हमने §81 में बताया कि जब प्रकाश दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर पड़ता है, तो प्रकाश ऊर्जा दो भागों में विभाजित हो जाती है: एक भाग प्रतिबिंबित होता है, दूसरा भाग इंटरफ़ेस के माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है। हवा से कांच में प्रकाश के संक्रमण के उदाहरण का उपयोग करते हुए, यानी एक ऐसे माध्यम से जो ऑप्टिकली कम सघन है, एक ऐसे माध्यम से जो ऑप्टिकली सघन है, हमने देखा कि परावर्तित ऊर्जा का अनुपात घटना के कोण पर निर्भर करता है। इस मामले में, जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, परावर्तित ऊर्जा का अंश बहुत बढ़ जाता है; हालाँकि, आपतन के बहुत बड़े कोणों पर भी, जब प्रकाश किरण इंटरफ़ेस के साथ लगभग सरकती है, तब भी कुछ प्रकाश ऊर्जा दूसरे माध्यम में चली जाती है (§81, तालिकाएँ 4 और 5 देखें)।

एक नई दिलचस्प घटना तब उत्पन्न होती है जब किसी माध्यम में फैलता हुआ प्रकाश इस माध्यम और एक ऐसे माध्यम के बीच इंटरफेस पर पड़ता है जो ऑप्टिकली कम सघन है, यानी जिसका घनत्व छोटा है। पूर्ण सूचकअपवर्तन. यहां भी, परावर्तित ऊर्जा का अंश घटना के बढ़ते कोण के साथ बढ़ता है, लेकिन वृद्धि एक अलग नियम का पालन करती है: घटना के एक निश्चित कोण से शुरू होकर, सभी प्रकाश ऊर्जा इंटरफ़ेस से परिलक्षित होती है। इस घटना को पूर्ण कहा जाता है आंतरिक प्रतिबिंब.

आइए हम फिर से विचार करें, जैसे कि §81 में, कांच और हवा के बीच इंटरफेस पर प्रकाश की घटना। मान लीजिए कि एक प्रकाश किरण कांच से इंटरफ़ेस पर विभिन्न आपतन कोणों पर गिरती है (चित्र 186)। यदि हम परावर्तित प्रकाश ऊर्जा के अंश और इंटरफ़ेस से गुजरने वाली प्रकाश ऊर्जा के अंश को मापते हैं, तो हमें तालिका में दिए गए मान प्राप्त होते हैं। 7 (तालिका 4 की तरह ग्लास में अपवर्तनांक था)।

चावल। 186. कुल आंतरिक परावर्तन: किरणों की मोटाई इंटरफ़ेस के माध्यम से चार्ज या पारित प्रकाश ऊर्जा के अंश से मेल खाती है

आपतन कोण जिससे सारी प्रकाश ऊर्जा इंटरफ़ेस से परावर्तित होती है, कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण कहलाता है। उस गिलास के लिए जिसके लिए तालिका संकलित की गई थी। 7 (), सीमित कोण लगभग है।

तालिका 7. जब प्रकाश कांच से हवा में गुजरता है तो आपतन के विभिन्न कोणों के लिए परावर्तित ऊर्जा के अंश

आइए ध्यान दें कि जब प्रकाश एक सीमित कोण पर इंटरफ़ेस पर आपतित होता है, तो अपवर्तन कोण बराबर होता है, अर्थात, इस मामले के लिए अपवर्तन के नियम को व्यक्त करने वाले सूत्र में,

जब हमें या लगाना होता है. यहां से हम पाते हैं

इससे अधिक आपतन कोण पर कोई अपवर्तित किरण नहीं होती। औपचारिक रूप से, यह इस तथ्य से निकलता है कि अपवर्तन के नियम से बड़े आपतन कोणों पर, एकता से बड़े मान प्राप्त होते हैं, जो स्पष्ट रूप से असंभव है।

तालिका में तालिका 8 कुछ पदार्थों के लिए कुल आंतरिक परावर्तन के सीमित कोणों को दर्शाती है, जिनके अपवर्तनांक तालिका में दिए गए हैं। 6. संबंध (84.1) की वैधता को सत्यापित करना आसान है।

तालिका 8. कोण सीमित करेंवायु के साथ सीमा पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन

पानी में हवा के बुलबुले की सीमा पर पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब देखा जा सकता है। वे चमकते हैं क्योंकि जो कुछ उन पर पड़ता है सूरज की रोशनीबुलबुले में प्रवेश किए बिना पूरी तरह से प्रतिबिंबित होता है। यह विशेष रूप से उन हवाई बुलबुले में ध्यान देने योग्य है जो हमेशा पानी के नीचे के पौधों के तनों और पत्तियों पर मौजूद होते हैं और जो धूप में चांदी से बने प्रतीत होते हैं, यानी एक ऐसी सामग्री से जो प्रकाश को बहुत अच्छी तरह से प्रतिबिंबित करता है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन का उपयोग कांच के घूमने वाले और घूमने वाले प्रिज्मों के डिज़ाइन में किया जाता है, जिसकी क्रिया चित्र से स्पष्ट है। 187. प्रिज्म के लिए सीमित कोण किसी दिए गए प्रकार के कांच के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है; इसलिए, ऐसे प्रिज्मों के उपयोग से प्रकाश किरणों के प्रवेश और निकास के कोणों के चयन के संबंध में कोई कठिनाई नहीं आती है। घूमने वाले प्रिज्म सफलतापूर्वक दर्पण के कार्य करते हैं और फायदेमंद होते हैं क्योंकि उनके परावर्तक गुण अपरिवर्तित रहते हैं, जबकि धातु के दर्पण धातु के ऑक्सीकरण के कारण समय के साथ फीके पड़ जाते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि रैपिंग प्रिज्म दर्पण के समतुल्य घूर्णन प्रणाली की तुलना में डिजाइन में सरल है। घूमने वाले प्रिज्म का उपयोग, विशेष रूप से, पेरिस्कोप में किया जाता है।

चावल। 187. एक कांच के घूमने वाले प्रिज्म (ए), एक रैपिंग प्रिज्म (बी) और एक घुमावदार प्लास्टिक ट्यूब में किरणों का पथ - प्रकाश गाइड (सी)

ज्यामितीय और तरंग प्रकाशिकी। इन दृष्टिकोणों का उपयोग करने की शर्तें (तरंग दैर्ध्य और वस्तु आकार के बीच संबंध के आधार पर)। तरंग सुसंगति. स्थानिक और लौकिक सुसंगति की अवधारणा। प्रेरित 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 किरण किसी एक दिशा में प्रसारित नहीं होती है, बल्कि इसका एक सीमित कोणीय वितरण होता है, अर्थात विवर्तन होता है। हालाँकि, ऐसे मामलों में जहां प्रकाश किरणों के विशिष्ट अनुप्रस्थ आयाम तरंग दैर्ध्य की तुलना में काफी बड़े होते हैं, हम प्रकाश किरण के विचलन की उपेक्षा कर सकते हैं और मान सकते हैं कि यह एक ही दिशा में फैलता है: प्रकाश किरण के साथ।

वेव ऑप्टिक्स प्रकाशिकी की एक शाखा है जो प्रकाश के प्रसार को ध्यान में रखते हुए उसका वर्णन करती है लहर प्रकृति. तरंग प्रकाशिकी 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 सुदृढ़ीकरण या कमजोर होना है।

तरंग विवर्तन एक ऐसी घटना है जो नियमों से विचलन के रूप में प्रकट होती है ज्यामितीय प्रकाशिकीजब लहरें फैलती हैं.

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

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 उनका चरण अंतर समय के साथ स्थिर रहता है और दोलनों को जोड़ने पर समान आवृत्ति का दोलन प्राप्त होता है।

यदि दो दोलनों के बीच 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 के विभिन्न बिंदुओं पर एक ही समय में होने वाले दोलनों की सुसंगतता है।

उत्तेजित उत्सर्जन एक क्वांटम प्रणाली (परमाणु, अणु, नाभिक, आदि) के एक उत्तेजित अवस्था से स्थिर अवस्था (निचले ऊर्जा स्तर) में एक उत्प्रेरण फोटॉन के प्रभाव के तहत संक्रमण के दौरान एक नए फोटॉन की पीढ़ी है, जिसकी ऊर्जा जो ऊर्जा के स्तर में अंतर के बराबर था। 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 कार्यशील तत्व का उपयोग किसी अन्य स्रोत से विकिरण के लिए ऑप्टिकल एम्पलीफायर के रूप में किया जाता है।

लेजर ऑपरेशन का भौतिक आधार मजबूर (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 है, यदि बाद की ऊर्जा पहले और बाद में परमाणु के स्तर की ऊर्जा में अंतर के बराबर है विकिरण. इस मामले में, उत्सर्जित फोटॉन उस फोटॉन के साथ सुसंगत है जो विकिरण का कारण बना (यह इसकी "सटीक प्रति" है)। इस प्रकार प्रकाश प्रवर्धित होता है। यह घटना स्वतःस्फूर्त विकिरण से भिन्न होती है, जिसमें उत्सर्जित फोटॉनों में यादृच्छिक प्रसार दिशाएँ, ध्रुवीकरण और चरण होते 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 यह सुनिश्चित करता है कि लेज़र अपने विशिष्ट कार्य 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 छवियों के निर्माण के सिद्धांतों का अध्ययन करती है जब प्रकाश अपने तरंग गुणों को ध्यान में रखे बिना ऑप्टिकल सिस्टम से गुजरता है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन आंतरिक परावर्तन है, 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 इसकी अधिकतम सीमा से अधिक हो जाता है बड़े मूल्यपॉलिश सतहों के लिए. कुल आंतरिक परावर्तन का परावर्तन तरंग दैर्ध्य से स्वतंत्र होता है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण

आपतन का कोण जिस पर एक अपवर्तित किरण ऑप्टिकली सघन माध्यम में परिवर्तित हुए बिना दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस के साथ स्लाइड करना शुरू कर देती है

रे पथदर्पणों, प्रिज्मों और लेंसों में

एक बिंदु स्रोत से प्रकाश किरणें सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं। ऑप्टिकल सिस्टम में, पीछे की ओर झुकने और मीडिया के बीच इंटरफेस से परावर्तित होने पर, कुछ किरणें किसी बिंदु पर फिर से प्रतिच्छेद कर सकती हैं। एक बिंदु को बिंदु छवि कहा जाता है। जब कोई किरण दर्पणों से परावर्तित होती है, तो नियम पूरा होता है: "परावर्तित किरण हमेशा आपतित किरण के समान तल में होती है और प्रभाव सतह के लिए सामान्य होती है, जो घटना के बिंदु से होकर गुजरती है, और घटना का कोण घटाया जाता है यह सामान्य प्रभाव के कोण के बराबर है।"

फ़ाइबर ऑप्टिक्स - इस शब्द का अर्थ है

प्रकाशिकी की वह शाखा जो अध्ययन करती है भौतिक घटनाएं, उत्पन्न होना और घटित होना प्रकाशित रेशे, या

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

फाइबर ऑप्टिक उपकरणों में लेजर, 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।

यदि n 1 >n 2 तो >α, अर्थात। यदि प्रकाश किसी ऐसे माध्यम से, जो प्रकाशिक रूप से सघन है, ऐसे माध्यम से, जो प्रकाशिक रूप से कम सघन है, गुजरता है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है (चित्र 3)

आपतन कोण सीमित करें. यदि α=α p,=90˚ और किरण वायु-जल इंटरफ़ेस के साथ स्लाइड करेगी।

यदि α'>α p, तो प्रकाश दूसरे पारदर्शी माध्यम में नहीं जाएगा, क्योंकि पूर्णतः परिलक्षित होगा. इस घटना को कहा जाता है प्रकाश का पूर्ण प्रतिबिंब. आपतन कोण αn, जिस पर अपवर्तित किरण मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करती है, कुल प्रतिबिंब का सीमित कोण कहा जाता है।

पूर्ण प्रतिबिंब को एक समद्विबाहु आयताकार कांच के प्रिज्म (चित्र 4) में देखा जा सकता है, जिसका व्यापक रूप से पेरिस्कोप, दूरबीन, रेफ्रेक्टोमीटर आदि में उपयोग किया जाता है।

ए) प्रकाश पहले चेहरे पर लंबवत गिरता है और इसलिए यहां अपवर्तन नहीं होता है (α=0 और =0)। दूसरे फलक पर आपतन कोण α=45˚ है, अर्थात>α p, (ग्लास के लिए α p =42˚)। अत: इस मुख पर प्रकाश पूर्णतः प्रतिबिम्बित होता है। यह एक घूमने वाला प्रिज्म है जो किरण को 90˚ घुमाता है।

बी) इस मामले में, प्रिज्म के अंदर का प्रकाश पहले से ही दोहरे पूर्ण प्रतिबिंब का अनुभव करता है। यह भी एक घूमने वाला प्रिज्म है जो किरण को 180˚ घुमाता है।

ग) इस मामले में, प्रिज्म पहले से ही उलटा है। जब किरणें प्रिज्म से बाहर निकलती हैं, तो वे आपतित किरणों के समानांतर होती हैं, लेकिन ऊपरी आपतित किरण निचली हो जाती है, और निचली आपतित किरण ऊपरी हो जाती है।

पूर्ण परावर्तन की घटना को प्रकाश गाइडों में व्यापक तकनीकी अनुप्रयोग मिला है।

प्रकाश गाइड बड़ी संख्या में पतले कांच के फिलामेंट्स होते हैं, जिनका व्यास लगभग 20 माइक्रोन होता है, और प्रत्येक की लंबाई लगभग 1 मीटर होती है। ये धागे एक दूसरे के समानांतर हैं और निकट स्थित हैं (चित्र 5)

प्रत्येक धागा कांच के पतले आवरण से घिरा होता है, जिसका अपवर्तनांक धागे से कम होता है। प्रकाश गाइड के दो सिरे होते हैं, आपसी व्यवस्थालाइट गाइड के दोनों सिरों पर धागों के सिरे बिल्कुल एक जैसे हैं।

यदि आप किसी वस्तु को लाइट गाइड के एक छोर पर रखते हैं और उसे रोशन करते हैं, तो इस वस्तु की एक छवि लाइट गाइड के दूसरे छोर पर दिखाई देगी।

छवि इस तथ्य के कारण प्राप्त होती है कि वस्तु के कुछ छोटे क्षेत्र से प्रकाश प्रत्येक धागे के अंत में प्रवेश करता है। कई पूर्ण प्रतिबिंबों का अनुभव करते हुए, प्रकाश धागे के विपरीत छोर से निकलता है, प्रतिबिंब को वस्तु के दिए गए छोटे क्षेत्र में संचारित करता है।

क्योंकि एक-दूसरे के सापेक्ष धागों की व्यवस्था बिल्कुल समान होती है, तो वस्तु की संबंधित छवि दूसरे छोर पर दिखाई देती है। छवि की स्पष्टता धागों के व्यास पर निर्भर करती है। प्रत्येक धागे का व्यास जितना छोटा होगा, वस्तु की छवि उतनी ही स्पष्ट होगी। प्रकाश किरण के पथ पर प्रकाश ऊर्जा की हानि आमतौर पर बंडलों (फाइबर) में अपेक्षाकृत कम होती है, क्योंकि कुल प्रतिबिंब के साथ प्रतिबिंब गुणांक अपेक्षाकृत उच्च (~ 0.9999) होता है। ऊर्जा हानि ये मुख्य रूप से फाइबर के अंदर के पदार्थ द्वारा प्रकाश के अवशोषण के कारण होते हैं।

उदाहरण के लिए, 1 मीटर लंबे फाइबर में स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में, 30-70% ऊर्जा नष्ट हो जाती है (लेकिन एक बंडल में)।

इसलिए, बड़े प्रकाश प्रवाह को प्रसारित करने और प्रकाश-संचालन प्रणाली के लचीलेपन को बनाए रखने के लिए, अलग-अलग तंतुओं को बंडलों (बंडलों) में एकत्र किया जाता है - प्रकाश मार्गदर्शक

ठंडी रोशनी से आंतरिक गुहाओं को रोशन करने और छवियों को प्रसारित करने के लिए चिकित्सा में लाइट गाइड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एंडोस्कोप- आंतरिक गुहाओं (पेट, मलाशय, आदि) की जांच के लिए एक विशेष उपकरण। प्रकाश गाइडों का उपयोग करके, ट्यूमर पर चिकित्सीय प्रभाव के लिए लेजर विकिरण प्रसारित किया जाता है। और मानव रेटिना एक उच्च संगठित फाइबर-ऑप्टिक प्रणाली है जिसमें ~ 130x10 8 फाइबर होते हैं।

छवि पर एएक सामान्य किरण दिखाती है जो वायु-प्लेक्सीग्लास इंटरफ़ेस से गुजरती है और प्लेक्सीग्लास प्लेट से बिना किसी विक्षेपण के बाहर निकलती है क्योंकि यह प्लेक्सीग्लास और हवा के बीच की दो सीमाओं से होकर गुजरती है।छवि पर बीयह दर्शाता है कि प्रकाश की एक किरण अर्धवृत्ताकार प्लेट में बिना विक्षेपण के सामान्य रूप से प्रवेश करती है, लेकिन प्लेक्सीग्लास प्लेट के अंदर बिंदु O पर सामान्य के साथ y कोण बनाती है। जब किरण सघन माध्यम (प्लेक्सीग्लास) से निकलती है, तो कम सघन माध्यम (वायु) में इसके प्रसार की गति बढ़ जाती है। इसलिए, यह अपवर्तित होता है, जिससे हवा में सामान्य के संबंध में एक कोण x बनता है, जो y से अधिक है।

इस तथ्य के आधार पर कि एन = पाप (वह कोण जो किरण हवा में सामान्य के साथ बनाती है) / पाप (वह कोण जो किरण माध्यम में सामान्य के साथ बनाती है), प्लेक्सीग्लास एन एन = पाप एक्स / पाप वाई। यदि x और y के कई माप किए जाते हैं, तो प्लेक्सीग्लास के अपवर्तनांक की गणना प्रत्येक जोड़ी मानों के परिणामों के औसत से की जा सकती है। बिंदु O पर केन्द्रित वृत्त के चाप में प्रकाश स्रोत को घुमाकर कोण y को बढ़ाया जा सकता है।

इसका प्रभाव कोण x को तब तक बढ़ाना है जब तक कि चित्र में दिखाई गई स्थिति तक नहीं पहुंच जाता वी, यानी जब तक x 90 o के बराबर न हो जाए। यह स्पष्ट है कि कोण x बड़ा नहीं हो सकता। वह कोण जो किरण अब प्लेक्सीग्लास के अंदर अभिलम्ब के साथ बनाती है, कहलाता है महत्वपूर्ण या सीमित कोण के साथ(यह सघन माध्यम से कम सघन माध्यम की सीमा पर आपतन कोण है, जब कम सघन माध्यम में अपवर्तन कोण 90° होता है)।

आमतौर पर एक कमजोर परावर्तित किरण देखी जाती है, जैसे कि एक चमकदार किरण जो प्लेट के सीधे किनारे के साथ अपवर्तित होती है। यह आंशिक आंतरिक परावर्तन का परिणाम है। यह भी ध्यान दें कि जब सफेद रोशनी का उपयोग किया जाता है, तो सीधे किनारे पर दिखाई देने वाली रोशनी स्पेक्ट्रम के रंगों में विभाजित हो जाती है। यदि प्रकाश स्रोत को चाप के चारों ओर आगे ले जाया जाता है, जैसा कि चित्र में है जी, ताकि प्लेक्सीग्लास के अंदर I क्रांतिक कोण c से बड़ा हो जाए और दोनों मीडिया की सीमा पर अपवर्तन न हो। इसके बजाय, किरण सामान्य के संबंध में कोण आर पर पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब का अनुभव करती है, जहां आर = आई।

इसे साकार करने के लिए कुल आंतरिक प्रतिबिंब, आपतन कोण i को एक सघन माध्यम (प्लेक्सीग्लास) के अंदर मापा जाना चाहिए और यह क्रांतिक कोण c से अधिक होना चाहिए। ध्यान दें कि परावर्तन का नियम क्रांतिक कोण से बड़े सभी आपतन कोणों के लिए भी मान्य है।

हीरा क्रांतिक कोणकेवल 24°38" है। इसलिए इसकी "चमक" उस आसानी पर निर्भर करती है जिसके साथ प्रकाश द्वारा प्रकाशित होने पर एकाधिक पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब होता है, जो काफी हद तक कुशल काटने और पॉलिश करने पर निर्भर करता है जो इस प्रभाव को बढ़ाता है। पहले यह था यह निर्धारित किया गया था वह n = 1 /sin c, इसलिए क्रांतिक कोण c का सटीक माप n निर्धारित करेगा।

अध्ययन 1. क्रांतिक कोण ज्ञात करके प्लेक्सीग्लास के लिए n निर्धारित करें

सफ़ेद कागज के एक बड़े टुकड़े के केंद्र में प्लेक्सीग्लास का एक आधा-गोलाकार टुकड़ा रखें और ध्यान से इसकी रूपरेखा बनाएं। खोजो मध्यप्लेट के सीधे किनारे के बारे में. एक चांदे का उपयोग करके, बिंदु O पर इस सीधे किनारे पर एक सामान्य NO लंबवत बनाएं। प्लेट को फिर से इसकी रूपरेखा में रखें। चाप के चारों ओर प्रकाश स्रोत को NO के बाईं ओर ले जाएं, हर समय आपतित किरण को बिंदु O पर निर्देशित करें। जब अपवर्तित किरण सीधे किनारे के साथ जाती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, तो आपतित किरण के पथ को तीन बिंदुओं से चिह्नित करें पी 1, पी 2, और पी 3.

प्लेट को अस्थायी रूप से हटा दें और इन तीन बिंदुओं को एक सीधी रेखा से जोड़ दें जो O से होकर गुजरनी चाहिए। एक चांदे का उपयोग करके, खींची गई आपतित किरण और अभिलंब के बीच क्रांतिक कोण c को मापें। प्लेट को फिर से उसकी रूपरेखा में सावधानी से रखें और पहले जो किया गया था उसे दोहराएं, लेकिन इस बार प्रकाश स्रोत को चाप के चारों ओर NO के दाईं ओर ले जाएं, लगातार किरण को बिंदु O पर निर्देशित करें। c के दो मापा मानों को रिकॉर्ड करें परिणाम तालिका और क्रांतिक कोण c का औसत मान निर्धारित करें। फिर सूत्र n n = 1 /sin s का उपयोग करके प्लेक्सीग्लास के लिए अपवर्तक सूचकांक n n निर्धारित करें।


अध्ययन 1 के लिए उपकरण का उपयोग यह दिखाने के लिए भी किया जा सकता है कि सघन माध्यम (प्लेक्सीग्लास) में फैलने वाली प्रकाश किरणों के लिए और प्लेक्सीग्लास-वायु इंटरफेस पर क्रांतिक कोण सी से अधिक कोण पर आपतित होने के लिए, आपतन कोण i कोण के बराबरप्रतिबिंब आर.

अध्ययन 2. क्रांतिक कोण से अधिक आपतन कोणों के लिए प्रकाश परावर्तन के नियम की जाँच करें

अर्धवृत्ताकार प्लेक्सीग्लास प्लेट को सफेद कागज के एक बड़े टुकड़े पर रखें और ध्यान से उसकी रूपरेखा बनाएं। पहले मामले की तरह, मध्यबिंदु O ढूंढें और सामान्य NO बनाएं। प्लेक्सीग्लास के लिए, क्रांतिक कोण c = 42° है, इसलिए, आपतन कोण i > 42° क्रांतिक कोण से अधिक है। एक चांदे का उपयोग करके, सामान्य NO से 45°, 50°, 60°, 70° और 80° के कोण पर किरणें बनाएं।

प्लेक्सीग्लास प्लेट को सावधानीपूर्वक उसकी रूपरेखा में वापस रखें और प्रकाश स्रोत से प्रकाश किरण को 45° रेखा के साथ निर्देशित करें। किरण बिंदु O पर जाएगी, परावर्तित होगी और सामान्य के दूसरी ओर प्लेट के धनुषाकार भाग पर दिखाई देगी। परावर्तित किरण पर तीन बिंदु P 1, P 2 और P 3 अंकित करें। प्लेट को अस्थायी रूप से हटा दें और तीन बिंदुओं को एक सीधी रेखा से जोड़ दें जो बिंदु O से होकर गुजरनी चाहिए।

एक चांदे का उपयोग करके, और परावर्तित किरण के बीच प्रतिबिंब के कोण को मापें, परिणामों को एक तालिका में रिकॉर्ड करें। प्लेट को सावधानीपूर्वक उसकी रूपरेखा में रखें और सामान्य से 50°, 60°, 70° और 80° के कोणों के लिए दोहराएं। परिणाम तालिका में उचित स्थान पर r का मान रिकॉर्ड करें। परावर्तन कोण r बनाम आपतन कोण i का एक ग्राफ खींचिए। 45° से 80° तक आपतन कोणों की सीमा पर खींचा गया एक सीधी रेखा ग्राफ यह दिखाने के लिए पर्याप्त होगा कि कोण i, कोण r के बराबर है।

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 आपतित हो।

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 परावर्तन का परावर्तन तरंग दैर्ध्य से स्वतंत्र होता है।

यह ऑप्टिकल घटना एक्स-रे रेंज सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक विस्तृत श्रृंखला 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 उस घटना के कोण पर प्राप्त करते हैं जिसकी साइन के अनुपात से अधिक है बड़े गुणांक के लिए छोटे अपवर्तक सूचकांक, विद्युत चुम्बकीय तरंग को पहले माध्यम में पूरी तरह से प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए।

घटना के तरंग सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंग अभी 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।

प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन

आइए दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर आपतित दो मोनोक्रोमैटिक किरणों के उदाहरण का उपयोग करके आंतरिक प्रतिबिंब पर विचार करें। किरणें अपवर्तक सूचकांक वाले अधिक घने 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 प्रतिबिंब

चराई की घटना पर 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 की मोटाई में ध्वनि तरंगों के लिए।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन के प्रभाव के समान घटना विद्युत चुम्बकीय विकिरण, धीमी न्यूट्रॉन की किरणों के लिए देखे जाते हैं।

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

टिप्पणियाँ

विकिमीडिया फाउंडेशन. 2010.

• पूरी सांस
• पूर्ण परिवर्तन

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

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- प्रतिबिंब एल. मैग. विकिरण (विशेष रूप से, प्रकाश) जब यह उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम से दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस पर पड़ता है। पी.वी. ओ तब होता 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 किसी अन्य श्रेणी के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (उदाहरण के लिए, रेडियो तरंगें) जब यह एक उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम से दो पारदर्शी मीडिया के इंटरफेस पर पड़ता है... ... महान सोवियत विश्वकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब - विद्युतचुम्बकीय तरंगें, तब होता है जब वे बड़े अपवर्तक सूचकांक n1 वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n2 वाले माध्यम से सीमा कोण एपीआर से अधिक के घटना कोण पर गुजरते हैं, जो अनुपात sinapr=n2/n1 द्वारा निर्धारित होता है। भरा हुआ... ... आधुनिक विश्वकोश

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- पूर्ण आंतरिक परावर्तन, सीमा पर प्रकाश के अपवर्तन के बिना परावर्तन। जब प्रकाश सघन माध्यम (उदाहरण के लिए, 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- किसी ऐसे माध्यम से प्रकाश का परावर्तन जो वैकल्पिक रूप से कम सघन है और जिस माध्यम से वह गिरता है उसी माध्यम में पूरी तरह वापस लौट आता है। [अनुशंसित शर्तों का संग्रह. अंक 79. भौतिक प्रकाशिकी। यूएसएसआर की विज्ञान अकादमी। वैज्ञानिक एवं तकनीकी शब्दावली समिति। 1970] विषय…… तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- विद्युत चुम्बकीय तरंगें तब उत्पन्न होती हैं जब वे 2 मीडिया के बीच इंटरफ़ेस पर तिरछी घटना होती हैं, जब विकिरण एक बड़े 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 इंटरफ़ेस पर तिरछी घटना के साथ होती हैं, जब विकिरण एक बड़े 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