ज्यामितीय और तरंग प्रकाशिकी। इन दृष्टिकोणों को लागू करने की शर्तें (तरंग दैर्ध्य और वस्तु के आकार के अनुपात से)। तरंग सुसंगति. स्थानिक और लौकिक सुसंगति की अवधारणा। जबरन उत्सर्जन. लेजर विकिरण की विशेषताएं. लेजर के संचालन की संरचना और सिद्धांत।

इस तथ्य के कारण कि प्रकाश एक तरंग घटना है, जिसके परिणामस्वरूप हस्तक्षेप होता है सीमितप्रकाश की किरण किसी एक दिशा में नहीं फैलती है, बल्कि इसका एक सीमित कोणीय वितरण होता है, अर्थात विवर्तन होता है। हालाँकि, उन मामलों में जहां प्रकाश किरणों के विशिष्ट अनुप्रस्थ आयाम तरंग दैर्ध्य की तुलना में पर्याप्त रूप से बड़े होते हैं, कोई प्रकाश किरण के विचलन की उपेक्षा कर सकता है और मान सकता है कि यह एक ही दिशा में फैलता है: प्रकाश किरण के साथ।

तरंग प्रकाशिकी प्रकाशिकी की एक शाखा है जो प्रकाश की तरंग प्रकृति को ध्यान में रखते हुए उसके प्रसार का वर्णन करती है। तरंग प्रकाशिकी की घटनाएँ - हस्तक्षेप, विवर्तन, ध्रुवीकरण, आदि।

तरंग हस्तक्षेप - अंतरिक्ष में एक साथ प्रसारित होने वाली दो या दो से अधिक सुसंगत तरंगों के आयाम का पारस्परिक प्रवर्धन या क्षीणन।

तरंगों का विवर्तन एक ऐसी घटना है जो तरंगों के प्रसार के दौरान ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों से विचलन के रूप में प्रकट होती है।

ध्रुवीकरण - मुख्यतः अंतरिक्ष में किसी भी वस्तु के पृथक्करण से जुड़ी प्रक्रियाएँ और अवस्थाएँ।

भौतिकी में, सुसंगतता समय में कई दोलन या तरंग प्रक्रियाओं का सहसंबंध (स्थिरता) है, जो उनके जुड़ने पर स्वयं प्रकट होती है। दोलन सुसंगत होते हैं यदि उनके चरणों के बीच का अंतर समय में स्थिर होता है और जब दोलनों को जोड़ा जाता है, तो समान आवृत्ति का एक दोलन प्राप्त होता है।

यदि दो दोलनों का चरण अंतर बहुत धीरे-धीरे बदलता है, तो कहा जाता है कि दोलन कुछ समय के लिए सुसंगत रहते हैं। इस समय को सुसंगति समय कहा जाता है।

स्थानिक सुसंगतता - तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत विमान में विभिन्न बिंदुओं पर एक ही समय में होने वाले दोलनों की सुसंगतता।

उत्तेजित उत्सर्जन - एक उत्प्रेरण फोटॉन के प्रभाव में एक उत्तेजित अवस्था से एक स्थिर अवस्था (निचले ऊर्जा स्तर) में क्वांटम प्रणाली (परमाणु, अणु, नाभिक, आदि) के संक्रमण के दौरान एक नए फोटॉन का उत्पादन, जिसकी ऊर्जा ऊर्जा स्तरों में अंतर के बराबर थी। निर्मित फोटॉन में उत्प्रेरण फोटॉन (जो अवशोषित नहीं होता है) के समान ऊर्जा, गति, चरण और ध्रुवीकरण होता है।

लेजर विकिरण निरंतर, निरंतर शक्ति के साथ, या स्पंदित हो सकता है, जो अत्यधिक उच्च शिखर शक्तियों तक पहुंच सकता है। कुछ योजनाओं में, लेजर के कार्यशील तत्व का उपयोग किसी अन्य स्रोत से विकिरण के लिए ऑप्टिकल एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है।

लेजर के संचालन का भौतिक आधार उत्तेजित (प्रेरित) विकिरण की घटना है। घटना का सार यह है कि एक उत्तेजित परमाणु किसी अन्य फोटॉन के प्रभाव में उसके अवशोषण के बिना एक फोटॉन उत्सर्जित करने में सक्षम होता है, यदि बाद की ऊर्जा उत्सर्जन से पहले और बाद में परमाणु के स्तर की ऊर्जा में अंतर के बराबर होती है। इस मामले में, उत्सर्जित फोटॉन उस फोटॉन से सुसंगत है जो विकिरण का कारण बना (यह इसकी "सटीक प्रतिलिपि" है)। इस प्रकार प्रकाश को बढ़ाया जाता है। यह घटना स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन से भिन्न होती है, जिसमें उत्सर्जित फोटॉनों में प्रसार, ध्रुवीकरण और चरण की यादृच्छिक दिशाएँ होती हैं।

सभी लेज़रों में तीन मुख्य भाग होते हैं:

सक्रिय (कार्यशील) वातावरण;

पम्पिंग सिस्टम (ऊर्जा स्रोत);

ऑप्टिकल रेज़ोनेटर (यदि लेजर एम्पलीफायर मोड में संचालित होता है तो अनुपस्थित हो सकता है)।

उनमें से प्रत्येक अपने विशिष्ट कार्य करने के लिए लेजर के संचालन की व्यवस्था करता है।

ज्यामितीय प्रकाशिकी. पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना. कुल परावर्तन का सीमित कोण. किरणों का मार्ग. फाइबर ऑप्टिक्स।

ज्यामितीय प्रकाशिकी प्रकाशिकी की एक शाखा है जो पारदर्शी मीडिया में प्रकाश प्रसार के नियमों और ऑप्टिकल प्रणालियों में प्रकाश के पारित होने के दौरान इसकी तरंग गुणों को ध्यान में रखे बिना छवियों के निर्माण के सिद्धांतों का अध्ययन करती है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन आंतरिक परावर्तन है बशर्ते कि आपतन कोण किसी क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, आपतित तरंग पूरी तरह से परावर्तित हो जाती है, और परावर्तन गुणांक का मान पॉलिश सतहों के लिए इसके उच्चतम मान से अधिक हो जाता है। कुल आंतरिक परावर्तन के लिए परावर्तन गुणांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण

आपतन का वह कोण जिस पर अपवर्तित किरण ऑप्टिकली सघन माध्यम में संक्रमण के बिना दो मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करना शुरू कर देती है

रे पथदर्पणों, प्रिज्मों और लेंसों में

एक बिंदु स्रोत से प्रकाश किरणें सभी दिशाओं में फैलती हैं। ऑप्टिकल सिस्टम में, पीछे झुकने और मीडिया के बीच इंटरफेस से परावर्तित होने पर, कुछ किरणें फिर से किसी बिंदु पर प्रतिच्छेद कर सकती हैं। एक बिंदु को बिंदु छवि कहा जाता है। जब कोई किरण दर्पणों से उछलती है, तो नियम पूरा होता है: "परावर्तित किरण हमेशा आपतित किरण और उछलती हुई सतह के अभिलंब के समान तल में होती है, जो आपतन बिंदु से गुजरती है, और इस अभिलंब से घटाया गया आपतन कोण बाउंसिंग कोण के बराबर होता है।"

फ़ाइबर ऑप्टिक्स - इस शब्द का अर्थ है

प्रकाशिकी की शाखा जो ऑप्टिकल फाइबर में घटित होने वाली भौतिक घटनाओं का अध्ययन करती है, या

सटीक इंजीनियरिंग उद्योगों के उत्पाद, जिनमें ऑप्टिकल फाइबर पर आधारित घटक शामिल हैं।

फ़ाइबर-ऑप्टिक उपकरणों में लेज़र, एम्पलीफायर, मल्टीप्लेक्सर्स, डीमल्टीप्लेक्सर्स और कई अन्य शामिल हैं। फाइबर ऑप्टिक घटकों में इंसुलेटर, दर्पण, कनेक्टर, स्प्लिटर आदि शामिल हैं। फाइबर ऑप्टिक डिवाइस का आधार इसका ऑप्टिकल सर्किट है - एक निश्चित अनुक्रम में जुड़े फाइबर ऑप्टिक घटकों का एक सेट। ऑप्टिकल सर्किट फीडबैक के साथ या उसके बिना बंद या खुले हो सकते हैं।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब

आंतरिक प्रतिबिंब- दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रतिबिंब की घटना, बशर्ते कि तरंग उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम से गिरती है।

अधूरा आंतरिक प्रतिबिंब- आंतरिक परावर्तन, बशर्ते कि आपतन कोण क्रांतिक कोण से कम हो। इस मामले में, किरण अपवर्तित और परावर्तित में विभाजित हो जाती है।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- आंतरिक परावर्तन, बशर्ते कि आपतन कोण एक निश्चित क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, आपतित तरंग पूरी तरह से परावर्तित हो जाती है, और परावर्तन गुणांक का मान पॉलिश सतहों के लिए इसके उच्चतम मान से अधिक हो जाता है। इसके अलावा, कुल आंतरिक प्रतिबिंब के लिए प्रतिबिंब गुणांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है।

यह ऑप्टिकल घटना एक्स-रे रेंज सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के व्यापक स्पेक्ट्रम के लिए देखी जाती है।

ज्यामितीय प्रकाशिकी के ढांचे के भीतर, घटना की व्याख्या तुच्छ है: स्नेल के नियम के आधार पर और इस बात को ध्यान में रखते हुए कि अपवर्तन का कोण 90 ° से अधिक नहीं हो सकता है, हम पाते हैं कि घटना के कोण पर जिसकी साइन छोटे अपवर्तक सूचकांक और बड़े गुणांक के अनुपात से अधिक है, विद्युत चुम्बकीय तरंग को पहले माध्यम में पूरी तरह से प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए।

घटना के तरंग सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंग फिर भी दूसरे माध्यम में प्रवेश करती है - तथाकथित "गैर-समान तरंग" वहां फैलती है, जो तेजी से क्षय होती है और अपने साथ ऊर्जा नहीं ले जाती है। दूसरे माध्यम में एक अमानवीय तरंग के प्रवेश की विशेषता गहराई तरंग दैर्ध्य के क्रम की होती है।

पूर्ण आंतरिक प्रकाश परावर्तन

दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर आपतित दो मोनोक्रोमैटिक किरणों के उदाहरण का उपयोग करके आंतरिक प्रतिबिंब पर विचार करें। किरणें अपवर्तक सूचकांक वाले सघन माध्यम (गहरे नीले रंग में दर्शाया गया) के क्षेत्र से अपवर्तक सूचकांक वाले कम घने माध्यम (हल्के नीले रंग में दर्शाया गया) की सीमा तक गिरती हैं।

लाल किरण एक कोण पर गिरती है, अर्थात मीडिया की सीमा पर, यह द्विभाजित होती है - यह आंशिक रूप से अपवर्तित होती है और आंशिक रूप से परावर्तित होती है। किरण का एक भाग एक कोण पर अपवर्तित होता है।

हरी किरण गिरती है और पूरी तरह से परावर्तित हो जाती है src=”/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png” border=”0”>.

प्रकृति और प्रौद्योगिकी में पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब

एक्स-रे का प्रतिबिंब

चराई की घटनाओं में एक्स-रे का अपवर्तन सबसे पहले एम. ए. कुमाखोव द्वारा तैयार किया गया था, जिन्होंने एक्स-रे दर्पण विकसित किया था, और सैद्धांतिक रूप से 1923 में आर्थर कॉम्पटन द्वारा इसकी पुष्टि की गई थी।

अन्य तरंग घटनाएँ

अपवर्तन का प्रदर्शन, और इसलिए कुल आंतरिक प्रतिबिंब का प्रभाव, संभव है, उदाहरण के लिए, विभिन्न चिपचिपाहट या घनत्व के क्षेत्रों के बीच संक्रमण के दौरान सतह पर और तरल के थोक में ध्वनि तरंगों के लिए।

धीमी न्यूट्रॉन की किरणों के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण के पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के प्रभाव के समान घटनाएं देखी जाती हैं।

यदि एक लंबवत ध्रुवीकृत तरंग ब्रूस्टर कोण पर इंटरफ़ेस पर गिरती है, तो पूर्ण अपवर्तन का प्रभाव देखा जाएगा - कोई परावर्तित तरंग नहीं होगी।

टिप्पणियाँ

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देखें अन्य शब्दकोशों में "पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब" क्या है:

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- प्रतिबिंब ईमेल. मैग्न. विकिरण (विशेष रूप से, प्रकाश) जब यह उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम से दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस पर पड़ता है। नत्थी करना। ओ तब किया जाता है जब आपतन कोण i एक निश्चित सीमित (महत्वपूर्ण) कोण से अधिक हो जाता है... भौतिक विश्वकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- कुल आंतरिक प्रतिबिंब। जब प्रकाश n1 > n2 वाले माध्यम से गुजरता है, तो पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है यदि आपतन कोण a2 > apr; आपतन कोण पर a1 सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- ऑप्टिकल विकिरण का प्रतिबिंब (ऑप्टिकल विकिरण देखें) (प्रकाश) या एक अलग रेंज के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (उदाहरण के लिए, रेडियो तरंगें) जब यह एक उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम से दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस पर पड़ता है ... ... महान सोवियत विश्वकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- विद्युत चुम्बकीय तरंगें तब घटित होती हैं, जब वे उच्च अपवर्तक सूचकांक n1 वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n2 वाले माध्यम में सीमित कोण एपीआर से अधिक के आपतन कोण पर गुजरती हैं, जो अनुपात sinapr=n2/n1 द्वारा निर्धारित होता है। पूरा… … आधुनिक विश्वकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- पूर्ण आंतरिक परावर्तन, सीमा पर प्रकाश अपवर्तन के बिना परावर्तन। जब प्रकाश सघन माध्यम (जैसे कांच) से कम सघन माध्यम (पानी या हवा) में गुजरता है, तो अपवर्तन कोणों का एक क्षेत्र होता है जिसमें प्रकाश सीमा से नहीं गुजरता है ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम से प्रकाश का परावर्तन उस माध्यम में पूर्ण वापसी के साथ जहां से वह गिरता है। [अनुशंसित शर्तों का संग्रह. अंक 79. भौतिक प्रकाशिकी। यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज। वैज्ञानिक एवं तकनीकी शब्दावली समिति। 1970] विषय…… तकनीकी अनुवादक की पुस्तिका

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- विद्युत चुम्बकीय तरंगें तब उत्पन्न होती हैं जब वे 2 मीडिया के बीच इंटरफेस पर तिरछी तरह से गिरती हैं, जब विकिरण उच्च अपवर्तक सूचकांक n1 वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n2 वाले माध्यम से गुजरता है, और घटना का कोण i सीमित कोण से अधिक होता है ... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- विद्युत चुम्बकीय तरंगें, 2 मीडिया के बीच इंटरफेस पर तिरछी घटना के साथ होती हैं, जब विकिरण उच्च अपवर्तक सूचकांक n1 वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n2 वाले माध्यम से गुजरता है, और घटना का कोण i सीमित कोण ipr से अधिक होता है ... विश्वकोश शब्दकोश

कुल परावर्तन का सीमित कोण दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश की घटना का कोण है, जो 90 डिग्री के अपवर्तन कोण के अनुरूप है।

फाइबर ऑप्टिक्स प्रकाशिकी की एक शाखा है जो ऑप्टिकल फाइबर में होने वाली और घटित होने वाली भौतिक घटनाओं का अध्ययन करती है।

4. प्रकाशिक रूप से अमानवीय माध्यम में तरंगों का प्रसार। किरणों की वक्रता की व्याख्या. मृगतृष्णा। खगोलीय अपवर्तन. रेडियो तरंगों के लिए अमानवीय माध्यम।

मृगतृष्णा वायुमंडल में एक ऑप्टिकल घटना है: घनत्व में हवा की स्पष्ट रूप से भिन्न परतों के बीच सीमा द्वारा प्रकाश का प्रतिबिंब। एक पर्यवेक्षक के लिए, इस तरह के प्रतिबिंब में यह तथ्य शामिल होता है कि, एक दूर की वस्तु (या आकाश का एक खंड) के साथ, उसकी काल्पनिक छवि, वस्तु के सापेक्ष विस्थापित, दिखाई देती है। मृगतृष्णा को निचले वाले, वस्तु के नीचे दिखाई देने वाले, ऊपरी वाले, वस्तु के ऊपर और पार्श्व वाले में विभाजित किया गया है।

निम्न मृगतृष्णा

यह अत्यधिक गर्म सपाट सतह, अक्सर रेगिस्तान या डामर सड़क पर एक बहुत बड़े ऊर्ध्वाधर तापमान ढाल (ऊंचाई के साथ गिरती हुई) के साथ देखा जाता है। आकाश की काल्पनिक छवि सतह पर पानी का भ्रम पैदा करती है। इसलिए, गर्मी के दिनों में दूर तक जाने वाली सड़क गीली लगती है।

श्रेष्ठ मृगतृष्णा

इसे ठंडी पृथ्वी की सतह के ऊपर व्युत्क्रम तापमान वितरण के साथ देखा जाता है (यह अपनी ऊंचाई के साथ बढ़ता है)।

मृगतृष्णा

वस्तुओं की उपस्थिति में तीव्र विकृति के साथ मृगतृष्णा की जटिल घटनाओं को फाटा मॉर्गन कहा जाता है।

वॉल्यूमेट्रिक मृगतृष्णा

पहाड़ों में, कुछ परिस्थितियों में, यह बहुत दुर्लभ है, कि आप "विकृत स्व" को काफी करीब से देख सकते हैं। इस घटना को हवा में "स्थिर" जल वाष्प की उपस्थिति से समझाया गया है।

खगोलीय अपवर्तन - वायुमंडल से गुजरते समय आकाशीय पिंडों से प्रकाश किरणों के अपवर्तन की घटना / चूंकि ग्रहों के वायुमंडल का घनत्व हमेशा ऊंचाई के साथ घटता है, प्रकाश का अपवर्तन इस तरह से होता है कि, इसकी उत्तलता के साथ, सभी मामलों में घुमावदार किरण आंचल का सामना करती है। इस संबंध में, अपवर्तन हमेशा आकाशीय पिंडों की छवियों को उनकी वास्तविक स्थिति से ऊपर "उठाता" है।

अपवर्तन के कारण पृथ्वी पर कई ऑप्टिकल-वायुमंडलीय प्रभाव होते हैं: वृद्धि दिन का देशांतरइस तथ्य के कारण कि सौर डिस्क, अपवर्तन के कारण, ज्यामितीय विचारों के आधार पर उस क्षण से कुछ मिनट पहले क्षितिज से ऊपर उठती है जिस समय सूर्य को उगना होगा; इस तथ्य के कारण क्षितिज के पास चंद्रमा और सूर्य की दृश्यमान डिस्क का चपटा होना कि डिस्क का निचला किनारा ऊपरी किनारे की तुलना में अपवर्तन द्वारा ऊपर उठता है; तारों का टिमटिमाना, आदि। विभिन्न तरंग दैर्ध्य (नीली और बैंगनी किरणें लाल की तुलना में अधिक विचलित होती हैं) के साथ प्रकाश किरणों के अपवर्तन में अंतर के कारण, क्षितिज के पास आकाशीय पिंडों का एक स्पष्ट रंग होता है।

5. रैखिक ध्रुवीकृत तरंग की अवधारणा। प्राकृतिक प्रकाश का ध्रुवीकरण. अध्रुवीकृत विकिरण. द्विध्रुवीय ध्रुवीकरणकर्ता। ध्रुवीकरणकर्ता और प्रकाश विश्लेषक। मालुस का नियम.

तरंग ध्रुवीकरण- गड़बड़ी के वितरण की समरूपता के उल्लंघन की घटना आड़ातरंग (उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत) इसके प्रसार की दिशा के सापेक्ष। में अनुदैर्ध्यकिसी तरंग में ध्रुवीकरण उत्पन्न नहीं हो सकता, क्योंकि इस प्रकार की तरंगों में गड़बड़ी हमेशा प्रसार की दिशा के साथ मेल खाती है।

रैखिक - विक्षोभ के दोलन किसी एक तल में होते हैं। इस मामले में, एक बोलता है समतल ध्रुवीकरणलहर";

गोलाकार - आयाम वेक्टर का अंत दोलन तल में एक वृत्त का वर्णन करता है। वेक्टर के घूर्णन की दिशा के आधार पर, सहीया बाएं.

प्रकाश ध्रुवीकरण एक प्रकाश तरंग के विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के दोलनों को सुव्यवस्थित करने की प्रक्रिया है जब प्रकाश कुछ पदार्थों से गुजरता है (अपवर्तन के दौरान) या जब एक प्रकाश प्रवाह परिलक्षित होता है।

डाइक्रोइक पोलराइज़र में एक फिल्म होती है जिसमें कम से कम एक डाइक्रोइक कार्बनिक पदार्थ होता है जिसके अणुओं या अणुओं के टुकड़ों में एक समतल संरचना होती है। फिल्म के कम से कम हिस्से में क्रिस्टलीय संरचना है। डाइक्रोइक पदार्थ में 400 - 700 एनएम और/या 200 - 400 एनएम और 0.7 - 13 माइक्रोन की वर्णक्रमीय सीमाओं में कम से कम एक अधिकतम वर्णक्रमीय अवशोषण वक्र होता है। पोलराइज़र के निर्माण में, डाइक्रोइक कार्बनिक पदार्थ वाली एक फिल्म को सब्सट्रेट पर लगाया जाता है, उस पर एक ओरिएंटिंग प्रभाव लगाया जाता है, और सुखाया जाता है। इस मामले में, फिल्म को लागू करने की शर्तें और ओरिएंटिंग प्रभाव के प्रकार और परिमाण को चुना जाता है ताकि 0.7 - 13 माइक्रोन की वर्णक्रमीय सीमा में वर्णक्रमीय अवशोषण वक्र पर कम से कम एक अधिकतम के अनुरूप फिल्म के ऑर्डर पैरामीटर का मान कम से कम 0.8 हो। फिल्म के कम से कम हिस्से की क्रिस्टल संरचना एक त्रि-आयामी क्रिस्टल जाली है जो डाइक्रोइक कार्बनिक अणुओं द्वारा बनाई गई है। प्रभाव: इसके ध्रुवीकरण विशेषताओं में सुधार के साथ-साथ ध्रुवीकरण ऑपरेशन की वर्णक्रमीय सीमा का विस्तार।

मालुस नियम एक भौतिक नियम है जो ध्रुवीकरणकर्ता से गुजरने के बाद आपतित प्रकाश और ध्रुवीकरणकर्ता के ध्रुवीकरण तलों के बीच के कोण पर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश की तीव्रता की निर्भरता को व्यक्त करता है।

कहाँ मैं 0 - ध्रुवक पर आपतित प्रकाश की तीव्रता, मैंपोलराइज़र से निकलने वाले प्रकाश की तीव्रता है, के ए- ध्रुवीकरणकर्ता की पारदर्शिता का गुणांक।

6. ब्रूस्टर की घटना. उन तरंगों के लिए परावर्तन गुणांक के लिए फ्रेस्नेल सूत्र, जिनका विद्युत वेक्टर आपतन तल में होता है और उन तरंगों के लिए, जिनका विद्युत वेक्टर आपतन तल के लंबवत होता है। आपतन कोण पर परावर्तन गुणांक की निर्भरता। परावर्तित तरंगों के ध्रुवीकरण की डिग्री.

ब्रूस्टर का नियम प्रकाशिकी का एक नियम है जो अपवर्तक सूचकांक के संबंध को ऐसे कोण से व्यक्त करता है जिस पर इंटरफ़ेस से परावर्तित प्रकाश घटना के विमान के लंबवत विमान में पूरी तरह से ध्रुवीकृत हो जाएगा, और अपवर्तित किरण आंशिक रूप से घटना के विमान में ध्रुवीकृत हो जाती है, और अपवर्तित किरण का ध्रुवीकरण अपने उच्चतम मूल्य तक पहुंच जाता है। यह स्थापित करना आसान है कि इस मामले में परावर्तित और अपवर्तित किरणें परस्पर लंबवत हैं। संगत कोण को ब्रूस्टर कोण कहा जाता है। ब्रूस्टर का नियम: कहाँ एन 21 - पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक, θ बीआरआपतन कोण (ब्रूस्टर कोण) है। केबीवी लाइन में घटना (यू डाउन) और परावर्तित (यू रेफरी) तरंगों के आयाम के साथ, यह संबंध से संबंधित है:

के बीवी = (यू पैड - यू नेगेटिव) / (यू पैड + यू नेगेटिव)

वोल्टेज प्रतिबिंब गुणांक (के यू) के माध्यम से, केबीवी को निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

K bv \u003d (1 - K U) / (1 + K U) भार की विशुद्ध रूप से सक्रिय प्रकृति के साथ, KBV इसके बराबर है:

K bv \u003d R / ρ at R< ρ или

K bv = ρ / R at R ≥ ρ

जहां R भार का सक्रिय प्रतिरोध है, ρ लाइन का तरंग प्रतिरोध है

7. प्रकाश हस्तक्षेप की अवधारणा. दो असंगत और सुसंगत तरंगों का योग जिनकी ध्रुवीकरण रेखाएँ मेल खाती हैं। दो सुसंगत तरंगों के योग में परिणामी तरंग की तीव्रता की उनके चरणों के अंतर पर निर्भरता। तरंगों के पथ में ज्यामितीय और ऑप्टिकल अंतर की अवधारणा। हस्तक्षेप की अधिकतमता और न्यूनतमता का अवलोकन करने के लिए सामान्य शर्तें।

प्रकाश हस्तक्षेप दो या दो से अधिक प्रकाश तरंगों की तीव्रता का एक गैर-रैखिक जोड़ है। यह घटना अंतरिक्ष में बारी-बारी से तीव्रता मैक्सिमा और मिनिमा के साथ होती है। इसके वितरण को हस्तक्षेप पैटर्न कहा जाता है। जब प्रकाश हस्तक्षेप करता है, तो ऊर्जा अंतरिक्ष में पुनर्वितरित होती है।

तरंगें और उन्हें उत्तेजित करने वाले स्रोत सुसंगत कहलाते हैं यदि तरंगों का चरण अंतर समय पर निर्भर न हो। यदि तरंगों का चरण अंतर समय के साथ बदलता है तो तरंगें और उन्हें उत्तेजित करने वाले स्रोत असंगत कहलाते हैं। अंतर का सूत्र:

, कहाँ , ,

8. प्रकाश हस्तक्षेप को देखने के लिए प्रयोगशाला विधियां: यंग का प्रयोग, फ्रेस्नेल बाइप्रिज्म, फ्रेस्नेल दर्पण। हस्तक्षेप के मैक्सिमा और मिनिमा की स्थिति की गणना।

जंग का प्रयोग - प्रयोग में, प्रकाश की किरण को दो समानांतर स्लॉट वाली एक अपारदर्शी स्क्रीन-स्क्रीन की ओर निर्देशित किया जाता है, जिसके पीछे एक प्रोजेक्शन स्क्रीन स्थापित होती है। यह प्रयोग प्रकाश के हस्तक्षेप को प्रदर्शित करता है, जो तरंग सिद्धांत का प्रमाण है। झिरियों की ख़ासियत यह है कि उनकी चौड़ाई उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के लगभग बराबर होती है। हस्तक्षेप पर स्लॉट की चौड़ाई के प्रभाव की चर्चा नीचे की गई है।

यह मानते हुए कि प्रकाश कणों से बना है ( प्रकाश का कणिका सिद्धांत), तब प्रोजेक्शन स्क्रीन पर व्यक्ति को स्क्रीन के स्लिटों से गुजरते हुए प्रकाश के केवल दो समानांतर बैंड दिखाई देंगे। उनके बीच, प्रोजेक्शन स्क्रीन व्यावहारिक रूप से अप्रकाशित रहेगी।

फ़्रेज़नेल बिप्रिज़्म - भौतिकी में - शीर्षों पर बहुत छोटे कोणों वाला एक दोहरा प्रिज़्म।
फ्रेस्नेल बिप्रिज्म एक ऑप्टिकल उपकरण है जो एक प्रकाश स्रोत को दो सुसंगत तरंगें बनाने की अनुमति देता है, जिससे स्क्रीन पर एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न का निरीक्षण करना संभव हो जाता है।
फ्रेनकेल बिप्रिज्म प्रकाश की तरंग प्रकृति के प्रायोगिक प्रमाण के साधन के रूप में कार्य करता है।

फ़्रेज़नेल दर्पण एक ऑप्टिकल उपकरण है जिसे 1816 में O. J. फ़्रेज़नेल द्वारा हस्तक्षेप-सुसंगत प्रकाश किरणों की घटना का अवलोकन करने के लिए प्रस्तावित किया गया था। डिवाइस में दो सपाट दर्पण I और II होते हैं, जो एक डायहेड्रल कोण बनाते हैं जो 180° से केवल कुछ आर्कमिन से भिन्न होता है (प्रकाश के हस्तक्षेप आइटम में चित्र 1 देखें)। जब दर्पणों को स्रोत S से प्रकाशित किया जाता है, तो दर्पणों से परावर्तित किरणों की किरणें सुसंगत स्रोतों S1 और S2 से आती हुई मानी जा सकती हैं, जो S की काल्पनिक छवियां हैं। उस स्थान में जहां किरणें ओवरलैप होती हैं, हस्तक्षेप होता है। यदि स्रोत एस रैखिक (स्लिट) है और एफजेड किनारे के समानांतर है, तो जब मोनोक्रोमैटिक प्रकाश से रोशन किया जाता है, तो स्लिट के समानांतर समान दूरी वाली अंधेरे और हल्की धारियों के रूप में एक हस्तक्षेप पैटर्न स्क्रीन एम पर देखा जाता है, जिसे बीम ओवरलैप क्षेत्र में कहीं भी स्थापित किया जा सकता है। बैंड के बीच की दूरी का उपयोग प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। पीवी के साथ किए गए प्रयोग प्रकाश की तरंग प्रकृति के निर्णायक प्रमाणों में से एक थे।

9. पतली फिल्मों में प्रकाश का हस्तक्षेप. परावर्तित और संचरित प्रकाश में प्रकाश और अंधेरे बैंड के निर्माण के लिए स्थितियाँ।

10. समान ढलान वाली धारियाँ और समान मोटाई की धारियाँ। न्यूटन का हस्तक्षेप बजता है। अंधेरे और हल्के छल्लों की त्रिज्या.

11. प्रकाश की सामान्य घटना पर पतली फिल्मों में प्रकाश का हस्तक्षेप। ऑप्टिकल उपकरणों का ज्ञान।

12. माइकलसन और जैमिन ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटर। दो-बीम इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके किसी पदार्थ के अपवर्तनांक का निर्धारण।

13. प्रकाश के बहुपथ हस्तक्षेप की अवधारणा। फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर। समान आयाम वाली तरंगों की एक सीमित संख्या का योग, जिसके चरण एक अंकगणितीय प्रगति बनाते हैं। हस्तक्षेप करने वाली तरंगों के चरण अंतर पर परिणामी तरंग की तीव्रता की निर्भरता। हस्तक्षेप के मुख्य मैक्सिमा और मिनिमा के गठन की स्थिति। मल्टीबीम हस्तक्षेप पैटर्न की प्रकृति.

14. तरंग विवर्तन की अवधारणा. तरंग पैरामीटर और ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों की प्रयोज्यता की सीमाएँ। ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत.

15. फ़्रेज़नेल ज़ोन की विधि और प्रकाश के रेक्टिलिनियर प्रसार का प्रमाण।

16. एक गोल छिद्र द्वारा फ़्रेज़नेल विवर्तन। गोलाकार और समतल तरंग मोर्चों के लिए फ़्रेज़नेल ज़ोन त्रिज्या।

17. एक अपारदर्शी डिस्क पर प्रकाश का विवर्तन। फ़्रेज़नेल ज़ोन के क्षेत्रफल की गणना।

18. गोल छिद्र से गुजरने पर तरंग का आयाम बढ़ने की समस्या। आयाम और चरण क्षेत्र प्लेटें। फोकसिंग और ज़ोन प्लेटें। चरणबद्ध चरण ज़ोन प्लेट के सीमित मामले के रूप में फ़ोकसिंग लेंस। ज़ोनिंग लेंस.

सबसे पहले, आइए थोड़ी कल्पना करें। ईसा पूर्व एक गर्म गर्मी के दिन की कल्पना करें, एक आदिम आदमी भाले से मछली का शिकार करता है। वह किसी कारण से उसकी स्थिति, लक्ष्य और हमले को नोटिस करता है, जहां मछली दिखाई नहीं दे रही थी। चुक होना? नहीं, मछुआरे के हाथ में शिकार है! बात यह है कि हमारे पूर्वज उस विषय को सहजता से समझते थे जिसका हम अब अध्ययन करेंगे। रोजमर्रा की जिंदगी में हम देखते हैं कि पानी के गिलास में डूबा हुआ चम्मच टेढ़ा दिखाई देता है, जब हम कांच के जार में देखते हैं तो वस्तुएं टेढ़ी-मेढ़ी दिखाई देती हैं। इन सभी प्रश्नों पर हम पाठ में विचार करेंगे, जिसका विषय है: “प्रकाश का अपवर्तन।” प्रकाश के अपवर्तन का नियम. कुल आंतरिक प्रतिबिंब।

पिछले पाठों में, हमने दो मामलों में किरण के भाग्य के बारे में बात की: यदि प्रकाश की किरण पारदर्शी रूप से सजातीय माध्यम में फैलती है तो क्या होता है? इसका सही उत्तर यह है कि यह एक सीधी रेखा में फैलेगा। और क्या होगा जब प्रकाश की किरण दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर गिरेगी? पिछले पाठ में हमने परावर्तित किरण के बारे में बात की थी, आज हम प्रकाश किरण के उस भाग पर विचार करेंगे जो माध्यम द्वारा अवशोषित होता है।

पहले प्रकाशिक पारदर्शी माध्यम से दूसरे प्रकाशिक पारदर्शी माध्यम में प्रवेश करने वाली किरण का भाग्य क्या होगा?

चावल। 1. प्रकाश का अपवर्तन

यदि कोई किरण दो पारदर्शी माध्यमों के बीच इंटरफेस पर गिरती है, तो प्रकाश ऊर्जा का एक हिस्सा पहले माध्यम में लौट आता है, जिससे परावर्तित किरण बनती है, और दूसरा हिस्सा दूसरे माध्यम में अंदर की ओर चला जाता है और, एक नियम के रूप में, अपनी दिशा बदल देता है।

दो माध्यमों के बीच इंटरफेस से गुजरने की स्थिति में प्रकाश के प्रसार की दिशा में परिवर्तन को कहा जाता है प्रकाश का अपवर्तन(चित्र .1)।

चावल। 2. आपतन, अपवर्तन और परावर्तन के कोण

चित्र 2 में हम एक आपतित किरण देखते हैं, आपतन कोण को α द्वारा दर्शाया जाएगा। वह किरण जो प्रकाश की अपवर्तित किरण की दिशा निर्धारित करेगी उसे अपवर्तित किरण कहा जाएगा। आपतन बिंदु से पुनर्स्थापित मीडिया और अपवर्तित किरण के बीच इंटरफ़ेस के लंबवत के बीच के कोण को अपवर्तन कोण कहा जाता है, चित्र में यह कोण γ है। चित्र को पूरा करने के लिए, हम परावर्तित किरण की एक छवि भी देते हैं और तदनुसार, परावर्तन कोण β भी देते हैं। आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच क्या संबंध है, क्या आपतन कोण और किस माध्यम से किरण किस माध्यम में गुजरी है, यह जानकर यह अनुमान लगाना संभव है कि अपवर्तन कोण क्या होगा? यह पता चला कि आप कर सकते हैं!

हमें एक नियम प्राप्त होता है जो मात्रात्मक रूप से आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध का वर्णन करता है। आइए हम ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करें, जो एक माध्यम में तरंग के प्रसार को नियंत्रित करता है। कानून के दो भाग हैं।

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और आपतन बिंदु पर पुनः स्थापित लंब एक ही तल में होते हैं.

आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात दो दिए गए मीडिया के लिए एक स्थिर मान है और इन मीडिया में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है।

इस नियम को सबसे पहले तैयार करने वाले डच वैज्ञानिक के नाम पर स्नेल का नियम कहा जाता है। अपवर्तन का कारण विभिन्न माध्यमों में प्रकाश की गति में अंतर है। आप प्रयोगात्मक रूप से दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर विभिन्न कोणों पर प्रकाश की किरण को निर्देशित करके और आपतन और अपवर्तन के कोणों को मापकर अपवर्तन के नियम की वैधता को सत्यापित कर सकते हैं। यदि हम इन कोणों को बदल दें, ज्याओं को मापें और इन कोणों की ज्याओं का अनुपात ज्ञात करें, तो हम आश्वस्त हो जाएंगे कि अपवर्तन का नियम वास्तव में वैध है।

ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करके अपवर्तन के नियम का प्रमाण प्रकाश की तरंग प्रकृति की एक और पुष्टि है।

सापेक्ष अपवर्तनांक n 21 दर्शाता है कि पहले माध्यम में प्रकाश V 1 की गति दूसरे माध्यम में प्रकाश V 2 की गति से कितनी गुना भिन्न है।

सापेक्ष अपवर्तनांक इस तथ्य का स्पष्ट प्रदर्शन है कि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की दिशा में परिवर्तन का कारण दोनों माध्यमों में प्रकाश की अलग-अलग गति है। शब्द "किसी माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व" का प्रयोग अक्सर किसी माध्यम के ऑप्टिकल गुणों को चिह्नित करने के लिए किया जाता है (चित्र 3)।

चावल। 3. माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व (α > γ)

यदि किरण प्रकाश की उच्च गति वाले माध्यम से प्रकाश की कम गति वाले माध्यम में गुजरती है, तो, जैसा कि चित्र 3 और प्रकाश के अपवर्तन के नियम से देखा जा सकता है, यह लंबवत के खिलाफ दबाया जाएगा, अर्थात, अपवर्तन का कोण घटना के कोण से कम है। इस मामले में, कहा जाता है कि किरण कम घने ऑप्टिकल माध्यम से अधिक ऑप्टिकली घने माध्यम में चली गई है। उदाहरण: हवा से पानी तक; पानी से लेकर गिलास तक.

विपरीत स्थिति भी संभव है: पहले माध्यम में प्रकाश की गति दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति से कम है (चित्र 4)।

चावल। 4. माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व (α< γ)

तब अपवर्तन का कोण आपतन कोण से अधिक होगा, और इस तरह के संक्रमण को ऑप्टिकली सघन से कम ऑप्टिकली सघन माध्यम (कांच से पानी तक) में किया गया संक्रमण कहा जाएगा।

दो मीडिया का ऑप्टिकल घनत्व काफी भिन्न हो सकता है, इसलिए तस्वीर में दिखाई गई स्थिति (चित्र 5) संभव हो जाती है:

चावल। 5. मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व के बीच अंतर

इस बात पर ध्यान दें कि उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में, शरीर के सापेक्ष सिर कैसे विस्थापित होता है, जो तरल में है।

हालाँकि, सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक हमेशा काम के लिए एक सुविधाजनक विशेषता नहीं है, क्योंकि यह पहले और दूसरे मीडिया में प्रकाश की गति पर निर्भर करता है, लेकिन दो मीडिया (पानी - हवा, कांच - हीरा, ग्लिसरीन - शराब, कांच - पानी, और इसी तरह) के ऐसे कई संयोजन और संयोजन हो सकते हैं। तालिकाएँ बहुत बोझिल होंगी, काम करना असुविधाजनक होगा, और फिर एक पूर्ण वातावरण पेश किया गया, जिसकी तुलना अन्य वातावरणों में प्रकाश की गति से की जाती है। निर्वात को निरपेक्ष चुना गया और प्रकाश की गति की तुलना निर्वात में प्रकाश की गति से की गई।

माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक n- यह वह मान है जो माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को दर्शाता है और प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है साथनिर्वात में किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति तक।

निरपेक्ष अपवर्तनांक कार्य के लिए अधिक सुविधाजनक है, क्योंकि हम निर्वात में प्रकाश की गति को हमेशा जानते हैं, यह 3·10 8 m/s के बराबर है और एक सार्वभौमिक भौतिक स्थिरांक है।

पूर्ण अपवर्तक सूचकांक बाहरी मापदंडों पर निर्भर करता है: तापमान, घनत्व, और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर भी, इसलिए तालिकाएं आमतौर पर किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य रेंज के लिए औसत अपवर्तक सूचकांक का संकेत देती हैं। यदि हम हवा, पानी और कांच के अपवर्तनांक (चित्र 6) की तुलना करें, तो हम देखते हैं कि हवा का अपवर्तनांक एकता के करीब है, इसलिए समस्याओं को हल करते समय हम इसे एक इकाई के रूप में लेंगे।

चावल। 6. विभिन्न मीडिया के लिए निरपेक्ष अपवर्तक सूचकांकों की तालिका

मीडिया के निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक के बीच संबंध प्राप्त करना आसान है।

सापेक्ष अपवर्तनांक, अर्थात, माध्यम एक से माध्यम दो तक जाने वाली किरण के लिए, दूसरे माध्यम में निरपेक्ष अपवर्तनांक और पहले माध्यम में निरपेक्ष अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर होता है।

उदाहरण के लिए: = ≈ 1.16

यदि दो मीडिया के पूर्ण अपवर्तक सूचकांक लगभग समान हैं, तो इसका मतलब है कि एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक एक के बराबर होगा, अर्थात, प्रकाश किरण वास्तव में अपवर्तित नहीं होगी। उदाहरण के लिए, जब सौंफ के तेल से एक कीमती पत्थर में गुजरते हैं, तो बेरिल व्यावहारिक रूप से प्रकाश को विचलित नहीं करेगा, अर्थात, यह उसी तरह का व्यवहार करेगा जब सौंफ का तेल गुजरता है, क्योंकि उनका अपवर्तनांक क्रमशः 1.56 और 1.57 है, इसलिए रत्न को एक तरल में छिपाया जा सकता है, यह बस दिखाई नहीं देगा।

यदि आप एक पारदर्शी गिलास में पानी डालें और कांच की दीवार से प्रकाश की ओर देखें, तो हमें पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना के कारण सतह की चांदी जैसी चमक दिखाई देगी, जिस पर अब चर्चा की जाएगी। जब एक प्रकाश किरण सघन ऑप्टिकल माध्यम से कम सघन ऑप्टिकल माध्यम में गुजरती है, तो एक दिलचस्प प्रभाव देखा जा सकता है। निश्चितता के लिए, हम मान लेंगे कि प्रकाश पानी से हवा में जाता है। आइए मान लें कि जलाशय की गहराई में प्रकाश का एक बिंदु स्रोत S है, जो सभी दिशाओं में किरणें उत्सर्जित कर रहा है। उदाहरण के लिए, एक गोताखोर टॉर्च जलाता है।

किरण SO 1 सबसे छोटे कोण पर पानी की सतह पर गिरती है, यह किरण आंशिक रूप से अपवर्तित होती है - किरण O 1 A 1 और आंशिक रूप से वापस पानी में परावर्तित होती है - किरण O 1 B 1। इस प्रकार, आपतित किरण की ऊर्जा का एक भाग अपवर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाता है, और ऊर्जा का शेष भाग परावर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाता है।

चावल। 7. पूर्ण आंतरिक परावर्तन

बीम SO 2, जिसका आपतन कोण बड़ा है, को भी दो किरणों में विभाजित किया गया है: अपवर्तित और परावर्तित, लेकिन मूल किरण की ऊर्जा उनके बीच एक अलग तरीके से वितरित की जाती है: अपवर्तित किरण O 2 A 2 किरण O 1 A 1 की तुलना में मंद होगी, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा प्राप्त होगा, और परावर्तित किरण O 2 B 2, क्रमशः किरण O 1 B 1 की तुलना में उज्जवल होगी, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा प्राप्त होगा। जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, उसी नियमितता का पता लगाया जाता है - आपतित किरण की ऊर्जा का बढ़ता हुआ हिस्सा परावर्तित किरण में जाता है और एक छोटा हिस्सा अपवर्तित किरण में जाता है। अपवर्तित किरण मंद हो जाती है और कुछ बिंदु पर पूरी तरह से गायब हो जाती है, यह गायबता तब होती है जब घटना का कोण पहुंच जाता है, जो 90 0 के अपवर्तन कोण से मेल खाता है। इस स्थिति में, अपवर्तित किरण OA को पानी की सतह के समानांतर जाना होगा, लेकिन जाने के लिए कुछ भी नहीं है - आपतित किरण SO की सारी ऊर्जा पूरी तरह से परावर्तित किरण OB में चली गई। स्वाभाविक रूप से, आपतन कोण में और वृद्धि के साथ, अपवर्तित किरण अनुपस्थित होगी। वर्णित घटना पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब है, यानी, विचार किए गए कोणों पर एक सघन ऑप्टिकल माध्यम स्वयं से किरणें उत्सर्जित नहीं करता है, वे सभी इसके अंदर परिलक्षित होते हैं। वह कोण जिस पर यह घटना घटित होती है, कहलाता है पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण।

अपवर्तन के नियम से सीमित कोण का मान ज्ञात करना आसान है:

= => = आर्कसिन, पानी के लिए ≈ 49 0

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना का सबसे दिलचस्प और लोकप्रिय अनुप्रयोग तथाकथित वेवगाइड या फाइबर ऑप्टिक्स है। यह सिग्नलिंग का बिल्कुल वही तरीका है जिसका उपयोग आधुनिक दूरसंचार कंपनियां इंटरनेट पर करती हैं।

हमें प्रकाश के अपवर्तन का नियम मिला, एक नई अवधारणा पेश की गई - सापेक्ष और पूर्ण अपवर्तक सूचकांक, और कुल आंतरिक प्रतिबिंब की घटना और फाइबर ऑप्टिक्स जैसे इसके अनुप्रयोगों का भी पता लगाया। आप पाठ अनुभाग में प्रासंगिक परीक्षणों और सिमुलेटरों की जांच करके ज्ञान को समेकित कर सकते हैं।

आइए ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करके प्रकाश के अपवर्तन के नियम का प्रमाण प्राप्त करें। यह समझना महत्वपूर्ण है कि अपवर्तन का कारण दो अलग-अलग मीडिया में प्रकाश की गति में अंतर है। आइए हम पहले माध्यम में प्रकाश की गति को निरूपित करें वी 1 , और दूसरे माध्यम में - वी 2 (चित्र 8)।

चावल। 8. प्रकाश के अपवर्तन के नियम का प्रमाण

मान लीजिए कि एक समतल प्रकाश तरंग दो माध्यमों के बीच समतल इंटरफ़ेस पर गिरती है, उदाहरण के लिए, हवा से पानी में। तरंग सतह AC किरणों के लंबवत है और, मीडिया MN के बीच का इंटरफ़ेस पहले किरण तक पहुंचता है, और किरण एक समय अंतराल ∆t के बाद उसी सतह पर पहुंचती है, जो पहले माध्यम में प्रकाश की गति से विभाजित पथ SW के बराबर होगी।

इसलिए, उस समय जब बिंदु B पर द्वितीयक तरंग केवल उत्तेजित होना शुरू होती है, बिंदु A से तरंग पहले से ही त्रिज्या AD के साथ एक गोलार्ध का रूप लेती है, जो दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति ∆t: AD = ∆t के बराबर होती है, अर्थात, दृश्य क्रिया में ह्यूजेन्स सिद्धांत। एक अपवर्तित तरंग की तरंग सतह को दूसरे माध्यम में सभी माध्यमिक तरंगों की स्पर्शरेखा खींचकर प्राप्त किया जा सकता है, जिसके केंद्र मीडिया के बीच इंटरफेस पर स्थित होते हैं, इस मामले में यह विमान बीडी है, यह द्वितीयक तरंगों का आवरण है। बीम का आपतन कोण α त्रिभुज ABC में कोण CAB के बराबर है, इनमें से एक कोण की भुजाएँ दूसरे कोण की भुजाओं के लंबवत हैं। इसलिए, SW पहले माध्यम में प्रकाश की गति ∆t के बराबर होगी

सीबी = ∆t = एबी पाप α

बदले में, अपवर्तन कोण त्रिभुज ABD में कोण ABD के बराबर होगा, इसलिए:

AD = ∆t = AB पाप γ

भावों को पद दर पद विभाजित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

n एक स्थिर मान है जो आपतन कोण पर निर्भर नहीं करता है।

हमने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्राप्त कर लिया है, आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या दिए गए दो मीडिया के लिए एक स्थिर मान है और दोनों दिए गए मीडिया में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है।

अपारदर्शी दीवारों वाला एक घन पात्र इस प्रकार स्थित है कि प्रेक्षक की आँख उसके तल को नहीं देखती है, लेकिन पात्र सीडी की दीवार को पूरी तरह से देखती है। बर्तन में कितना पानी डाला जाना चाहिए ताकि पर्यवेक्षक कोने D से b = 10 सेमी की दूरी पर स्थित वस्तु F को देख सके? पोत का किनारा α = 40 सेमी (चित्र 9)।

इस समस्या के समाधान में सबसे महत्वपूर्ण क्या है? अनुमान लगाएं कि चूंकि आंख बर्तन के तल को नहीं देखती है, लेकिन किनारे की दीवार के चरम बिंदु को देखती है, और बर्तन एक घन है, तो पानी डालते समय उसकी सतह पर किरण का आपतन कोण 45 0 के बराबर होगा।

चावल। 9. परीक्षा का कार्य

किरण बिंदु F पर गिरती है, जिसका अर्थ है कि हम वस्तु को स्पष्ट रूप से देखते हैं, और काली बिंदीदार रेखा किरण के मार्ग को दिखाती है यदि पानी नहीं था, अर्थात, बिंदु D तक। त्रिकोण NFK से, कोण β की स्पर्शरेखा, अपवर्तन कोण की स्पर्शरेखा, विपरीत पैर का आसन्न पैर से अनुपात है या, चित्र के आधार पर, h शून्य से b, h से विभाजित है।

tg β = = , h हमारे द्वारा डाले गए तरल की ऊंचाई है;

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की सबसे तीव्र घटना का उपयोग फाइबर ऑप्टिक प्रणालियों में किया जाता है।

चावल। 10. फाइबर ऑप्टिक्स

यदि प्रकाश की किरण को ठोस कांच की ट्यूब के अंत की ओर निर्देशित किया जाता है, तो एकाधिक पूर्ण आंतरिक परावर्तन के बाद किरण ट्यूब के विपरीत दिशा से निकलेगी। इससे पता चलता है कि कांच की नली प्रकाश तरंग या वेवगाइड की संवाहक है। ऐसा होगा चाहे ट्यूब सीधी हो या घुमावदार (चित्र 10)। पहले प्रकाश गाइड, यह वेव गाइड का दूसरा नाम है, का उपयोग दुर्गम स्थानों को रोशन करने के लिए किया जाता था (चिकित्सा अनुसंधान के दौरान, जब प्रकाश गाइड के एक छोर पर प्रकाश की आपूर्ति की जाती है, और दूसरा छोर सही जगह को रोशन करता है)। मुख्य अनुप्रयोग चिकित्सा, मोटरों की डिफेक्टोस्कोपी है, हालांकि, ऐसे वेवगाइड का उपयोग सूचना प्रसारण प्रणालियों में सबसे अधिक व्यापक रूप से किया जाता है। एक प्रकाश तरंग की वाहक आवृत्ति एक रेडियो सिग्नल की आवृत्ति से लाखों गुना अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश तरंग का उपयोग करके हम जितनी जानकारी संचारित कर सकते हैं वह रेडियो तरंगों द्वारा प्रसारित सूचना की मात्रा से लाखों गुना अधिक है। बड़ी मात्रा में जानकारी को सरल और सस्ते तरीके से संप्रेषित करने का यह एक शानदार अवसर है। एक नियम के रूप में, लेजर विकिरण का उपयोग करके फाइबर केबल पर सूचना प्रसारित की जाती है। बड़ी मात्रा में प्रसारित जानकारी वाले कंप्यूटर सिग्नल के तेज और उच्च गुणवत्ता वाले प्रसारण के लिए फाइबर ऑप्टिक्स अपरिहार्य है। और इन सबके मूल में प्रकाश के अपवर्तन जैसी सरल और सामान्य घटना निहित है।

ग्रन्थसूची

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4. Optica.ucoz.ru ()।

गृहकार्य

1. प्रकाश के अपवर्तन को परिभाषित करें।
2. प्रकाश के अपवर्तन का कारण बताइये।
3. पूर्ण आंतरिक परावर्तन के सबसे लोकप्रिय अनुप्रयोगों का नाम बताइए।

व्याख्यान 23 ज्यामितीय प्रकाशिकी

व्याख्यान 23 ज्यामितीय प्रकाशिकी

1. प्रकाश के परावर्तन एवं अपवर्तन के नियम।

2. पूर्ण आंतरिक परावर्तन. फाइबर ऑप्टिक्स।

3. लेंस. लेंस की ऑप्टिकल शक्ति.

4. लेंस विपथन.

5. बुनियादी अवधारणाएँ और सूत्र।

6. कार्य.

प्रकाश के प्रसार से संबंधित कई समस्याओं को हल करते समय, कोई प्रकाश किरण की अवधारणा के आधार पर ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों का उपयोग एक रेखा के रूप में कर सकता है जिसके साथ प्रकाश तरंग की ऊर्जा फैलती है। सजातीय माध्यम में प्रकाश किरणें सीधी रेखा वाली होती हैं। ज्यामितीय प्रकाशिकी तरंग प्रकाशिकी का सीमित मामला है क्योंकि तरंग दैर्ध्य शून्य हो जाता है (λ →0).

23.1. प्रकाश के परावर्तन एवं अपवर्तन के नियम. पूर्ण आंतरिक परावर्तन, प्रकाश मार्गदर्शक

परावर्तन के नियम

प्रकाश का प्रतिबिंब- एक घटना जो दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश किरण अपने प्रसार की दिशा बदल देती है, पहले माध्यम में रहती है। परावर्तन की प्रकृति परावर्तक सतह की अनियमितताओं के आयाम (एच) और तरंग दैर्ध्य के बीच के अनुपात पर निर्भर करती है (λ) घट विकिरण।

परावर्तन प्रसार

जब अनियमितताएं बेतरतीब ढंग से स्थित होती हैं, और उनका आकार तरंग दैर्ध्य के क्रम का होता है या उससे अधिक होता है, तो ऐसा होता है परावर्तन प्रसार- विभिन्न दिशाओं में प्रकाश का प्रकीर्णन। यह विसरित परावर्तन के कारण है कि जब प्रकाश उनकी सतहों से परावर्तित होता है तो गैर-चमकदार पिंड दिखाई देने लगते हैं।

दर्पण प्रतिबिंब

यदि अनियमितताओं के आयाम तरंग दैर्ध्य (एच) की तुलना में छोटे हैं<< λ), то возникает направленное, или आईना,प्रकाश का परावर्तन (चित्र 23.1)। इस मामले में, निम्नलिखित कानून पूरे होते हैं।

आपतित किरण, परावर्तित किरण और किरण के आपतन बिंदु के माध्यम से खींची गई दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस का अभिलंब, एक ही तल में स्थित होते हैं।

परावर्तन का कोण आपतन कोण के बराबर होता है:β = एक।

चावल। 23.1.स्पेक्युलर परावर्तन में किरणों का क्रम

अपवर्तन के नियम

जब एक प्रकाश किरण दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस पर गिरती है, तो यह दो किरणों में विभाजित हो जाती है: परावर्तित और अपवर्तित(चित्र 23.2)। अपवर्तित किरण अपनी दिशा बदलते हुए दूसरे माध्यम में फैलती है। माध्यम की ऑप्टिकल विशेषता है शुद्ध

चावल। 23.2.अपवर्तन के समय किरणों का पथ

अपवर्तक सूचकांक,जो निर्वात में प्रकाश की गति और इस माध्यम में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है:

अपवर्तित किरण की दिशा दो मीडिया के अपवर्तक सूचकांकों के अनुपात पर निर्भर करती है। अपवर्तन के निम्नलिखित नियम पूरे होते हैं।

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और किरण के आपतन बिंदु के माध्यम से खींची गई दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस का अभिलंब, एक ही तल में स्थित होते हैं।

आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात दूसरे और पहले माध्यम के निरपेक्ष अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर एक स्थिर मान है:

23.2. कुल आंतरिक प्रतिबिंब। फाइबर ऑप्टिक्स

उच्च अपवर्तक सूचकांक n 1 (ऑप्टिकल रूप से सघन) वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n 2 (ऑप्टिकल रूप से कम सघन) वाले माध्यम में प्रकाश के संक्रमण पर विचार करें। चित्र 23.3 कांच-वायु इंटरफ़ेस पर आपतित किरणों को दर्शाता है। कांच के लिए, अपवर्तनांक n 1 = 1.52; वायु के लिए n 2 = 1.00.

चावल। 23.3.पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना (n 1 > n 2)

आपतन कोण में वृद्धि से अपवर्तन कोण में वृद्धि होती है जब तक कि अपवर्तन कोण 90° न हो जाए। आपतन कोण में और वृद्धि के साथ, आपतित किरण अपवर्तित नहीं होती है, लेकिन पूरी तरहइंटरफ़ेस से परिलक्षित होता है। इस घटना को कहा जाता है कुल आंतरिक प्रतिबिंब।यह तब देखा जाता है जब प्रकाश किसी सघन माध्यम से कम सघन माध्यम की सीमा पर आपतित होता है और इसमें निम्नलिखित शामिल होते हैं।

यदि आपतन का कोण इन मीडिया के लिए सीमित कोण से अधिक है, तो इंटरफ़ेस पर कोई अपवर्तन नहीं होता है और आपतित प्रकाश पूरी तरह से परावर्तित हो जाता है।

आपतन का सीमित कोण संबंध द्वारा निर्धारित होता है

परावर्तित और अपवर्तित किरणों की तीव्रता का योग आपतित किरण की तीव्रता के बराबर होता है। जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, परावर्तित किरण की तीव्रता बढ़ती है, जबकि अपवर्तित किरण की तीव्रता कम हो जाती है, और आपतन कोण की सीमा शून्य के बराबर हो जाती है।

फाइबर ऑप्टिक्स

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना का उपयोग लचीले प्रकाश गाइडों में किया जाता है।

यदि प्रकाश को कोण के कम अपवर्तक सूचकांक के साथ एक आवरण से घिरे पतले ग्लास फाइबर के अंत तक निर्देशित किया जाता है, तो प्रकाश फाइबर के माध्यम से फैल जाएगा, ग्लास-क्लैडिंग इंटरफ़ेस पर कुल प्रतिबिंब का अनुभव करेगा। ऐसे फाइबर को कहा जाता है प्रकाश मार्गदर्शक।प्रकाश गाइड के मोड़ प्रकाश के मार्ग में हस्तक्षेप नहीं करते हैं

आधुनिक प्रकाश गाइडों में, इसके अवशोषण के परिणामस्वरूप प्रकाश की हानि बहुत कम होती है (प्रति किमी 10% के क्रम पर), जिससे फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणालियों में उनका उपयोग करना संभव हो जाता है। चिकित्सा में, एंडोस्कोप बनाने के लिए पतली प्रकाश गाइड के बंडलों का उपयोग किया जाता है, जिनका उपयोग खोखले आंतरिक अंगों की दृश्य जांच के लिए किया जाता है (चित्र 23.5)। एंडोस्कोप में तंतुओं की संख्या दस लाख तक पहुँच जाती है।

एक सामान्य बंडल में रखे गए एक अलग प्रकाश गाइड चैनल की मदद से, आंतरिक अंगों पर चिकित्सीय प्रभाव के उद्देश्य से लेजर विकिरण प्रसारित किया जाता है।

चावल। 23.4.एक तंतु के माध्यम से प्रकाश किरणों का प्रसार

चावल। 23.5.एंडोस्कोप

यहां प्राकृतिक प्रकाश मार्गदर्शक भी हैं। उदाहरण के लिए, शाकाहारी पौधों में, तना एक प्रकाश मार्गदर्शक की भूमिका निभाता है जो पौधे के भूमिगत भाग में प्रकाश लाता है। तने की कोशिकाएँ समानांतर स्तंभ बनाती हैं, जो औद्योगिक प्रकाश गाइडों के डिज़ाइन की याद दिलाती हैं। अगर

ऐसे स्तंभ को रोशन करने के लिए, माइक्रोस्कोप के माध्यम से इसकी जांच करने पर, यह स्पष्ट होता है कि इसकी दीवारें अंधेरी रहती हैं, और प्रत्येक कोशिका के अंदर चमकदार रोशनी होती है। इस तरह से जिस गहराई तक प्रकाश पहुंचाया जाता है वह 4-5 सेमी से अधिक नहीं होती है। लेकिन इतना छोटा प्रकाश गाइड भी एक जड़ी-बूटी वाले पौधे के भूमिगत हिस्से को प्रकाश प्रदान करने के लिए पर्याप्त है।

23.3. लेंस. लेंस की ऑप्टिकल शक्ति

लेंस -एक पारदर्शी पिंड, जो आमतौर पर दो गोलाकार सतहों से घिरा होता है, जिनमें से प्रत्येक उत्तल या अवतल हो सकता है। इन गोलों के केन्द्रों से गुजरने वाली सीधी रेखा कहलाती है लेंस का मुख्य ऑप्टिकल अक्ष(शब्द घरआमतौर पर छोड़ दिया गया)।

वह लेंस जिसकी अधिकतम मोटाई दोनों गोलाकार सतहों की त्रिज्याओं से बहुत कम होती है, कहलाता है पतला।

लेंस से गुजरते हुए, प्रकाश किरण दिशा बदल देती है - विक्षेपित हो जाती है। यदि विचलन पक्ष की ओर है ऑप्टिकल अक्ष,तो लेंस कहा जाता है एकत्रअन्यथा लेंस कहा जाता है बिखराव.

ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर एक अभिसारी लेंस पर आपतित कोई भी किरण, अपवर्तन के बाद, ऑप्टिकल अक्ष (F) पर एक बिंदु से होकर गुजरती है, जिसे कहा जाता है मुख्य सकेंद्रित(चित्र 23.6, ए)। अपसारी लेंस के लिए, फोकस से होकर गुजरता है विस्तारअपवर्तित किरण (चित्र 23.6, बी)।

प्रत्येक लेंस के दोनों ओर दो फ़ॉसी स्थित होती हैं। फोकस से लेंस के केंद्र तक की दूरी कहलाती है मुख्य फोकल लंबाई(एफ)।

चावल। 23.6.अभिसारी (ए) और अपसारी (बी) लेंस का फोकस

गणना सूत्रों में, f को "+" चिह्न के साथ लिया जाता है सभालेंस और "-" चिन्ह के साथ बिखरनेलेंस.

फोकल लंबाई का व्युत्क्रम कहलाता है लेंस की ऑप्टिकल शक्ति:डी = 1/एफ. ऑप्टिकल पावर की इकाई - डायोप्टर(डीपीटीआर)। 1 डायोप्टर 1 मीटर की फोकल लंबाई वाले लेंस की ऑप्टिकल शक्ति है।

ऑप्टिकल शक्तिपतला लेंस और फोकल लम्बाईगोले की त्रिज्या और पर्यावरण के सापेक्ष लेंस पदार्थ के अपवर्तनांक पर निर्भर करते हैं:

कहां आर 1 , आर 2 - लेंस सतहों की वक्रता की त्रिज्या; n पर्यावरण के सापेक्ष लेंस पदार्थ का अपवर्तनांक है; इसके लिए "+" चिन्ह लिया जाता है उत्तलसतह, और चिह्न "-" - के लिए अवतल.इनमें से एक सतह समतल हो सकती है. इस स्थिति में, R = ∞ लें , 1/आर = 0.

लेंस का उपयोग चित्र लेने के लिए किया जाता है। अभिसारी लेंस के ऑप्टिकल अक्ष के लंबवत स्थित एक वस्तु पर विचार करें और उसके ऊपरी बिंदु A की एक छवि बनाएं। संपूर्ण वस्तु की छवि भी लेंस के अक्ष के लंबवत होगी। लेंस के सापेक्ष वस्तु की स्थिति के आधार पर, किरणों के अपवर्तन के दो मामले संभव हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 23.7.

1. यदि वस्तु से लेंस की दूरी फोकल लंबाई f से अधिक है, तो लेंस से गुजरने के बाद बिंदु A द्वारा उत्सर्जित किरणें इंटरसेक्टबिंदु A पर, जिसे कहा जाता है वास्तविक छवि.वास्तविक छवि प्राप्त होती है उल्टा।

2. यदि वस्तु से लेंस की दूरी फोकल लंबाई f से कम है, तो लेंस से गुजरने के बाद बिंदु A द्वारा उत्सर्जित किरणें जाति-

चावल। 23.7.अभिसरण लेंस द्वारा दी गई वास्तविक (ए) और काल्पनिक (बी) छवियां

चारों ओर चलनाऔर बिंदु A" पर उनके विस्तार प्रतिच्छेद करते हैं। इस बिंदु को कहा जाता है काल्पनिक छवि.काल्पनिक छवि प्राप्त होती है प्रत्यक्ष।

एक अपसारी लेंस किसी वस्तु की सभी स्थितियों में आभासी छवि देता है (चित्र 23.8)।

चावल। 23.8.अपसारी लेंस द्वारा दी गई आभासी छवि

गणना करने के लिए छवि का उपयोग किया जाता है लेंस फॉर्मूला,जो प्रावधानों के बीच संबंध स्थापित करता है अंकऔर वह इमेजिस

जहां f फोकल लंबाई है (अपसारी लेंस के लिए यह है)। नकारात्मक)ए 1 - वस्तु से लेंस की दूरी; a 2 छवि से लेंस तक की दूरी है ("+" चिह्न वास्तविक छवि के लिए लिया जाता है, और "-" चिह्न आभासी छवि के लिए लिया जाता है)।

चावल। 23.9.लेंस फॉर्मूला विकल्प

किसी छवि के आकार और किसी वस्तु के आकार के अनुपात को कहा जाता है रैखिक वृद्धि:

रैखिक वृद्धि की गणना सूत्र k = a 2 / a 1 द्वारा की जाती है। लेंस (यहां तक ​​कि पतला)आज्ञापालन करते हुए "सही" छवि देगा लेंस सूत्र,केवल तभी जब निम्नलिखित शर्तें पूरी हों:

लेंस का अपवर्तनांक प्रकाश की तरंग दैर्ध्य या प्रकाश पर्याप्त है पर निर्भर नहीं करता है एकवर्णी।

इमेजिंग लेंस का उपयोग करते समय असलीविषयों, इन प्रतिबंधों को, एक नियम के रूप में, पूरा नहीं किया जाता है: फैलाव होता है; वस्तु के कुछ बिंदु ऑप्टिकल अक्ष से दूर स्थित हैं; आपतित प्रकाश किरणें पराक्षीय नहीं हैं, लेंस पतला नहीं है। यह सब इस ओर ले जाता है विरूपणइमेजिस। विरूपण को कम करने के लिए, ऑप्टिकल उपकरणों के लेंस एक दूसरे के करीब स्थित कई लेंसों से बने होते हैं। ऐसे लेंस की ऑप्टिकल शक्ति लेंस की ऑप्टिकल शक्तियों के योग के बराबर होती है:

23.4. लेंस विपथन

aberrationsलेंस का उपयोग करते समय होने वाली छवि त्रुटियों का एक सामान्य नाम है। aberrations (लैटिन "एबेरेटियो" से- विचलन), जो केवल गैर-मोनोक्रोमैटिक प्रकाश में दिखाई देते हैं, कहलाते हैं रंगीन.अन्य सभी प्रकार के विपथन हैं एकरंगाचूँकि उनकी अभिव्यक्ति वास्तविक प्रकाश की जटिल वर्णक्रमीय संरचना से जुड़ी नहीं है।

1. गोलाकार विपथन- एकरंगाविपथन इस तथ्य के कारण होता है कि लेंस के चरम (परिधीय) हिस्से एक बिंदु स्रोत से आने वाली किरणों को उसके केंद्रीय भाग की तुलना में अधिक दृढ़ता से विचलित करते हैं। इसके परिणामस्वरूप, लेंस के परिधीय और केंद्रीय क्षेत्र एक बिंदु स्रोत एस 1 (चित्र 23.10) की अलग-अलग छवियां (क्रमशः एस 2 और एस "2) बनाते हैं। इसलिए, स्क्रीन की किसी भी स्थिति में, उस पर छवि एक उज्ज्वल स्थान के रूप में प्राप्त होती है।

अवतल और उत्तल लेंस प्रणालियों का उपयोग करके इस प्रकार की विपथन को समाप्त किया जाता है।

चावल। 23.10.गोलाकार विपथन

2. दृष्टिवैषम्य- एकरंगाविपथन, इस तथ्य में शामिल है कि एक बिंदु की छवि में एक अण्डाकार स्थान का रूप होता है, जो छवि विमान के कुछ स्थानों पर, एक खंड में बदल जाता है।

दृष्टिवैषम्य तिरछी किरणेंयह तब प्रकट होता है जब किसी बिंदु से निकलने वाली किरणें ऑप्टिकल अक्ष के साथ महत्वपूर्ण कोण बनाती हैं। चित्र 23.11 में, बिंदु स्रोत द्वितीयक ऑप्टिकल अक्ष पर स्थित है। इस मामले में, दो छवियां समतल I और II में एक दूसरे के लंबवत स्थित सीधी रेखाओं के खंडों के रूप में दिखाई देती हैं। स्रोत की छवि केवल समतल I और II के बीच धुंधले स्थान के रूप में प्राप्त की जा सकती है।

विषमता के कारण दृष्टिवैषम्यऑप्टिकल प्रणाली. इस प्रकार का दृष्टिवैषम्य तब होता है जब प्रकाश की किरण के संबंध में ऑप्टिकल सिस्टम की समरूपता सिस्टम के डिज़ाइन के कारण टूट जाती है। इस विपथन के साथ, लेंस एक छवि बनाते हैं जिसमें विभिन्न दिशाओं में उन्मुख आकृति और रेखाओं में अलग-अलग तीक्ष्णता होती है। यह बेलनाकार लेंसों में देखा जाता है (चित्र 23.11, बी)।

एक बेलनाकार लेंस एक बिंदु वस्तु की एक रैखिक छवि बनाता है।

चावल। 23.11.दृष्टिवैषम्य: तिरछी किरणें (ए); लेंस की बेलनाकारता के कारण (बी)

आँख में, दृष्टिवैषम्य तब बनता है जब लेंस और कॉर्निया प्रणालियों की वक्रता में विषमता होती है। दृष्टिवैषम्य को ठीक करने के लिए ऐसे चश्मे का उपयोग किया जाता है जिनकी अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग वक्रता होती है।

3. विरूपण(विरूपण)। जब वस्तु द्वारा भेजी गई किरणें ऑप्टिकल अक्ष के साथ एक बड़ा कोण बनाती हैं, तो एक अन्य प्रकार का पता चलता है एकरंगाविपथन - विरूपण।इस मामले में, वस्तु और छवि के बीच ज्यामितीय समानता का उल्लंघन होता है। कारण यह है कि वास्तव में लेंस द्वारा दिया गया रैखिक आवर्धन किरणों के आपतन कोण पर निर्भर करता है। परिणामस्वरूप, वर्गाकार ग्रिड छवि या तो ले लेती है तकिया-,या बैरल के आकार कादेखें (चित्र 23.12)।

विकृति से निपटने के लिए विपरीत विकृति वाले लेंस सिस्टम का चयन किया जाता है।

चावल। 23.12.विरूपण: ए - पिनकुशन, बी - बैरल

4. रंगीन विपथनयह इस तथ्य में प्रकट होता है कि एक बिंदु से निकलने वाली सफेद रोशनी की किरण एक इंद्रधनुष चक्र के रूप में अपनी छवि देती है, बैंगनी किरणें लाल किरणों की तुलना में लेंस के करीब प्रतिच्छेद करती हैं (चित्र 23.13)।

वर्णिक विपथन का कारण आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य (फैलाव) पर किसी पदार्थ के अपवर्तनांक की निर्भरता है। प्रकाशिकी में इस विपथन को ठीक करने के लिए, विभिन्न फैलाव (एक्रोमैट्स, एपोक्रोमैट्स) वाले चश्मे से बने लेंस का उपयोग किया जाता है।

चावल। 23.13.रंगीन पथांतरण

23.5. बुनियादी अवधारणाएँ और सूत्र

तालिका निरंतरता

तालिका का अंत

23.6. कार्य

1. हवा के बुलबुले पानी में क्यों चमकते हैं?

उत्तर:जल-वायु अंतरापृष्ठ पर प्रकाश के परावर्तन के कारण।

2. पानी के पतली दीवार वाले गिलास में चम्मच बड़ा क्यों दिखाई देता है?

उत्तर:गिलास में पानी एक बेलनाकार अभिसरण लेंस के रूप में कार्य करता है। हमें एक काल्पनिक आवर्धित छवि दिखाई देती है।

3. लेंस की ऑप्टिकल शक्ति 3 डायोप्टर है। लेंस की फोकल लंबाई क्या है? अपना उत्तर सेमी में व्यक्त करें।

समाधान

डी \u003d 1 / एफ, एफ \u003d 1 / डी \u003d 1/3 \u003d 0.33 मीटर। उत्तर:एफ = 33 सेमी.

4. दोनों लेंसों की फोकल लंबाई क्रमशः बराबर है: f = +40 सेमी, f 2 = -40 सेमी। उनकी ऑप्टिकल शक्तियाँ ज्ञात कीजिए।

6. आप साफ मौसम में अभिसरण लेंस की फोकल लंबाई कैसे निर्धारित कर सकते हैं?

समाधान

सूर्य से पृथ्वी की दूरी इतनी अधिक है कि लेंस पर पड़ने वाली सभी किरणें एक दूसरे के समानांतर होती हैं। यदि आपको स्क्रीन पर सूर्य की छवि मिलती है, तो लेंस से स्क्रीन की दूरी फोकल लंबाई के बराबर होगी।

7. 20 सेमी की फोकल लंबाई वाले लेंस के लिए, उस वस्तु से दूरी ज्ञात करें जिस पर वास्तविक छवि का रैखिक आकार होगा: ए) वस्तु के आकार से दोगुना बड़ा; बी) वस्तु के आकार के बराबर; ग) वस्तु का आधा आकार।

8. सामान्य दृष्टि वाले व्यक्ति के लिए लेंस की ऑप्टिकल क्षमता 25 डायोप्टर है। अपवर्तनांक 1.4. लेंस की वक्रता त्रिज्या की गणना करें यदि यह ज्ञात हो कि एक वक्रता त्रिज्या दूसरे से दोगुनी है।