ્યાસ, વગેરે જેવા આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રના આવા વ્યાપક વિભાગોનો સમાવેશ થાય છે.

રેખા સ્પેક્ટ્રામાં સંખ્યાબંધ પાતળી સીધી રેખાઓ હોય છે જે સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન, ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગોમાં સ્થિત હોઈ શકે છે. દૃશ્યમાન ભાગમાં, તેઓ ઘેરા પૃષ્ઠભૂમિ પર પ્રકાશ રેખાઓ તરીકે દેખાય છે, અને રેખાનો રંગ સતત સ્પેક્ટ્રમમાં સ્થાનના રંગ જેટલો જ છે જે તેઓ કબજે કરે છે.

રેખા સ્પેક્ટ્રમ બતાવે છે કે આપેલ પદાર્થ તમામ સંભવિત તરંગલંબાઇના કિરણો બહાર કાઢે છે / ઓછામાં ઓછી અમુક મર્યાદામાં નહીં, પરંતુ માત્ર એવા કિરણો બહાર કાઢે છે જે અમુક નિયમો અથવા કાયદાઓ અનુસાર પસંદ કરવામાં આવ્યા હોય તેવું લાગે છે. લાંબા સમય સુધી, વૈજ્ઞાનિકોએ વિવિધ તત્વોની વર્ણપટ રેખાઓના વિતરણમાં કોઈપણ પેટર્ન શોધવા માટે નિરર્થક પ્રયાસ કર્યો, એટલે કે. કોઈપણ પરિમાણ પર લંબાઈ  અથવા આવર્તન  ની અવલંબન શોધો.

આ અવલંબન 1885 માં બાલ્મેર દ્વારા હાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમ માટે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું. દૃશ્યમાન ભાગમાં હાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમમાં પાંચ રેખાઓ હોય છે: લાલ, લીલો, વાદળી, વાયોલેટ 1 અને વાયોલેટ 2.

બાલમેરે અનુભવપૂર્વક સ્થાપિત કર્યું કે હાઇડ્રોજનની વર્ણપટ રેખાઓની તરંગલંબાઇ સૂત્ર દ્વારા ખૂબ જ ચોકસાઈ સાથે નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં R એ એક સ્થિર સંખ્યા છે, જેને રાયડબર્ગ કોન્સ્ટન્ટ કહેવાય છે

આર = 10967758 ; сR = 3.29 10 15 1/sec;

n - પૂર્ણાંકો, 3 થી શરૂ થાય છે;

 - તરંગલંબાઇ;

- વેવ નંબર કહેવાય છે:
;

 - ઓસિલેશન આવર્તન;

C એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ છે.

n = 3 ને સૂત્રમાં બદલીને (2) આપણે હાઇડ્રોજનની લાલ રેખા માટે તરંગલંબાઇ મેળવીએ છીએ; n = 4 સાથે - લીલા માટે; n = 5 માટે - વાદળી, વગેરે માટે.

વર્ણપટ રેખાઓની શ્રેણી કે જેના માટે  (અથવા ) એક સૂત્ર દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય તેને વર્ણપટ રેખાઓની શ્રેણી કહેવામાં આવે છે, અને સૂત્ર પોતે સીરીયલ છે.

સૂત્ર (2) દ્વારા વ્યાખ્યાયિત હાઇડ્રોજન રેખાઓની શ્રેણીને બાલ્મર શ્રેણી કહેવામાં આવે છે. તે સ્પેક્ટ્રમના અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગમાં ચાલુ રહે છે. તેમાં કુલ 29 લીટીઓ જોવા મળી હતી (n=3 થી n=31 સુધી).

અન્યો પણ પ્રાપ્ત થયા હતા સીરીયલ સૂત્રોહાઇડ્રોજન રેખાઓ. IN સામાન્ય કેસહાઇડ્રોજન માટે સીરીયલ ફોર્મ્યુલા છે:

લીમેન શ્રેણી n 1 =1 માટે જાણીતી છે, સ્પેક્ટ્રમના અલ્ટ્રાવાયોલેટ ભાગમાં રેખાઓ માટે. સ્પેક્ટ્રમના ઇન્ફ્રારેડ ભાગમાં રેખાઓ માટે n 1 = 3 સાથેની પાસચેન શ્રેણી. અન્ય શ્રેણીઓ પણ જાણીતી છે

n 1 = 4, n 1 = 5, n 1 = 6.

આર. રાયડબર્ગે બતાવ્યું કે માત્ર હાઇડ્રોજન જ નહીં, પરંતુ અન્ય તત્વોના રેખા સ્પેક્ટ્રામાં પણ સ્પેક્ટ્રલ શ્રેણી જોવા મળે છે, અને આપેલ શ્રેણીની તમામ રેખાઓની ફ્રીક્વન્સી  સંબંધને સંતોષે છે:

જ્યાં n 1 અને n 2 પૂર્ણાંકો છે, અને n 2 n 1 +1. આપેલ શ્રેણી માટે n 1 છે સતત મૂલ્ય. નંબર n બદલવાથી આપેલ શ્રેણીની બધી રેખાઓ મળે છે. T (n 1) અને T ( n 2) વિધેયોને સ્પેક્ટ્રલ પદો કહેવામાં આવે છે. ડબલ્યુ. રિટ્ઝે રિટ્ઝ સંયોજન સિદ્ધાંત તરીકે ઓળખાતી સ્થિતિની માન્યતા સ્થાપિત કરી: કોઈપણ અણુના કિરણોત્સર્ગની વર્ણપટ રેખાઓની ફ્રીક્વન્સીને બે પદોના તફાવત તરીકે રજૂ કરી શકાય છે; શબ્દોના વિવિધ સંયોજનો કંપોઝ કરીને, વ્યક્તિ આ અણુની વર્ણપટ રેખાઓની તમામ સંભવિત ફ્રીક્વન્સીઝ શોધી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજનની લીલી અને લાલ રેખાઓ માટેના શબ્દો વચ્ચેનો તફાવત લેતાં, આપણને મળે છે:

આર (
-આર (
=R (

પાસચેન શ્રેણીની પ્રથમ હાઇડ્રોજન રેખા. n માં અમર્યાદિત વધારા સાથે, સ્પેક્ટ્રમની તમામ શ્રેણીની ફ્રીક્વન્સીઝ  અનુરૂપ સીમાઓ પર એકરૂપ થાય છે. હાઇડ્રોજન સ્પેક્ટ્રમ શ્રેણીની સીમા ફ્રીક્વન્સીઝ T (n) = .

સામાન્ય કાયદાઓમાંથી શ્રેણીબદ્ધ સૂત્રો મેળવવા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના તમામ પ્રયાસો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિદ્ધાંતપ્રકાશ અસફળ હતો. માત્ર સૂત્રોની વ્યુત્પત્તિ જ નહીં, પણ રેખા સ્પેક્ટ્રાના દેખાવનું એક સરળ ગુણાત્મક વર્ણન પણ જૂના શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રની શક્તિની બહાર હોવાનું બહાર આવ્યું છે, જો કે રધરફોર્ડ દ્વારા પ્રસ્તાવિત એક પરમાણુ મોડેલઅણુની રચના અને મૂળભૂત રીતે યોગ્ય હતી.

17. 18. પદાર્થ સાથે પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. પ્રકાશનું વિક્ષેપ અને શોષણ. સામાન્ય અને વિસંગત વિક્ષેપ. Bouguer-લેમ્બર્ટ કાયદો.

પ્રકાશ ફેલાવોપ્રકાશની આવર્તન ω (અથવા તરંગલંબાઇ λ) પર પદાર્થ n ના સંપૂર્ણ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની નિર્ભરતાની ઘટનાને કૉલ કરો:

પ્રિઝમમાંથી પસાર થતાં સફેદ પ્રકાશના બીમના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન થાય છે તે પ્રકાશના વિક્ષેપનું પરિણામ છે. ગ્લાસ પ્રિઝમમાં પ્રકાશના વિક્ષેપનો પ્રથમ પ્રાયોગિક અભ્યાસ I. ન્યૂટન દ્વારા 1672માં કરવામાં આવ્યો હતો.

પ્રકાશ ફેલાવોકહેવાય છે સામાન્યજો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધતી આવર્તન સાથે એકવિધ રીતે વધે છે (વધતી તરંગલંબાઇ સાથે ઘટે છે); અન્યથા વિચલન કહેવાય છે અસામાન્ય, ફિગ.1.

તીવ્રતા

કહેવાય છે પદાર્થનું વિખેરવુંઅને તરંગલંબાઇમાં ફેરફાર સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફારના દરને દર્શાવે છે.

પ્રકાશનું સામાન્ય વિક્ષેપ એ પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશના શોષણની બેન્ડ અથવા રેખાઓથી દૂર જોવા મળે છે, વિસંગત - બેન્ડ્સ અથવા શોષણની રેખાઓની અંદર.

ચાલો પ્રિઝમમાં પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લઈએ, ફિગ. 2.

પ્રકાશના મોનોક્રોમેટિક બીમને પારદર્શક પ્રિઝમ પર રીફ્રેક્ટિવ એન્ગલ θ અને રિફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સ n α 1 કોણ પર પડવા દો. ડબલ ડિફ્લેક્શન પછી (પ્રિઝમના ડાબા અને જમણા ચહેરા પર), બીમ φ કોણ દ્વારા મૂળ દિશાથી વિચલિત થાય છે. ભૌમિતિક પરિવર્તનોથી તે તેને અનુસરે છે

તે પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ વધારે છે, પ્રિઝમ પદાર્થનો વક્રીવર્તક કોણ અને પ્રિઝમ પદાર્થનો વક્રીભવન સૂચકાંક વધારે છે. n = f(λ) હોવાથી, પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો જુદા જુદા ખૂણા પર વિચલિત થશે, એટલે કે. પ્રિઝમ પર સફેદ પ્રકાશની ઘટનાનો કિરણ, પ્રિઝમની પાછળ, સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે, જે ન્યુટને પ્રથમ અવલોકન કર્યું હતું. આનો અર્થ એ છે કે પ્રિઝમની મદદથી, તેમજ વિવર્તન જાળીની મદદથી, પ્રકાશને સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત કરીને, તેની વર્ણપટની રચના નક્કી કરવી શક્ય છે.

તે યાદ રાખવું જોઈએ કે વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં ઘટકોના રંગો અલગ રીતે સ્થિત છે. IN વિવર્તન સ્પેક્ટ્રમડિફ્લેક્શન એંગલની સાઈન તરંગલંબાઈના પ્રમાણસર હોય છે, તેથી, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કરતા લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે, તે વિવર્તન ગ્રૅટિંગ દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે. દરેક માટે પ્રિઝમમાં પારદર્શક પદાર્થોસામાન્ય વિક્ષેપ સાથે, પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક n વધતી તરંગલંબાઇ સાથે ઘટે છે, તેથી લાલ કિરણો વાયોલેટ કિરણો કરતાં ઓછા પ્રિઝમ દ્વારા વિચલિત થાય છે.

ક્રિયા સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોમીટર, સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે વિવર્તન જાળી કરતાં પ્રિઝમ બનાવવું ખૂબ સરળ છે. પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોમીટરમાં પણ ઉચ્ચ છિદ્ર ગુણોત્તર હોય છે.

પ્રકાશ વિક્ષેપનો ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંત.મેક્સવેલના મેક્રોસ્કોપિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક થિયરી પરથી તે અનુસરે છે

પરંતુ તમામ પદાર્થો માટે સ્પેક્ટ્રમના ઓપ્ટિકલ પ્રદેશમાં μ ≈ 1, તેથી

n= ε (1)

ફોર્મ્યુલા (1) અનુભવનો વિરોધાભાસ કરે છે, કારણ કે જથ્થો n, એક ચલ n = f(λ), તે જ સમયે ચોક્કસ સ્થિરાંક સમાન છે ε (મેક્સવેલના સિદ્ધાંતમાં સ્થિર). વધુમાં, આ અભિવ્યક્તિમાંથી મેળવેલ n ના મૂલ્યો પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સંમત નથી.

પ્રકાશના વિક્ષેપને સમજાવવા માટે, તે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું ઇલેક્ટ્રોનિક લોરેન્ટ્ઝ સિદ્ધાંત,જેમાં પ્રકાશના વિક્ષેપને ચાર્જ કરેલા કણો સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે ગણવામાં આવે છે જે પદાર્થનો ભાગ છે અને તરંગના વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં ફરજિયાત ઓસિલેશન કરે છે.

ચાલો સજાતીય આઇસોટ્રોપિક ડાઇલેક્ટ્રિકના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ સિદ્ધાંતથી પરિચિત થઈએ, ઔપચારિક રીતે એમ માનીએ કે પ્રકાશનું વિક્ષેપ એ પ્રકાશ તરંગોની આવર્તન ω પર ε ની અવલંબનનું પરિણામ છે. પદાર્થનો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક છે

ε = 1 + χ = 1 + P/(ε 0 E),

જ્યાં χ એ માધ્યમની ડાઇલેક્ટ્રિક સંવેદનશીલતા છે, ε 0 એ વિદ્યુત સ્થિરાંક છે, P એ ધ્રુવીકરણનું ત્વરિત મૂલ્ય છે (તીવ્રતા E ના તરંગ ક્ષેત્રમાં ડાઇલેક્ટ્રિકના એકમ વોલ્યુમ દીઠ પ્રેરિત દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ). પછી

n 2 = 1 + P/(ε 0 E), (2)

તે પી પર આધાર રાખે છે. દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે, આવર્તન ω~10 15 હર્ટ્ઝ એટલી ઊંચી છે કે તરંગ ક્ષેત્રના ઇલેક્ટ્રિક ઘટકના પ્રભાવ હેઠળ અણુઓ, પરમાણુઓ અથવા આયનોના બાહ્ય (સૌથી નબળા બંધાયેલા) ઇલેક્ટ્રોનનું માત્ર દબાણયુક્ત ઓસિલેશન નોંધપાત્ર છે. , અને આવી આવર્તન પર પરમાણુઓનું કોઈ ઓરિએન્ટેશનલ ધ્રુવીકરણ હશે નહીં. આ ઇલેક્ટ્રોન કહેવાય છે ઓપ્ટિકલ ઇલેક્ટ્રોન.

સરળતા માટે, ચાલો આપણે પરમાણુમાં એક ઓપ્ટિકલ ઇલેક્ટ્રોનના સ્પંદનોને ધ્યાનમાં લઈએ. બળજબરીપૂર્વક ઓસિલેશન કરતા ઇલેક્ટ્રોનની પ્રેરિત દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ p = ex ની બરાબર છે, જ્યાં e એ ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ છે, x એ પ્રકાશ તરંગના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ સંતુલન સ્થિતિમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાપન છે. ચાલો n 0 એ ડાઇલેક્ટ્રિકમાં અણુઓની સાંદ્રતા છે

P = p n 0 = n 0 e x. (3)

(3) ને (2) માં બદલીને આપણને મળે છે

n 2 = 1 + n 0 e x /(ε 0 E), (4)

તે બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર E = E 0 cos ωt ના પ્રભાવ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાપન x નક્કી કરવામાં સમસ્યા આવે છે.

સૌથી સરળ કેસ માટે ઇલેક્ટ્રોનના દબાણયુક્ત ઓસિલેશનનું સમીકરણ

d 2 x/dt 2 +ω 0 2 x = (F 0 /m)cos ωt = (e/m) E 0 cos ωt, (5)

જ્યાં F 0 = еE 0 એ વેવ ફિલ્ડમાંથી ઇલેક્ટ્રોન પર કામ કરતા બળનું કંપનવિસ્તાર મૂલ્ય છે, ω 0 = √k/m એ ઇલેક્ટ્રોન ઓસિલેશનની કુદરતી આવર્તન છે, m એ ઇલેક્ટ્રોનનું દળ છે. સમીકરણ (5) ઉકેલ્યા પછી, આપણે અણુ સ્થિરાંકો (e, m, ω 0) અને આવર્તન પર આધાર રાખીને ε = n 2 શોધીએ છીએ બાહ્ય ક્ષેત્રω, એટલે કે ચાલો વિક્ષેપ સમસ્યા હલ કરીએ.

(5) નો ઉકેલ છે

Х = А cos ωt, (6)

A = eE 0 /m(ω 0 2 – ω 2). (7)

(6) અને (7) ને (4) માં બદલો અને મેળવો

n 2 = 1 + n 0 e 2 /ε 0 m(ω 0 2 – ω 2). (8)

(8) થી તે સ્પષ્ટ છે કે પદાર્થનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બાહ્ય ક્ષેત્રની આવર્તન ω પર આધાર રાખે છે, અને ω = 0 થી ω = ω 0 ની આવર્તન શ્રેણીમાં n 2 નું મૂલ્ય 1 કરતા વધારે છે અને વધે છે વધતી આવર્તન સાથે ω ( સામાન્ય તફાવત). ω = ω 0 પર મૂલ્ય n 2 = ± ∞; ω = ω 0 થી ω = ∞ આવર્તન શ્રેણીમાં, n 2 નું મૂલ્ય 1 કરતાં ઓછું છે અને - ∞ થી 1 (સામાન્ય વિક્ષેપ) સુધી વધે છે. n 2 થી n તરફ આગળ વધતાં, આપણે n = n(ω), ફિગ. 1 નો ગ્રાફ મેળવીએ છીએ. વિસ્તાર AB – વિસ્તાર અસાધારણ વિક્ષેપ. વિસંગત વિક્ષેપનો અભ્યાસ - ડી.એસ. ક્રિસમસ.

પ્રકાશનું શોષણ– તરંગ ઊર્જાના અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરણને કારણે પદાર્થમાં તેના પ્રસાર દરમિયાન પ્રકાશ તરંગની ઊર્જામાં ઘટાડો કહેવાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી, પ્રકાશ અને પદાર્થની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અણુઓ અને પદાર્થના પરમાણુઓ સાથે પ્રકાશ તરંગના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં ઘટાડો થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન જે અણુઓ બનાવે છે તે પ્રકાશ તરંગના વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ વાઇબ્રેટ કરી શકે છે. પ્રકાશ તરંગની ઊર્જાનો એક ભાગ ઉત્તેજક ઇલેક્ટ્રોન ઓસિલેશન પર ખર્ચવામાં આવે છે. આંશિક રીતે, ઇલેક્ટ્રોન ઓસિલેશનની ઊર્જા ફરીથી પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને ઊર્જાના અન્ય સ્વરૂપોમાં પણ પરિવર્તિત થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઊર્જામાં થર્મલ રેડિયેશન.

શોષક પદાર્થના અણુઓ અને પરમાણુઓ સાથે પ્રકાશ તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિની વિગતોમાં ગયા વિના, ઊર્જાના દૃષ્ટિકોણથી પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગના શોષણને સામાન્ય શબ્દોમાં વર્ણવી શકાય છે.

પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશના શોષણનું ઔપચારિક વર્ણન આપવામાં આવ્યું છે બૂગર,જેણે શોષક પદાર્થના અંતિમ સ્તરમાંથી પસાર થતી પ્રકાશની તીવ્રતા અને તેના પર પ્રકાશની ઘટનાની તીવ્રતા વચ્ચે સંબંધ સ્થાપિત કર્યો

આઈ lλ = હું 0λ ઇ -કે l (1)

જ્યાં I 0 λ એ શોષક સ્તર પર તરંગલંબાઇ λ ઘટના સાથે પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા છે; આઈ lλ- જાડા પદાર્થના શોષક સ્તરમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા l; K λ - λ પર આધાર રાખીને શોષણ ગુણાંક, એટલે કે. K λ = f(λ).

જો દ્રાવણમાં શોષક પદાર્થ હોય, તો પ્રકાશનું શોષણ વધારે, વધારે હોય છે. વધુ પરમાણુઓઓગળેલા પદાર્થનો પ્રકાશ તેના માર્ગમાં આવે છે. તેથી, શોષણ ગુણાંક C સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. નબળા ઉકેલોના કિસ્સામાં, જ્યારે દ્રાવ્યના પરમાણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અવગણી શકાય છે, ત્યારે શોષણ ગુણાંક C ના પ્રમાણસર હોય છે:

K λ = c λ С (2)

જ્યાં c λ એ પ્રમાણસરતા ગુણાંક છે, જે λ પર પણ આધાર રાખે છે. ધ્યાનમાં લેતા (2), બોગુઅરનો કાયદો (1) આ રીતે ફરીથી લખી શકાય છે:

I λ = I 0λ e - c C l (3)

c λ એ પદાર્થની એકમ સાંદ્રતા દીઠ પ્રકાશ શોષણ દર છે. જો દ્રાવ્યની સાંદ્રતા [mol/liter] માં દર્શાવવામાં આવે, તો c λ કહેવાય છે દાળ શોષણ ગુણાંક.

સંબંધ (3)ને બોગુઅર-લેમ્બર્ટ-બીયર કાયદો કહેવામાં આવે છે. સ્તર I માંથી નીકળતા તેજસ્વી પ્રવાહની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર lλ, દાખલ કરેલ I 0λ કહેવાય છે સ્તર T ના ઓપ્ટિકલ (અથવા પ્રકાશ) ટ્રાન્સમિટન્સનો ગુણાંક:

T = I lλ/I 0 λ = e - c C l (4)

અથવા ટકાવારી તરીકે

T = I lλ/I 0λ 100%. (5)

સ્તરનું શોષણ ગુણોત્તર જેટલું છે

એલ
મૂલ્ય 1/T ના ઓગરિધમ કહેવાય છે સ્તર ઓપ્ટિકલ ઘનતાડી

D = લોગ 1/T = લોગ I 0 λ /I l λ = 0.43c λ C l (6)

તે ઓપ્ટિકલ ઘનતા માધ્યમ દ્વારા પ્રકાશના શોષણને દર્શાવે છે. રિલેશન (6) નો ઉપયોગ ઉકેલોની સાંદ્રતા નક્કી કરવા અને પદાર્થોના શોષણ સ્પેક્ટ્રાને દર્શાવવા બંને માટે થઈ શકે છે.

તરંગલંબાઇ D = f(λ) પર ઓપ્ટિકલ ઘનતાની અવલંબન એ આપેલ પદાર્થના શોષણની સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતા છે, અને આ અવલંબનને વ્યક્ત કરતો વળાંક કહેવામાં આવે છે. શોષણ સ્પેક્ટ્રમ.શોષણ સ્પેક્ટ્રા, ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રાની જેમ, રેખાંકિત, પટ્ટાવાળી અને સતત હોઈ શકે છે, ફિગ. 3. બોહર પરમાણુ મોડલ મુજબ, એક ઉર્જા અવસ્થામાંથી બીજી ઊર્જા અવસ્થામાં સિસ્ટમ (અણુ)ના સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશ ક્વોન્ટા ઉત્સર્જિત અને શોષાય છે. જો, આ કિસ્સામાં, માત્ર ઓપ્ટિકલ સંક્રમણો બદલાય છે ઇલેક્ટ્રોનિક ઊર્જાસિસ્ટમો, જેમ કે અણુઓમાં છે, તો સ્પેક્ટ્રમમાં શોષણ રેખા તીક્ષ્ણ હશે.

ફિગ. 3.a) રેખા શોષણ સ્પેક્ટ્રમ, b) પટ્ટાવાળી શોષણ સ્પેક્ટ્રમ, c) સતત શોષણ સ્પેક્ટ્રમ.

જો કે, જટિલ પરમાણુઓ માટે, જેની ઉર્જા ઇલેક્ટ્રોનિક E el, વાઇબ્રેશનલ E coll અને રોટેશનલ E vr ઊર્જા (E = E el + E coll + E vr) થી બનેલી હોય છે, જ્યારે પ્રકાશ શોષાય છે, ત્યારે માત્ર ઇલેક્ટ્રોનિક ઊર્જા જ બદલાતી નથી, પણ વાઇબ્રેશનલ અને રોટેશનલ એનર્જી. વધુમાં, ∆E el >>∆E ગણતરી >>∆E bp, પરિણામે, ઉકેલોના શોષણ સ્પેક્ટ્રમમાં ઇલેક્ટ્રોનિક સંક્રમણને અનુરૂપ રેખાઓનો સમૂહ શોષણ બેન્ડ જેવો દેખાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે શોષણ ગુણાંક નાનો છે (આશરે 10 -3 - 10 -5 સેમી -1), તેમના માટે વિશાળ શોષણ બેન્ડ જોવા મળે છે, એટલે કે. ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં સતત શોષણ સ્પેક્ટ્રમ હોય છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં કોઈ નથી મફત ઇલેક્ટ્રોનઅને પ્રકાશ શોષણ રેઝોનન્સની ઘટનાને કારણે છે ફરજિયાત કંપનોઅણુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન અને ડાઇલેક્ટ્રિક અણુઓમાં પરમાણુ.

ધાતુઓ માટે શોષણ ગુણાંક મોટા મૂલ્યો ધરાવે છે (આશરે 10 3 - 10 5 સેમી -1) અને તેથી ધાતુઓ પ્રકાશ માટે અપારદર્શક હોય છે. ધાતુઓમાં, પ્રકાશ તરંગના વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ફરતા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે, ઝડપથી વૈકલ્પિક પ્રવાહો ઉદ્ભવે છે, તેની સાથે જૌલ ગરમીના પ્રકાશન સાથે. તેથી, પ્રકાશ તરંગની ઊર્જા ઝડપથી ઘટે છે, મેટલની આંતરિક ઊર્જામાં ફેરવાય છે. ધાતુની વાહકતા જેટલી વધારે છે, તેટલો વધુ પ્રકાશ તે શોષી લે છે. ફિગ માં. આકૃતિ 1 શોષણ બેન્ડના પ્રદેશમાં આવર્તન પર પ્રકાશ શોષણ ગુણાંકની લાક્ષણિક અવલંબન દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે શોષણ બેન્ડની અંદર એક વિસંગત વિક્ષેપ જોવા મળે છે. જો કે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના કોર્સને અસર કરવા માટે પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશનું શોષણ નોંધપાત્ર હોવું જોઈએ.

તરંગલંબાઇ (આવર્તન) પર શોષણ ગુણાંકની અવલંબન શોષક સંસ્થાઓના રંગને સમજાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાચ જે લાલ અને નારંગી કિરણોને નબળી રીતે શોષી લે છે અને લીલા અને વાદળી કિરણોને મજબૂત રીતે શોષી લે છે તે સફેદ પ્રકાશથી પ્રકાશિત થાય ત્યારે લાલ દેખાશે. જો આવા કાચ પર લીલો અને વાદળી પ્રકાશ પાડવામાં આવે છે, તો આ તરંગલંબાઇના મજબૂત શોષણને કારણે કાચ કાળો દેખાશે. આ ઘટનાનો ઉપયોગ ઉત્પાદનમાં થાય છે પ્રકાશ ફિલ્ટર્સ, જે રાસાયણિક પર આધાર રાખે છે કાચની રચનાઓ માત્ર ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ પ્રસારિત કરે છે, અન્યને શોષી લે છે.

આપણી આસપાસની દુનિયા લાખો વિવિધ શેડ્સથી ભરેલી છે. પ્રકાશના ગુણધર્મોને કારણે, આપણી આસપાસની દરેક વસ્તુ અને ઑબ્જેક્ટનો ચોક્કસ રંગ માનવ દ્રષ્ટિ દ્વારા જોવામાં આવે છે. પ્રકાશ તરંગો અને તેમની લાક્ષણિકતાઓના અભ્યાસથી લોકોને પ્રકાશની પ્રકૃતિ અને તેની સાથે સંકળાયેલી ઘટનાઓ પર ઊંડાણપૂર્વક જોવાની મંજૂરી મળી છે. આજે આપણે વિભિન્નતા વિશે વાત કરીશું.

પ્રકાશની પ્રકૃતિ

સાથે ભૌતિક બિંદુપ્રકાશ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું સંયોજન છે વિવિધ અર્થોલંબાઈ અને આવર્તન. માનવ આંખ કોઈ પ્રકાશને જોઈ શકતી નથી, પરંતુ માત્ર તે જ જેની તરંગલંબાઈ 380 થી 760 nm સુધીની હોય છે. બાકીની જાતો આપણા માટે અદ્રશ્ય રહે છે. આમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગનો સમાવેશ થાય છે. પ્રખ્યાત વૈજ્ઞાનિક આઇઝેક ન્યૂટને પ્રકાશને સૌથી વધુ નિર્દેશિત પ્રવાહ તરીકે કલ્પના કરી હતી બારીક કણો. તે પછીથી જ સાબિત થયું કે તે પ્રકૃતિમાં એક તરંગ છે. જો કે, ન્યૂટન હજુ પણ આંશિક રીતે સાચા હતા. હકીકત એ છે કે પ્રકાશ માત્ર તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, પણ કોર્પસ્ક્યુલર ગુણધર્મો. આ દરેક દ્વારા પુષ્ટિ થયેલ છે જાણીતી ઘટનાફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર તે તારણ આપે છે કે તેજસ્વી પ્રવાહ દ્વિ પ્રકૃતિ ધરાવે છે.

રંગ સ્પેક્ટ્રમ

સફેદ પ્રકાશ, માનવ દ્રષ્ટિ માટે સુલભ, એ અનેક તરંગોનું સંયોજન છે, જેમાંથી દરેક ચોક્કસ આવર્તન અને ફોટોનની પોતાની ઊર્જા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તદનુસાર, તે તરંગોમાં વિઘટિત થઈ શકે છે વિવિધ રંગો. તેમાંના દરેકને મોનોક્રોમેટિક કહેવામાં આવે છે, અને ચોક્કસ રંગ તેની લંબાઈ, તરંગની આવર્તન અને ફોટોન ઊર્જાની પોતાની શ્રેણીને અનુરૂપ છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પદાર્થ દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જા (અથવા શોષિત) ઉપરોક્ત સૂચકાંકો અનુસાર વિતરિત કરવામાં આવે છે. આ અસ્તિત્વને સમજાવે છે પ્રકાશ સ્પેક્ટ્રમ. ઉદાહરણ તરીકે, સ્પેક્ટ્રમનો લીલો રંગ 530 થી 600 THz અને વાયોલેટ 680 થી 790 THz સુધીની ફ્રીક્વન્સીઝને અનુરૂપ છે.

આપણામાંના દરેકે ક્યારેય જોયું છે કે કાપેલા કાચના ઉત્પાદનો પર અથવા, ઉદાહરણ તરીકે, હીરા પર કિરણો કેવી રીતે ચમકે છે. પ્રકાશ વિક્ષેપ તરીકે ઓળખાતી ઘટનાને કારણે આ અવલોકન કરી શકાય છે. આ એક એવી અસર છે જે આ પદાર્થમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ તરંગની લંબાઈ (આવર્તન) પર ઑબ્જેક્ટ (પદાર્થ, માધ્યમ) ના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અવલંબનને પ્રતિબિંબિત કરે છે. આ અવલંબનનું પરિણામ એ બીમનું રંગ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે. પ્રકાશ ફેલાવો નીચેની સમાનતા દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

જ્યાં n એ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે, ƛ એ આવર્તન છે, અને ƒ એ તરંગલંબાઇ છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધતી આવર્તન અને ઘટતી તરંગલંબાઇ સાથે વધે છે. આપણે ઘણીવાર પ્રકૃતિમાં વિખરાઈને અવલોકન કરીએ છીએ. તેનું સૌથી સુંદર અભિવ્યક્તિ મેઘધનુષ્ય છે, જે અસંખ્ય વરસાદના ટીપાંમાંથી પસાર થતાં સૂર્યપ્રકાશના છૂટાછવાયાને કારણે રચાય છે.

વિભિન્નતાની શોધ તરફના પ્રથમ પગલાં

ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, તેજસ્વી પ્રવાહ, જ્યારે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે રંગ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે, જેનો આઇઝેક ન્યૂટને તેમના સમયમાં પૂરતી વિગતવાર અભ્યાસ કર્યો હતો. તેમના સંશોધનનું પરિણામ 1672 માં વિક્ષેપની ઘટનાની શોધ હતી. વૈજ્ઞાનિક રસપ્રકાશના ગુણધર્મો આપણા યુગ પહેલા દેખાયા હતા. પ્રખ્યાત એરિસ્ટોટલે પહેલેથી જ નોંધ્યું છે સૂર્યપ્રકાશવિવિધ શેડ્સ હોઈ શકે છે. વૈજ્ઞાનિકે દલીલ કરી હતી કે રંગની પ્રકૃતિ સફેદ પ્રકાશમાં હાજર "અંધારાની માત્રા" પર આધારિત છે. જો તેમાં ઘણું બધું હોય, તો જાંબલી રંગ દેખાય છે, અને જો ત્યાં થોડો હોય, તો લાલ. મહાન વિચારકએ પણ કહ્યું કે પ્રકાશ કિરણોનો મુખ્ય રંગ સફેદ છે.

ન્યુટનના પુરોગામીઓમાં સંશોધન

અંધકાર અને પ્રકાશની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના એરિસ્ટોટલના સિદ્ધાંતને 16મી અને 17મી સદીના વૈજ્ઞાનિકોએ નકારી ન હતી. ચેક સંશોધક માર્ઝી અને અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી હરિઓટ બંનેએ સ્વતંત્ર રીતે પ્રિઝમ સાથે પ્રયોગો કર્યા હતા અને તેમને ખાતરી હતી કે સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ શેડ્સ દેખાવાનું કારણ પ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે અંધકાર સાથે પ્રકાશ પ્રવાહનું ચોક્કસ મિશ્રણ હતું. પ્રથમ નજરમાં, વૈજ્ઞાનિકોના તારણો તાર્કિક કહી શકાય. પરંતુ તેમના પ્રયોગો તેના બદલે સુપરફિસિયલ હતા, અને તેઓ તેનો બેકઅપ લેવામાં અસમર્થ હતા વધારાના સંશોધન. આઇઝેક ન્યૂટન ધંધામાં ઉતર્યા ત્યાં સુધી તે હતું.

ન્યુટનની શોધ

આ ઉત્કૃષ્ટ વૈજ્ઞાનિકના જિજ્ઞાસુ મન માટે આભાર, તે સાબિત થયું હતું કે સફેદ પ્રકાશ મુખ્ય નથી, અને અન્ય રંગો પ્રકાશ અને અંધકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે ઉદ્ભવતા નથી. વિવિધ ગુણોત્તર. ન્યૂટને આ માન્યતાઓનું ખંડન કર્યું અને બતાવ્યું કે સફેદ પ્રકાશ તેની રચનામાં સંયુક્ત છે, તે પ્રકાશ સ્પેક્ટ્રમના તમામ રંગો દ્વારા રચાય છે, જેને મોનોક્રોમેટિક કહેવાય છે. પ્રિઝમ દ્વારા પ્રકાશ કિરણ પસાર થવાના પરિણામે, તેના ઘટક તરંગ પ્રવાહોમાં સફેદ પ્રકાશના વિઘટનને કારણે વિવિધ રંગોની રચના થાય છે. વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ અને લંબાઈવાળા આવા તરંગો માધ્યમમાં અલગ અલગ રીતે પ્રત્યાવર્તન કરીને ચોક્કસ રંગ બનાવે છે. ન્યુટને એવા પ્રયોગો કર્યા જે આજે પણ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બે પ્રિઝમ અને મિરરનો ઉપયોગ કરીને અને પ્રિઝમ અને છિદ્રિત સ્ક્રીનમાંથી પ્રકાશ પસાર કરીને ક્રોસ કરેલા પ્રિઝમ સાથેના પ્રયોગો. હવે આપણે જાણીએ છીએ કે રંગ સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન કારણે થાય છે અલગ ઝડપપારદર્શક પદાર્થ દ્વારા વિવિધ લંબાઈ અને ફ્રીક્વન્સીઝના તરંગોનો માર્ગ. પરિણામે, કેટલાક તરંગો પ્રિઝમને વહેલા છોડી દે છે, અન્ય થોડા સમય પછી, અન્ય પછી પણ, વગેરે. આ રીતે પ્રકાશ પ્રવાહનું વિઘટન થાય છે.

અસાધારણ વિક્ષેપ

ત્યારપછી, છેલ્લી સદી પહેલાના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ વિક્ષેપ સંબંધિત બીજી શોધ કરી. ફ્રેન્ચમેન લેરોક્સે શોધ્યું કે કેટલાક માધ્યમોમાં (ખાસ કરીને, આયોડિન વરાળમાં), વિખેરવાની ઘટનાને વ્યક્ત કરતી અવલંબનનું ઉલ્લંઘન થાય છે. જર્મનીમાં રહેતા ભૌતિકશાસ્ત્રી કુંડટે આ મુદ્દાનો અભ્યાસ હાથ ધર્યો હતો. તેમના સંશોધન માટે, તેમણે ન્યૂટનની પદ્ધતિઓમાંથી એક ઉધાર લીધી, એટલે કે બે ક્રોસ્ડ પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને એક પ્રયોગ. માત્ર એટલો જ તફાવત હતો કે તેમાંના એકને બદલે, કુંડટે સાયનાઇન સોલ્યુશન સાથે પ્રિઝમેટિક વાસણનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તે બહાર આવ્યું છે કે જ્યારે પ્રકાશ આવા પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વધે છે, અને ઘટતો નથી, જેમ કે સામાન્ય પ્રિઝમ્સ સાથે ન્યૂટનના પ્રયોગોમાં થયું હતું. જર્મન વૈજ્ઞાનિકે શોધી કાઢ્યું કે આ વિરોધાભાસ પદાર્થ દ્વારા પ્રકાશનું શોષણ જેવી ઘટનાને કારણે જોવા મળે છે. વર્ણવેલ કુંડટ પ્રયોગમાં, શોષક માધ્યમ એ સાયનાઇન સોલ્યુશન હતું, અને આવા કિસ્સાઓ માટે પ્રકાશના વિક્ષેપને વિસંગત કહેવામાં આવતું હતું. આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, આ શબ્દ વ્યવહારીક રીતે ઉપયોગમાં લેવાતો નથી. આજની તારીખે ન્યુટન દ્વારા શોધાયેલસામાન્ય અને પછીથી શોધાયેલ વિસંગત વિક્ષેપને સમાન સિદ્ધાંત સાથે સંબંધિત અને સમાન પ્રકૃતિ ધરાવતી બે ઘટના તરીકે ગણવામાં આવે છે.

ઓછા વિક્ષેપ લેન્સ

ફોટોગ્રાફિક ટેક્નોલોજીમાં, પ્રકાશ ફેલાવાને અનિચ્છનીય ઘટના ગણવામાં આવે છે. તે કહેવાતા રંગીન વિકૃતિનું કારણ બને છે, જેમાં ચિત્રોમાં રંગો વિકૃત દેખાય છે. ફોટોગ્રાફના શેડ્સ ફોટોગ્રાફ કરવામાં આવતા વિષયના શેડ્સ સાથે મેળ ખાતા નથી. આ અસર વ્યાવસાયિક ફોટોગ્રાફરો માટે ખાસ કરીને અપ્રિય બની જાય છે. ફોટોગ્રાફ્સમાં વિખેરાઈ જવાને કારણે, માત્ર રંગો જ વિકૃત થતા નથી, પરંતુ કિનારીઓ ઘણીવાર અસ્પષ્ટ થઈ જાય છે અથવા તેનાથી વિપરીત, વધુ પડતી વ્યાખ્યાયિત સરહદ દેખાય છે. વૈશ્વિક ફોટોગ્રાફિક સાધનોના ઉત્પાદકો આના પરિણામોનો સામનો કરી રહ્યા છે ઓપ્ટિકલ ઘટનાખાસ રચાયેલ ઓછા વિક્ષેપ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને. જે કાચમાંથી તેઓ બનાવવામાં આવે છે તેમાં વિવિધ લંબાઈ અને ફ્રીક્વન્સીઝના તરંગોને સમાન રીતે રિફ્રેક્ટ કરવાની ઉત્તમ મિલકત છે. લેન્સ કે જેમાં ઓછા-વિક્ષેપ લેન્સ ઇન્સ્ટોલ કરેલા હોય છે તેને એક્રોમેટ કહેવામાં આવે છે.

પ્રકાશ વિક્ષેપ એ પ્રકાશની આવર્તન v (તરંગલંબાઇ l) પર પદાર્થના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ l ની અવલંબન અથવા તબક્કાના વેગની અવલંબન છે. વિપ્રકાશ તરંગો (જુઓ § 154) તેની આવર્તનથી v. પ્રકાશ ફેલાવાને અવલંબન તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે

પ્રિઝમમાંથી પસાર થતી વખતે સફેદ પ્રકાશના કિરણના સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટન થાય છે તે વિક્ષેપનું પરિણામ છે. પ્રથમ પ્રાયોગિક અવલોકનોપ્રકાશનું વિક્ષેપ I. ન્યૂટન (1672) નું છે.

ચાલો પ્રિઝમમાં પ્રકાશના ફેલાવાને ધ્યાનમાં લઈએ. પ્રકાશના મોનોક્રોમેટિક કિરણને પ્રિઝમ પર રીફ્રેક્ટીંગ એંગલ સાથે પડવા દો એઅને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n(ફિગ. 268) એક ખૂણા પર 1 . બેવડા વક્રીભવન પછી (પ્રિઝમની ડાબી અને જમણી બાજુએ), બીમ જે એંગલ દ્વારા મૂળ દિશાથી વિચલિત થાય છે. .

આકૃતિ પરથી તે અનુસરે છે

ધારો કે ખૂણા A અને a 1 નાના છે, તો ખૂણા a 2, b 1 અને b 2 પણ નાના હશે અને આ ખૂણાઓની સાઈનને બદલે, તેમની કિંમતોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેથી a 1 /b 1 = n, b 2 /a 2 = 1/n, અને ત્યારથી b 1 + b 2 = A , પછી a 2 = b 2 n = n(A - b 1) = n(A - a 1 /n) = nA - a 1, ક્યાંથી

(185.3)

અભિવ્યક્તિ (185.3) અને (185.2) થી તે તેને અનુસરે છે

(185.4)

એટલે કે, પ્રિઝમનો રીફ્રેક્ટિવ કોણ જેટલો મોટો, પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ તેટલો મોટો.

અભિવ્યક્તિ (185.4) પરથી તે અનુસરે છે કે પ્રિઝમ દ્વારા કિરણોના વિચલનનો કોણ મૂલ્ય n - 1 પર આધાર રાખે છે, અને n એ તરંગલંબાઇનું કાર્ય છે, તેથી પ્રિઝમમાંથી પસાર થયા પછી વિવિધ તરંગલંબાઇના કિરણો દ્વારા વિચલિત કરવામાં આવશે. વિવિધ ખૂણા, એટલે કે, પ્રિઝમ પાછળ સફેદ પ્રકાશનો કિરણ સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત થાય છે, જેનું અવલોકન I. ન્યૂટને કર્યું હતું. આમ, પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને, તેમજ વિવર્તન જાળીનો ઉપયોગ કરીને, સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન કરીને, તેની વર્ણપટની રચના નક્કી કરવી શક્ય છે.

ચાલો વિચાર કરીએ વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં તફાવત.

1. વિવર્તન ઝીણી ઘટના પ્રકાશને સીધી તરંગલંબાઇમાં વિઘટિત કરે છે (જુઓ (180.3)), તેથી, તરંગલંબાઇ માપેલા ખૂણાઓ (અનુરૂપ મેક્સિમાની દિશામાં) માંથી ગણતરી કરી શકાય છે. પ્રિઝમમાં સ્પેક્ટ્રમમાં પ્રકાશનું વિઘટન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર થાય છે, તેથી, પ્રકાશની તરંગલંબાઇ નક્કી કરવા માટે, તમારે નિર્ભરતા n = ¦(l) (185.1) જાણવાની જરૂર છે.

2. વિવર્તન અને પ્રિઝમેટિક સ્પેક્ટ્રામાં સંયુક્ત રંગો અલગ રીતે સ્થિત છે. (180.3) થી તે અનુસરે છે કે ડિફેક્શનમાં ઝંખના કરવાથી ડિફ્લેક્શન એંગલના સાઈન તરંગલંબાઇના પ્રમાણસર છે. પરિણામે, લાલ કિરણો, જે વાયોલેટ કિરણો કરતાં લાંબી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, તે વિવર્તન જાળી દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે. પ્રિઝમ રેફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના મૂલ્યો અનુસાર કિરણોને સ્પેક્ટ્રમમાં વિઘટિત કરે છે, જે તમામ પારદર્શક પદાર્થો માટે વધતી તરંગલંબાઇ (ફિગ. 269) સાથે ઘટે છે. તેથી, લાલ કિરણો વાયોલેટ કિરણો કરતાં નબળા પ્રિઝમ દ્વારા વિચલિત થાય છે.

તીવ્રતા

પદાર્થનું વિક્ષેપ કહેવાય છે, તે દર્શાવે છે કે તરંગલંબાઇ સાથે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કેટલી ઝડપથી બદલાય છે. ફિગમાંથી. 269 ​​તે અનુસરે છે કે પારદર્શક પદાર્થો માટે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઘટતી તરંગલંબાઇ સાથે વધે છે; તેથી, dn/dl ની તીવ્રતા પણ ઘટતા l સાથે વધે છે.

આ વિક્ષેપ સામાન્ય કહેવાય છે. નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે, n(l) વળાંકનો અભ્યાસક્રમ - વિક્ષેપ વળાંક - નજીકની શોષણ રેખાઓ અને બેન્ડ્સ અલગ હશે: n ઘટતા l સાથે ઘટે છે. l પર n ની અવલંબનની આ વર્તણૂકને અસંગત વિક્ષેપ કહેવામાં આવે છે.

પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સનું સંચાલન સામાન્ય વિક્ષેપની ઘટના પર આધારિત છે. નિર્ધારિત કરતી વખતે તેમની કેટલીક ખામીઓ હોવા છતાં (ઉદાહરણ તરીકે, માપાંકનની જરૂરિયાત, સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ ભાગોમાં વિવિધ વિક્ષેપ) સ્પેક્ટ્રલ રચનાપ્રકાશ, પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ. આ એટલા માટે છે કારણ કે સારા પ્રિઝમ બનાવવા કરતાં સારા પ્રિઝમ બનાવવું ખૂબ સરળ છે. વિવર્તન gratings. પ્રિઝમ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ્સમાં ઉચ્ચ છિદ્ર ગુણોત્તર મેળવવાનું પણ સરળ છે.