प्रकाश के अपवर्तन की घटना - यह ... प्रकाश के अपवर्तन के कानून

प्रकाश के अपवर्तन की घटना - एक प्राकृतिक घटना हर बार लहर एक से दूसरे सामग्री, जिसमें इसकी गति भिन्न होता है से यात्रा करता है तब होता है। दिखने में, यह है कि प्रसार की दिशा में परिवर्तन दिखाई देता है।

भौतिकी: प्रकाश के अपवर्तन

घटना बीम 90 डिग्री के कोण पर दो मीडिया के बीच इंटरफेस हमलों है, तो कुछ नहीं होता है, यह इंटरफ़ेस के लिए एक सही कोण पर एक ही दिशा में ले जाने के लिए जारी है। यदि घटना 90 डिग्री से अलग कोण, अपवर्तक घटना होती है। यह उदाहरण इस तरह के स्पष्ट फ्रैक्चर वस्तु आंशिक रूप से पानी में डूबे या एक मृगतृष्णा गर्म रेगिस्तान रेत के रूप में देखा अजीब प्रभाव पैदा करता है।

खोज का इतिहास

ईसा पूर्व पहली सदी में। ई। यूनानी भूगोलवेत्ता और खगोलशास्त्री टॉलेमी गणितीय अपवर्तन समझाने की कोशिश की, लेकिन कानून उसके द्वारा प्रस्तावित बाद में पता चला कि अविश्वसनीय होने के लिए। XVII सदी में। डच गणितज्ञ विललब्रोर्ड स्नेलियस कानून है, जो घटना और अपवर्तित कोण के अनुपात, जो बाद में अपवर्तन सामग्री के सूचकांक नामित किया गया था से संबंधित राशि निर्धारित विकसित की है। वास्तव में, अधिक पदार्थ प्रकाश सीधे रास्ते से फेर करने में सक्षम, उच्च दर है। पेंसिल पानी "टूट" में क्योंकि किरणों से आ रही, अपने तरीके से हवा-पानी इंटरफेस पर आंख तक पहुँचने से पहले बदल जाते हैं। स्नेल की निराशा करने के लिए उन्होंने इस आशय के कारणों का पता करने में कामयाब नहीं किया है।

1678 में, एक और डच वैज्ञानिक क्रिस्टियन हुय्गेंस एक गणितीय रिश्ता है कि टिप्पणियों स्नेल बताते हैं विकसित किया है और सुझाव दिया है कि प्रकाश के अपवर्तन की घटना - जिस गति से बीम दो वातावरण के माध्यम से गुजरता बदलती का परिणाम है। हुय्गेंस निर्धारित किया है कि प्रकाश का अपवर्तन के विभिन्न सूचकांकों के साथ दो सामग्री के माध्यम से गुजर के रवैये कोण प्रत्येक सामग्री में अपने वेग के अनुपात के बराबर होना चाहिए। इस प्रकार, यह माने कि एक माध्यम के एक उच्च अपवर्तनांक होने में, प्रकाश और अधिक धीरे-धीरे चलता है। दूसरे शब्दों में, सामग्री के माध्यम से प्रकाश की गति विपरीत अपवर्तनांक लिए आनुपातिक है। हालांकि कानून बाद में प्रयोगात्मक पुष्टि की गई, समय में कई शोधकर्ताओं के लिए यह स्पष्ट नहीं था, टी। के। के कोई विश्वसनीय साधन की गति को मापने प्रकाश की। वैज्ञानिकों ने सोचा कि यह माल की गति पर निर्भर नहीं करता। प्रकाश मौत का ह्युजेंस के गति के बाद केवल 150 साल के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ मापा गया था, उसे सही साबित हुई।

अपवर्तन के निरपेक्ष सूचकांक

पारदर्शी पदार्थ या सामग्री के निरपेक्ष अपवर्तनांक n रिश्तेदार जिस गति से प्रकाश गुजरता vacuo में वेग के therethrough रिश्तेदार के रूप में परिभाषित किया गया है: एन = ग / v, जहाँ c - निर्वात में प्रकाश के वेग, और वी - सामग्री में।

जाहिर है, एक निर्वात में प्रकाश के अपवर्तन, किसी भी पदार्थ से रहित अनुपस्थित है और वहाँ एक निरपेक्ष आंकड़ा 1. अन्य पारदर्शी सामग्री के लिए इस मान से अधिक 1. हवा में प्रकाश के अपवर्तन अज्ञात मापदंडों सामग्री (1.0003) की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है है।

स्नेल के नियम

हम कुछ परिभाषाओं परिचय:

• घटना किरण - एक किरण है कि जुदाई मध्यम के करीब है;
• ड्रॉप बिंदु - जुदाई बिंदु है जिस पर यह गिर जाता है;
• अपवर्तित किरण जुदाई मीडिया छोड़ने;
• सामान्य - एक पंक्ति आपतन बिंदु पर जुदाई के लम्बवत तैयार;
• घटना के कोण - सामान्य और घटना बीम के बीच के कोण;
• निर्धारित अपवर्तक कोण अपवर्तित किरण और सामान्य के बीच के कोण के रूप में हो सकता है।

अपवर्तन के कानूनों के अनुसार:

1. घटना, अपवर्तित किरण और सामान्य में एक ही विमान में हैं।
2. घटनाओं और अपवर्तन के कोण की जीवाओं के अनुपात पहले और दूसरे माध्यम की अपवर्तन गुणांक के अनुपात है: पाप मैं / पाप r = n आर / n मैं।

प्रकाश (स्नेल) के अपवर्तन के कानून दो लहरों और दो मीडिया के अपवर्तन के सूचकांक के कोण के बीच संबंधों का वर्णन है। एक लहर एक अपवर्तक पर एक कम अपवर्तक मध्यम (जैसे हवा) से गुजरता है (उदाहरण के लिए, पानी), इसकी गति चला जाता है। इसके विपरीत, जब प्रकाश हवा में पानी से होकर गुजरता है, गति बढ़ जाती है। अपवर्तन और दूसरे के सामान्य कोण करने के लिए पहले मध्यम रिश्तेदार को घटना के कोण दो पदार्थों के बीच अपवर्तनांक के अंतर के समानुपाती अलग अलग होंगे। एक लहर एक उच्च के साथ एक माध्यम की एक कम गुणांक के साथ एक माध्यम से गुजरता है, यह सामान्य की ओर झुकता है। और इसके विपरीत है, यह निकाल दिया जाएगा।

रिश्तेदार अपवर्तनांक

प्रकाश अपवर्तन कानून से पता चलता है कि यह घटना और एक निरंतर के बराबर अपवर्तित कोण की ज्या के अनुपात के अनुपात है प्रकाश का वेग दो मीडिया में।

_{पाप मैं / पाप r = n r} / एन मैं = (ग / v आर) / (ग / v i) = वी आई / वी आर

रिश्ता n _r / एन _मैं इन पदार्थों के लिए अपवर्तन के एक रिश्तेदार सूचकांक कहा जाता है।

घटना है कि अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में देखा अपवर्तन का परिणाम है की एक संख्या। "टूटे" पेंसिल के प्रभाव - सबसे आम में से एक। आंखें और मस्तिष्क पानी में वापस किरणों का पालन रूप में यदि वे अपवर्तित नहीं कर रहे थे, और एक सीधी रेखा में वस्तु से आती, एक आभासी छवि है कि एक कम गहराई में प्रकट होता है बनाने।

फैलाव

सावधान माप बताते हैं कि के अपवर्तन प्रकाश तरंग दैर्ध्य उत्सर्जन या रंग काफी प्रभाव है। दूसरे शब्दों में, एक पदार्थ कई है अपवर्तनांक जो रंग या तरंग दैर्ध्य के परिवर्तन के साथ भिन्न हो सकते हैं।

इस तरह के बदलाव सब पारदर्शी मीडिया में जगह लेता है और फैलाव कहा जाता है। विशेष सामग्री के फैलाव की डिग्री कैसे अपवर्तनांक तरंग दैर्ध्य के साथ बदलता रहता पर निर्भर करता है। बढ़ती तरंग दैर्ध्य प्रकाश के अपवर्तन के कम स्पष्ट हो जाता है घटना के साथ। यह तथ्य यह है कि बैंगनी, लाल की तुलना में अधिक सीधे रास्ते से फेर क्योंकि इसकी तरंग दैर्ध्य कम है पुष्टि की है। हमेशा की तरह गिलास में फैलाव के कारण उसके घटकों में ज्ञात बंटवारे प्रकाश होता है।

प्रकाश के विस्तार

XVII सदी के अंत में, सर Isaak Nyuton कि दृश्य स्पेक्ट्रम के बारे में उनकी खोज हुई प्रयोगों की एक श्रृंखला का आयोजन किया है, और पता चला है कि सफेद प्रकाश नीले, हरे, पीले, नारंगी और लाल परिष्करण के माध्यम से बैंगनी से लेकर रंग की एक आदेश दिया सरणी के होते हैं। एक अंधेरे कमरे में काम करते हुए, न्यूटन खिड़की दरवाज़े में एक छेद के माध्यम से एक संकीर्ण बीम प्रवेश में एक कांच के प्रिज्म रखा। जब एक चश्मे के माध्यम से गुजर अपवर्तित प्रकाश है - कांच एक आदेश दिया स्पेक्ट्रम में एक स्क्रीन पर प्रोजेक्ट करने के लिए।

न्यूटन ने निष्कर्ष निकाला कि श्वेत प्रकाश अलग अलग रंग का एक मिश्रण है, और है कि चश्मे सफेद प्रकाश "बिखेरती है", एक अलग कोण से प्रत्येक रंग refracting। न्यूटन एक दूसरा प्रिज्म के माध्यम से उन्हें पारित करके रंग का हिस्सा नहीं कर सका। लेकिन जब वह डाल दूसरा प्रिज्म बहुत पहले के करीब है, ताकि सभी रंग बिखरे और दूसरा प्रिज्म में चला गया, शोधकर्ताओं ने पाया कि रंग फिर से श्वेत प्रकाश के रूप में पुनर्संयोजन कर रहे हैं। इस खोज आसानी से प्रकाश है जो आसानी से बांटा जा सकता है या नहीं और कनेक्ट की वर्णक्रमीय रचना साबित कर दिया।

फैलाव घटना अलग घटना की एक बड़ी संख्या में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंद्रधनुष बारिश की बूंदों में प्रकाश के अपवर्तन, वर्णक्रमीय अपघटन, के समान है जो चश्मे में होता है के एक प्रभावशाली दृष्टि बनाने का परिणाम है।

महत्वपूर्ण कोण और कुल आंतरिक प्रतिबिंब

जब लहरों दो सामग्री की जुदाई के संबंध में घटना के कोण से परिभाषित किया गया की कम आंदोलन पथ के साथ एक माध्यम में अपवर्तन के एक उच्च सूचकांक के साथ एक माध्यम के माध्यम से गुजर। घटना के कोण एक निश्चित मूल्य (दो सामग्री के अपवर्तन के सूचकांक के आधार पर) से अधिक है, यह एक बिंदु है जहां प्रकाश एक कम सूचकांक के साथ मध्यम में अपवर्तित नहीं है तक पहुँचता है।

महत्वपूर्ण (या सीमा) कोण घटना के कोण, 90 डिग्री के अपवर्तन कोण में जिसके परिणामस्वरूप के रूप में परिभाषित। कम घटना के कोण के रूप में दूसरे शब्दों में, महत्वपूर्ण अपवर्तन होता है, और जब यह करने के लिए बराबर है, अपवर्तित किरण अंतरिक्ष दो सामग्रियों को अलग साथ गुजरता है। घटना के कोण महत्वपूर्ण से अधिक है, प्रकाश वापस परिलक्षित होता है। इस घटना कुल आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में जाना जाता है। इसके उपयोग के उदाहरण - हीरे और ऑप्टिकल फाइबर। कट हीरे की कुल आंतरिक प्रतिबिंब बढ़ावा देता है। किरणों हीरे के शीर्ष के माध्यम से प्रवेश के अधिकांश परिलक्षित होगा, जब तक वे ऊपरी सतह तक पहुँचते हैं। यह वही है हीरे उनकी चमक देता है। ऑप्टिकल फाइबर एक गिलास "बाल", इतनी पतली है कि जब प्रकाश एक छोर में प्रवेश करती है, यह बच नहीं सकते हैं। और केवल जब किरण दूसरे छोर तक पहुँच जाता है, वह फाइबर छोड़ने के लिए सक्षम हो जाएगा।

यह समझने और प्रबंधित

ऑप्टिकल उपकरणों, सूक्ष्मदर्शी और दूरबीन से कैमरा, वीडियो प्रोजेक्टर, और यहां तक कि मानवीय आँख को लेकर तथ्य यह है कि प्रकाश, ध्यान केंद्रित किया जा सकता है अपवर्तित और परिलक्षित पर भरोसा कर सकते हैं।

अपवर्तन मरीचिका, इंद्रधनुष, ऑप्टिकल भ्रम सहित घटना, की एक विस्तृत श्रृंखला पैदा करता है। बियर की एक मोटी दीवारों कांच के अपवर्तन के कारण और अधिक पूरा हो रहा है, और सूरज बाद में की तुलना में यह वास्तव में है कुछ मिनट के लिए नीचे चला जाता है। लाखों लोग अपवर्तन शक्ति का उपयोग चश्मे या कॉन्टेक्ट लेंस की मदद से दृष्टि दोष को दूर करने के। प्रकाश और प्रबंधन के इन गुणों को समझ कर, हम नग्न आंखों के लिए अदृश्य विवरण देख सकते हैं, चाहे वे एक खुर्दबीन स्लाइड पर या एक दूर आकाशगंगा में हैं की परवाह किए बिना।