भौतिक विज्ञान - 'ऑप्टिक्स' पर महत्वपूर्ण नोट्स

भौतिक विज्ञान - 'ऑप्टिक्स' पर महत्वपूर्ण नोट्स

प्रकाश

प्रकाश ऊर्जा का एक रूप है, जिसे एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में प्रचारित किया जाता है।

यह विकिरण है जो हमारी आंखों को वस्तु को देखने में सक्षम बनाती है। इसकी गति 3 x 10⁸ m/s है। यह ऊर्जा का रूप है। यह एक अनुप्रस्थ तरंग है।

इसे सूर्य से पृथ्वी तक पहुंचने में 8 मिनट 19 सेकंड लगते हैं।

जब किसी वस्‍तु की सतह पर प्रकाश गिरता है तो यह या तो निम्‍न हो सकता है:

अवशोषित - यदि कोई वस्तु उस पर पड़ने वाले पूरे प्रकाश को अवशोषित कर लेती है, तो यह पूरी तरह से काला दिखाई देगा उदाहरणार्थ ब्लैकबोर्ड।

संचारित - एक ऑब्जेक्ट को प्रकाश संचारित करने वाला कहा जाता है यदि यह प्रकाश को स्वयं से गुज़रने की अनुमति देता है और ऐसी वस्तुएं पारदर्शी होती हैं।

प्रतिबिंबित - यदि कोई वस्तु अपनी सतह पर पड़ने वाली प्रकाश की किरणों को वापस भेजती है तो यह प्रतिबिंबित प्रकाश कहलाता है।

प्रकाश का प्रतिबिंब

जब दो मीडिया को अलग करने वाली सीमा पर पड़ने वाली प्रकाश की किरण उसी मीडिया में वापस आती है, तो इस घटना को प्रकाश का प्रतिबिंब कहा जाता है।

प्रकाश के प्रतिबिंब के नियम

आकस्मिकताओं का कोण प्रतिबिंब के कोण के बराबर होता है, और

आकस्मिक किरण, प्रतिबिंबित किरण और घटनाओं के बिंदु पर दर्पण के लिए सामान्य सभी एक ही समतल में रहती हैं।

समतल दर्पण से प्रतिबिंब

यदि कोई वस्‍तु गति v के साथ एक समतल दर्पण की ओर बढ़ती है, तो वस्‍तु के सापेक्ष इसकी गति 2v की होती है।

एक समतल दर्पण में अपनी पूरी छवि देखने के लिए, एक व्यक्ति को अपनी ऊंचाई से कम से कम आधे दर्पण की आवश्यकता होती है।

प्रकाश का अपवर्तन

जब यह एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे माध्यम तक यात्रा करता है तो प्रकाश मार्गों के विचलन की घटना को प्रकाश का अपवर्तन कहा जाता है।

अपवर्तन का कारण विभिन्न माध्यमों में प्रकाश की विभिन्न गति के कारण होता है।

जब प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करती है, तो इसकी आवृत्ति और चरण नहीं बदलता है, लेकिन तरंगदैर्ध्य और वेग बदल जाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल से अपवर्तन के कारण, तारे चमकते दिखाई देते हैं।

अपवर्तन के नियम :

आकस्मिक किरण, अपवर्तित किरण और घटनाओं के बिंदु पर सामान्य सभी तीन एक ही समतल में रहते हैं।

अपवर्तन के साइन कोण की घटनाओं के साइन कोण का अनुपात मीडिया के युग्म के लिए स्थिर रहता है अर्थात् Sin i/Sin r = constant = μ2/μ1 इस नियम को स्नेल के नियम के रूप में जाना जाता है।

अपवर्तन का अनुप्रयोग :

जब प्रकाश एक दुर्लभ माध्यम की ओर एक घनत्व माध्यम के जरिए यात्रा करता है तो यह सामान्य से दूर विचलित हो जाता है, इसलिए तालाब उथला प्रतीत होता है।

पानी में एक सिक्का कम गहराई पर दिखाई देता है।

पेपर पर जब एक ग्लास स्लैब रखा जाता है तो पेपर पर लिखा हुआ उठा हुआ प्रतीत होता है।

छिद्रेन्वेषी कोण:

एक घनत्व माध्यम में घटनाओं का कोण जिसके लिए दुर्लभ माध्यम में अपवर्तन का कोण 90 डिग्री हो जाता है, को छिद्रेन्वेषी कोण कहा जाता है।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब:

जब एक प्रकाश किरण एक घनत्व माध्यम से दुर्लभ माध्यम तक यात्रा करती है, तो इस घटना में इंटरफ़ेस पर जहां आकस्मिक कोण छिद्रेंवेषी कोण से अधिक होता है वहां प्रकाश किरणें घनत्व माध्यम में वापस प्रतिबिंबित होती हैं, इस घटना को कुल आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में जाना जाता है।

हीरा, मिराज और लूमिंग की चमक, पानी और ऑप्टिकल फाइबर में हवा के बुलबुले की चमक कुल आंतरिक प्रतिबिंब के उदाहरण हैं।

गोलाकार दर्पण :

गोलाकार दर्पण का प्रकार-

अवतल दर्पण

एक अवतल दर्पण द्वारा बनाई गई छवि आम तौर पर वास्‍तविक और उलटी होती है।

उत्तल दर्पण

उत्तल दर्पण द्वारा बनाई गई छवि हमेशा आभासी, खड़ी और घटती हुई प्रतीत होती है।

अवतल दर्पण के उपयोग

एक शेविंग दर्पण के रूप में।

वाहन की हेडलाइट्स हेतु परावर्तक के रूप में, सर्चलाइट।

डॉक्टरों द्वारा आंख, कान, नाक की जांच करने हेतु ओप्थाल्मोस्कोप के रूप में।

सौर कुकर में।

उत्तल दर्पण के उपयोग 

वाहनों में रियर व्यू दर्पण के रूप में क्योंकि यह दृश्य के अधिकतम पीछे के क्षेत्र का दृश्य प्रदान करता है और बनाई गई छवि हमेशा खड़ी होती है।

सोडियम परावर्तक लैंप के रूप में।

गोलाकार दर्पण से संबंधित महत्वपूर्ण बिंदु:

(a) वक्रता का केंद्र (c): खोखले ग्लास वृत्‍त का केंद्र जिसमें दर्पण एक हिस्सा है।

(b) वक्रता की त्रिज्या (R): त्रिज्या खोखले वृत्‍त जिसमें दर्पण एक हिस्सा है।

(c) ध्रुव (P): एक गोलाकार दर्पण के मध्य-बिंदु को ध्रुव कहा जाता है।

(d) फोकस (F): जब गोलाकार दर्पण पर प्रकाश किरणों का एक समानांतर बीम होता है तो प्रतिबिंब के बाद यह मुख्य अक्ष पर एक बिंदु पर मिलते या उपस्थित होते हैं, जिसे गोलाकार दर्पण का फोकस कहा जाता है।

लेंस:

एक लेंस एक समान अपवर्तक माध्यम है जो दो गोलाकार सतह या एक समतल सतह से घिरा हुआ होता है।

लेंस दो प्रकार के होते हैं:

उत्तल लेंस

अवतल लेंस

प्रिज्म
• प्रिज्म एक समान पारदर्शी अपवर्तक माध्यम है जो समतल सतहों से घिरा हुआ होता है जो त्रिभुज आकार बनाने वाले कुछ कोणों पर झुका हुआ होता है।

प्रकाश का फैलाव:

जब एक कांच के प्रिज्म पर प्रकाश होता है, तो यह निम्नलिखित अनुक्रम VIBGYOR में अपने सात रंग घटकों में फैलता है, और इसे सफेद रोशनी के फैलाव के रूप में जाना जाता है।

कांच का अपवर्तक सूचकांक बैंगनी रंग के लिए अधिकतम है और प्रकाश के लाल रंग के लिए न्यूनतम है, इसलिए हल्के विचलित प्रकाश का रंग अधिकतम बैंगनी और लाल रंग सबसे कम विचलित होता है।