प्रसार विद्युतचुम्बकीय तरंगेंवी विभिन्न वातावरणपरावर्तन एवं अपवर्तन के नियमों का पालन करता है। इन नियमों से, कुछ शर्तों के तहत, एक दिलचस्प प्रभाव निकलता है, जिसे भौतिकी में पूर्ण कहा जाता है आंतरिक प्रतिबिंबस्वेता। आइए विस्तार से देखें कि यह प्रभाव क्या है।

परावर्तन और अपवर्तन

प्रकाश के आंतरिक पूर्ण परावर्तन पर सीधे विचार करने से पहले, परावर्तन और अपवर्तन की प्रक्रियाओं की व्याख्या करना आवश्यक है।

परावर्तन से तात्पर्य उसी माध्यम में प्रकाश किरण की गति की दिशा में परिवर्तन से है जब वह किसी इंटरफ़ेस से टकराती है। उदाहरण के लिए, यदि आप एक लेज़र पॉइंटर को दर्पण पर इंगित करते हैं, तो आप वर्णित प्रभाव देख सकते हैं।

अपवर्तन, परावर्तन की तरह, प्रकाश की गति की दिशा में परिवर्तन है, लेकिन पहले में नहीं, बल्कि दूसरे माध्यम में। इस घटना का परिणाम वस्तुओं की रूपरेखा और उनकी स्थानिक व्यवस्था का विरूपण होगा। अपवर्तन का एक सामान्य उदाहरण है जब एक पेंसिल या पेन पानी के गिलास में रखने पर टूट जाता है।

अपवर्तन और परावर्तन एक दूसरे से संबंधित हैं। वे लगभग हमेशा एक साथ मौजूद होते हैं: किरण की ऊर्जा का एक हिस्सा प्रतिबिंबित होता है, और दूसरा हिस्सा अपवर्तित होता है।

दोनों घटनाएं फ़र्मेट के सिद्धांत के अनुप्रयोग का परिणाम हैं। उनका कहना है कि प्रकाश दो बिंदुओं के बीच पथ पर चलता है जिससे उसे कम से कम समय लगेगा।

चूँकि परावर्तन एक प्रभाव है जो एक माध्यम में होता है, और अपवर्तन दो मीडिया में होता है, बाद के लिए यह महत्वपूर्ण है कि दोनों मीडिया विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए पारदर्शी हों।

अपवर्तक सूचकांक की अवधारणा

विचाराधीन घटना के गणितीय विवरण के लिए अपवर्तनांक एक महत्वपूर्ण मात्रा है। किसी विशेष माध्यम का अपवर्तनांक निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है:

जहाँ c और v क्रमशः निर्वात और पदार्थ में प्रकाश की गति हैं। v का मान हमेशा c से कम होता है, इसलिए घातांक n एक से बड़ा होगा। आयामहीन गुणांक n दर्शाता है कि किसी पदार्थ (माध्यम) में कितना प्रकाश निर्वात में प्रकाश से पीछे रहेगा। इन गतियों के बीच के अंतर से अपवर्तन की घटना घटित होती है।

पदार्थ में प्रकाश की गति उसके घनत्व से संबंधित होती है। माध्यम जितना सघन होगा, प्रकाश के लिए उसमें से गुजरना उतना ही कठिन होगा। उदाहरण के लिए, हवा के लिए n = 1.00029, यानी लगभग निर्वात के समान, पानी के लिए n = 1.333।

परावर्तन, अपवर्तन और उनके नियम

एक ज्वलंत उदाहरणपूर्ण परावर्तन का परिणाम हीरे की चमकदार सतह है। हीरे का अपवर्तनांक 2.43 होता है, जिससे प्रकाश की किरणें बहुत अधिक टकराती हैं जीईएम, इससे उभरने से पहले कई पूर्ण प्रतिबिंबों का अनुभव करें।

हीरे के लिए क्रांतिक कोण θc निर्धारित करने की समस्या

चलो गौर करते हैं सरल कार्य, जहां हम बताएंगे कि दिए गए फॉर्मूलों का उपयोग कैसे करें। यह गणना करना आवश्यक है कि यदि हीरे को हवा से पानी में रखा जाए तो कुल परावर्तन का क्रांतिक कोण कितना बदल जाएगा।

तालिका में संकेतित मीडिया के अपवर्तक सूचकांकों के मूल्यों को देखने के बाद, हम उन्हें लिखते हैं:

• हवा के लिए: n 1 = 1.00029;
• पानी के लिए: n 2 = 1.333;
• हीरे के लिए: n 3 = 2.43.

हीरा-वायु युग्म के लिए क्रांतिक कोण है:

θ सी1 = आर्क्सिन(एन 1 /एन 3) = आर्क्सिन(1.00029/2.43) ≈ 24.31 ओ।

जैसा कि आप देख सकते हैं, मीडिया की इस जोड़ी के लिए महत्वपूर्ण कोण काफी छोटा है, यानी, केवल वे किरणें हीरे से हवा में बाहर निकल सकती हैं जो 24.31 o से सामान्य के करीब हैं।

पानी में हीरे के मामले में हमें प्राप्त होता है:

θ सी2 = आर्क्सिन(एन 2 /एन 3) = आर्क्सिन(1.333/2.43) ≈ 33.27 ओ.

क्रांतिक कोण में वृद्धि थी:

Δθ सी = θ सी2 - θ सी1 ≈ 33.27 ओ - 24.31 ओ = 8.96 ओ।

हीरे में प्रकाश के पूर्ण परावर्तन के लिए क्रांतिक कोण में मामूली वृद्धि के कारण यह पानी में भी हवा के समान ही चमकता है।

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।

फ़ाइबर ऑप्टिक्स प्रकाशिकी की वह शाखा है जो अध्ययन करती है भौतिक घटनाएं, ऑप्टिकल फाइबर में उत्पन्न और घटित होता है।

4. प्रकाशिक रूप से अमानवीय माध्यम में तरंग प्रसार। किरण झुकने की व्याख्या. मृगतृष्णा। खगोलीय अपवर्तन. रेडियो तरंगों के लिए अमानवीय माध्यम।

मृगतृष्णा ऑप्टिकल घटनावायुमंडल में: हवा की परतों के बीच की सीमा द्वारा प्रकाश का प्रतिबिंब जो घनत्व में तेजी से भिन्न होता है। एक पर्यवेक्षक के लिए, इस तरह के प्रतिबिंब का मतलब है कि एक दूर की वस्तु (या आकाश का हिस्सा) के साथ, उसकी आभासी छवि दिखाई देती है, वस्तु के सापेक्ष स्थानांतरित हो जाती है। मृगतृष्णा को निचले वाले, वस्तु के नीचे दिखाई देने वाले, ऊपरी वाले, वस्तु के ऊपर और पार्श्व वाले में विभाजित किया गया है।

अवर मृगतृष्णा

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

सुपीरियर मिराज

ठंड पर ध्यान दिया गया पृथ्वी की सतहव्युत्क्रम तापमान वितरण के साथ (इसकी ऊंचाई के साथ बढ़ता है)।

मृगतृष्णा

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

वॉल्यूम मृगतृष्णा

पहाड़ों में, बहुत कम ही, कुछ परिस्थितियों में, आप काफी समय तक "विकृत स्व" देख सकते हैं। करीब रेंज. इस घटना को हवा में "खड़े" जल वाष्प की उपस्थिति से समझाया गया है।

खगोलीय अपवर्तन, वायुमंडल से गुजरते समय आकाशीय पिंडों से प्रकाश किरणों के अपवर्तन की घटना है क्योंकि ग्रहों के वायुमंडल का घनत्व हमेशा ऊंचाई के साथ घटता है, प्रकाश का अपवर्तन इस तरह से होता है कि सभी मामलों में घुमावदार किरण की उत्तलता होती है। चरम की ओर निर्देशित. 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: आवर्धन दिन की लंबाईइस तथ्य के कारण कि सौर डिस्क, अपवर्तन के कारण, ज्यामितीय विचारों के आधार पर उस क्षण से कई मिनट पहले क्षितिज से ऊपर उठ जाती है जिस समय सूर्य को उगना चाहिए था; क्षितिज के पास चंद्रमा और सूर्य की दृश्यमान डिस्क का तिरछापन इस तथ्य के कारण होता है कि डिस्क का निचला किनारा अपवर्तन के कारण ऊपरी किनारे की तुलना में अधिक ऊंचा हो जाता 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 के परिमाण 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. डाइक्रोइक ध्रुवीकरणकर्ता। ध्रुवीकरणकर्ता और प्रकाश विश्लेषक। मालुस का नियम.

तरंग ध्रुवीकरण- में गड़बड़ी के वितरण की समरूपता को तोड़ने 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 नहीं हो सकता, क्योंकि इस प्रकार की तरंग में गड़बड़ी हमेशा प्रसार की दिशा के साथ मेल खाती है।

रैखिक - विक्षोभ दोलन एक तल में होते हैं। इस मामले में वे "के बारे में बात करते हैं समतल-ध्रुवीकृतलहर";

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

प्रकाश ध्रुवीकरण तीव्रता वेक्टर के दोलनों को क्रमबद्ध करने की प्रक्रिया है विद्युत क्षेत्रएक प्रकाश तरंग जब प्रकाश कुछ पदार्थों से होकर गुजरता है (अपवर्तन के दौरान) या जब प्रकाश प्रवाह परावर्तित होता है।

एक डाइक्रोइक पोलराइज़र में एक फिल्म होती है जिसमें कम से कम एक डाइक्रोइक कार्बनिक पदार्थ होता है, जिसके अणु या अणुओं के टुकड़े होते हैं समतल संरचना. फिल्म के कम से कम हिस्से में क्रिस्टलीय संरचना है। एक 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 का निर्माण करते समय, सब्सट्रेट पर डाइक्रोइक कार्बनिक पदार्थ वाली एक फिल्म लगाई जाती है, उस पर एक ओरिएंटिंग प्रभाव लागू किया जाता है, और इसे सुखाया जाता है। इस मामले में, फिल्म को लागू करने की शर्तें और ओरिएंटिंग प्रभाव के प्रकार और परिमाण को चुना जाता है ताकि फिल्म का ऑर्डर पैरामीटर, वर्णक्रमीय रेंज 0.7 - 13 माइक्रोन में वर्णक्रमीय अवशोषण वक्र पर कम से कम एक अधिकतम के अनुरूप हो, इसका मान कम से कम 0.8 है। फिल्म के कम से कम एक हिस्से की क्रिस्टल संरचना त्रि-आयामी है क्रिस्टल लैटिस, डाइक्रोइक अणुओं द्वारा निर्मित कार्बनिक पदार्थ. ध्रुवीकरणकर्ता की वर्णक्रमीय सीमा का विस्तार किया जाता है और साथ ही इसकी ध्रुवीकरण विशेषताओं में सुधार किया जाता है।

मैलस का 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, मैं- ध्रुवीकरणकर्ता से निकलने वाले प्रकाश की तीव्रता, के ए- ध्रुवीकरण पारदर्शिता गुणांक।

6. ब्रूस्टर घटना. उन तरंगों के लिए परावर्तन गुणांक के लिए फ़्रेज़नेल 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 उस कोण के साथ 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 विमान में ध्रुवीकृत होती है घटना, और अपवर्तित किरण का ध्रुवीकरण पहुंचता है उच्चतम मूल्य. 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 बीआर- आपतन कोण (ब्रूस्टर कोण)। केबीबी लाइन में घटना (यू इंक) और परावर्तित (यू रेफरी) तरंगों के आयाम संबंध से संबंधित हैं:

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

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

के बीवी = (1 - के यू) / (1 + के यू) विशुद्ध रूप से सक्रिय भार के साथ, बीवी इसके बराबर है:

K bv = R / ρ at R< ρ или

K bv = ρ / R के लिए R ≥ ρ

जहां R सक्रिय भार प्रतिरोध है, ρ रेखा की विशेषता प्रतिबाधा है

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

प्रकाश हस्तक्षेप दो या दो से अधिक प्रकाश तरंगों की तीव्रता का अरेखीय जोड़ है। यह घटना अंतरिक्ष में तीव्रता के वैकल्पिक अधिकतम और निम्नतम 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 के बीच का चरण अंतर समय पर निर्भर नहीं करता है। यदि तरंगों के बीच का चरण अंतर समय के साथ बदलता है तो तरंगें और उन्हें उत्तेजित करने वाले स्रोत असंगत कहलाते हैं। अंतर के लिए सूत्र:

, कहाँ , ,

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

यंग का प्रयोग - प्रयोग में प्रकाश की किरण को दो समानांतर स्लिट वाली एक अपारदर्शी स्क्रीन पर 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।

यदि हम मान लें कि प्रकाश में कण होते हैं ( प्रकाश का कणिका सिद्धांत), तब प्रोजेक्शन स्क्रीन पर कोई स्क्रीन के स्लिट्स से गुज़रती हुई प्रकाश की केवल दो समानांतर पट्टियाँ देख सकता था। उनके बीच, प्रोजेक्शन स्क्रीन वस्तुतः अप्रकाशित रहेगी।

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

फ्रेस्नेल दर्पण सुसंगत प्रकाश किरणों के हस्तक्षेप की घटना का निरीक्षण करने के लिए 1816 में ओ. जे. फ्रेस्नेल द्वारा प्रस्तावित एक ऑप्टिकल उपकरण है। उपकरण में दो सपाट दर्पण I और II बने होते हैं डायहेड्रल कोण, 180° से केवल कुछ कोणीय मिनटों का अंतर (प्रकाश के हस्तक्षेप लेख में चित्र 1 देखें)। जब दर्पणों को स्रोत S से प्रकाशित किया जाता है, तो दर्पणों से परावर्तित किरणों की किरणों को सुसंगत स्रोतों S1 और S2 से उत्सर्जित माना जा सकता है, जो S की आभासी छवियां हैं। उस स्थान में जहां किरणें ओवरलैप होती हैं, हस्तक्षेप होता है। यदि स्रोत एस रैखिक (स्लिट) है और फोटॉन के 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, जो बीम ओवरलैप के क्षेत्र में कहीं भी स्थापित किया जा सकता है। धारियों के बीच की दूरी का उपयोग प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। फोटॉन 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 धारियों के निर्माण के लिए स्थितियाँ।

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

11. सामान्य प्रकाश आपतन पर पतली फिल्मों में प्रकाश का हस्तक्षेप। ऑप्टिकल उपकरणों की कोटिंग.

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

13. प्रकाश के मल्टी-बीम हस्तक्षेप की अवधारणा। फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर। समान आयाम की 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। मल्टी-बीम हस्तक्षेप पैटर्न की प्रकृति.

14. तरंग विवर्तन की अवधारणा. वेव पैरामीटर और कानूनों की प्रयोज्यता की सीमाएं ज्यामितीय प्रकाशिकी. ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत.

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

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

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

18. किसी 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। लेंस ज़ोनिंग।

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 इसकी अधिकतम सीमा से अधिक हो जाता है बड़े मूल्यपॉलिश सतहों के लिए. 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 में, 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 , अर्थात्, मीडिया की सीमा पर यह द्विभाजित होता है - यह आंशिक रूप से अपवर्तित होता है और आंशिक रूप से प्रतिबिंबित होता 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 फ़ाउंडेशन. 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- विद्युत चुम्बकीय तरंगें तब घटित होती हैं, जब वे बड़े अपवर्तक सूचकांक n1 वाले माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक n2 वाले माध्यम में सीमित कोण एपीआर से अधिक आपतन कोण पर गुजरती हैं, जो अनुपात synapr=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- वैकल्पिक रूप से कम घने माध्यम से प्रकाश का परावर्तन, जिस माध्यम से वह गिरता है उसी माध्यम में पूर्ण वापसी के साथ। [अनुशंसित शर्तों का संग्रह. अंक 79. भौतिक प्रकाशिकी। यूएसएसआर की विज्ञान अकादमी। वैज्ञानिक एवं तकनीकी शब्दावली समिति। 1970] विषय…… तकनीकी अनुवादक की 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

सबसे पहले, आइए थोड़ी कल्पना करें। ईसा पूर्व एक गर्म गर्मी के दिन की कल्पना करें, प्राचीनमछली का शिकार करने के लिए भाले का उपयोग करता है। वह उसकी स्थिति को देखता है, निशाना लगाता है और किसी कारण से उस स्थान पर हमला करता है जहां मछली बिल्कुल भी दिखाई नहीं देती 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। में रोजमर्रा की जिंदगीहम देखते हैं कि पानी के गिलास में रखा चम्मच टेढ़ा दिखाई देता है, जब हम कांच के जार में से देखते हैं - वस्तुएँ टेढ़ी दिखाई देती हैं। इन सभी प्रश्नों पर हम पाठ में विचार करेंगे, जिसका विषय है: “प्रकाश का अपवर्तन।” प्रकाश अपवर्तन का नियम. पूर्ण 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। क्या होता है जब प्रकाश की किरण दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर गिरती है? पिछले पाठ में हमने परावर्तित किरण के बारे में बात की थी, आज हम प्रकाश किरण के उस भाग को देखेंगे 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।

जब प्रकाश दो मीडिया के बीच इंटरफेस से गुजरता है तो उसके 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, अपवर्तित किरण कहलाएगी। आपतन बिंदु से पुनर्निर्मित इंटरफ़ेस के लंबवत और अपवर्तित किरण 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 देंगे और तदनुसार, परावर्तन कोण β भी देंगे। आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच क्या संबंध है? क्या यह अनुमान लगाना संभव है कि आपतन कोण और किरण किस माध्यम से गुजरी है, अपवर्तन कोण क्या होगा? यह पता चला कि यह संभव है!

हमें एक नियम प्राप्त होता है जो मात्रात्मक रूप से आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध का वर्णन करता है। आइए ह्यूजेंस के सिद्धांत का उपयोग करें, जो एक माध्यम में तरंगों 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 सम्मान में स्नेल का नियम कहा जाता है। अपवर्तन का कारण प्रकाश की गति में अंतर है विभिन्न वातावरण. 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।

ह्यूजेंस के 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 बदलने का कारण है अलग गतिदो वातावरणों में प्रकाश. "माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व" की अवधारणा का उपयोग अक्सर माध्यम के ऑप्टिकल गुणों को चिह्नित करने के लिए किया जाता है (चित्र 3)।

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

यदि कोई 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, वह लंबवत के विरुद्ध दब जाएगी, अर्थात , अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता 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 अधिक घने से कम ऑप्टिकली घने माध्यम (कांच से पानी तक) में किया गया कहा जाएगा।

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

चावल। 5. मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व में अंतर

ध्यान दें कि उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले वातावरण में, तरल में शरीर के सापेक्ष सिर कैसे विस्थापित होता है।

तथापि सापेक्ष सूचकअपवर्तन हमेशा काम करने के लिए एक सुविधाजनक विशेषता नहीं है, क्योंकि यह पहले और दूसरे मीडिया में प्रकाश की गति पर निर्भर करता है, लेकिन दो मीडिया (जल - वायु, कांच - हीरा, ग्लिसरीन) के ऐसे कई संयोजन और संयोजन हो सकते हैं - शराब, गिलास - पानी वगैरह)। टेबलें बहुत बोझिल होंगी, काम करने में असुविधा होगी, और फिर उन्होंने एक टेबल पेश की पूर्ण वातावरण, जिससे अन्य मीडिया में प्रकाश की गति की तुलना की जाती है। निर्वात को निरपेक्ष के रूप में चुना गया और प्रकाश की गति की तुलना निर्वात में प्रकाश की गति से की गई।

माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक n- यह एक मात्रा है जो माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को दर्शाती है और प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है साथकिसी दिए गए वातावरण में प्रकाश की गति के लिए निर्वात में।

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

पूर्ण अपवर्तक सूचकांक बाहरी मापदंडों पर निर्भर करता है: तापमान, घनत्व, और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर भी, इसलिए तालिकाएँ आमतौर पर इंगित करती हैं औसतकिसी दी गई तरंग दैर्ध्य सीमा के लिए अपवर्तन। यदि हम हवा, पानी और कांच (चित्र 6) के अपवर्तक सूचकांकों की तुलना करते हैं, तो हम देखते हैं कि हवा का अपवर्तनांक एकता के करीब है, इसलिए समस्याओं को हल करते समय हम इसे एकता 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 कठिन नहीं 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 एकता के बराबर होगा, अर्थात प्रकाश किरण वास्तव में अपवर्तित नहीं होगी। उदाहरण के लिए, सौंफ के तेल से बेरिल रत्न में गुजरते समय, प्रकाश व्यावहारिक रूप से मुड़ेगा नहीं, यानी, यह वैसा ही व्यवहार करेगा जैसा कि सौंफ के तेल से गुजरते समय, क्योंकि उनका अपवर्तक सूचकांक क्रमशः 1.56 और 1.57 है, इसलिए रत्न हो सकता है मानो किसी तरल पदार्थ में छिपा हो, तो वह दिखाई ही नहीं देगा।

यदि हम 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 पर एक 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 आता है। आइए मान लें कि जलाशय की गहराई में प्रकाश एस का एक बिंदु स्रोत है, जो सभी दिशाओं में किरणें उत्सर्जित करता है। उदाहरण के लिए, एक गोताखोर टॉर्च जलाता है।

एसओ 1 किरण सबसे छोटे कोण पर पानी की सतह पर गिरती है, यह किरण आंशिक रूप से अपवर्तित होती है - ओ 1 ए 1 किरण और आंशिक रूप से वापस पानी में परावर्तित होती है - ओ 1 बी 1 किरण। इस प्रकार, आपतित किरण की ऊर्जा का एक भाग अपवर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाता है, और शेष ऊर्जा परावर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाती है।

चावल। 7. पूर्ण आंतरिक परावर्तन

एसओ 2 किरण, जिसका आपतन कोण अधिक है, को भी दो किरणों में विभाजित किया गया है: अपवर्तित और परावर्तित, लेकिन मूल किरण की ऊर्जा उनके बीच अलग-अलग वितरित होती है: अपवर्तित किरण ओ 2 ए 2, ओ 1 की तुलना में मंद होगी एक 1 किरण, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा प्राप्त होगा, और परावर्तित किरण ओ 2 बी 2, तदनुसार, किरण ओ 1 बी 1 की तुलना में उज्जवल होगी, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा प्राप्त होगा। जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, वही पैटर्न देखा जाता है - आपतित किरण की ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा परावर्तित किरण में जाता है और एक छोटा और छोटा हिस्सा अपवर्तित किरण में जाता है। अपवर्तित किरण मंद और मंद होती जाती है और किसी बिंदु पर पूरी तरह से गायब हो जाती है; यह गायबता तब होती है जब यह घटना के कोण तक पहुंच जाती है, जो 90 0 के अपवर्तन कोण से मेल खाती है। इस स्थिति में, अपवर्तित किरण OA को पानी की सतह के समानांतर जाना चाहिए था, लेकिन जाने के लिए कुछ भी नहीं बचा था - 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।

सीमित कोण का मान अपवर्तन के नियम से आसानी से पाया जा सकता है:

= => = आर्क्सिन, पानी के लिए ≈ 49 0

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

हमने प्रकाश अपवर्तन का नियम प्राप्त किया, एक नई अवधारणा पेश की - सापेक्ष और पूर्ण संकेतकअपवर्तन, और पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना और फाइबर ऑप्टिक्स जैसे इसके अनुप्रयोगों को भी समझा। आप पाठ अनुभाग में प्रासंगिक परीक्षणों और सिमुलेटरों का विश्लेषण करके अपने ज्ञान को समेकित कर सकते हैं।

आइए ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करके प्रकाश 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 V 1 और दूसरे माध्यम में V 2 के रूप में निरूपित करें (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 AS किरणों के लंबवत है और, मीडिया MN के बीच का इंटरफ़ेस किरण द्वारा सबसे पहले पहुंचता है, और किरण एक समय अंतराल ∆t के बाद उसी सतह पर पहुंचती है, जो कि SW द्वारा विभाजित पथ के बराबर होगी पहले माध्यम में प्रकाश की गति.

इसलिए, उस समय जब बिंदु B पर द्वितीयक तरंग उत्तेजित होना शुरू होती है, बिंदु A से तरंग पहले से ही त्रिज्या AD के साथ एक गोलार्ध का रूप ले लेती है, जो ∆ पर दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति के बराबर है t: AD =·∆t, यानी, दृश्य क्रिया में ह्यूजेंस का सिद्धांत। एक अपवर्तित तरंग की तरंग सतह दूसरे माध्यम में सभी माध्यमिक तरंगों की स्पर्शरेखा खींचकर प्राप्त की जा सकती है, जिसके केंद्र मीडिया के बीच इंटरफेस पर स्थित हैं, इस मामले में यह विमान बीडी है, यह का आवरण है द्वितीयक तरंगें. किरण का आपतन कोण α कोण के बराबरत्रिभुज ABC में CAB, इनमें से एक कोण की भुजाएँ दूसरे कोण की भुजाओं पर लंबवत हैं। परिणामस्वरूप, SV 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:

АD = ∆t = АВ 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 अपवर्तन का नियम प्राप्त कर लिया है, आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या इन दोनों 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 रखा गया है कि प्रेक्षक की आँख उसके तल को नहीं देखती है, बल्कि पात्र सीडी की दीवार को पूरी तरह से देखती है। बर्तन में कितना पानी डाला जाना चाहिए ताकि पर्यवेक्षक कोण D से b = 10 सेमी की दूरी पर स्थित वस्तु F को देख सके? पोत का किनारा α = 40 सेमी (चित्र 9)।

इस समस्या को हल करते समय क्या बहुत महत्वपूर्ण है? अंदाजा लगाइए कि चूँकि आँख बर्तन की तली नहीं देखती, बल्कि देखती है चरम बिंदुसाइड की दीवार, और बर्तन एक घन है, तो पानी डालते समय उसकी सतह पर बीम का आपतन कोण 45 0 के बराबर होगा।

चावल। 9. एकीकृत राज्य परीक्षा कार्य

किरण बिंदु F पर गिरती है, इसका मतलब 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 की स्पर्शरेखा β, अपवर्तन कोण की स्पर्शरेखा, आसन्न पक्ष के विपरीत पक्ष का अनुपात है या, चित्र के आधार पर, h घटा b को h से विभाजित किया जाता है।

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

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की सबसे तीव्र घटना का उपयोग फाइबर ऑप्टिकल सिस्टम में किया जाता है।

चावल। 10. फाइबर ऑप्टिक्स

यदि प्रकाश की किरण को एक ठोस कांच की ट्यूब के अंत में निर्देशित किया जाता है, तो एकाधिक पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के बाद किरण ट्यूब के विपरीत दिशा से बाहर आएगी। इससे पता चलता है कि कांच की नली प्रकाश तरंग या वेवगाइड की संवाहक है। यह इस पर ध्यान दिए बिना होगा कि ट्यूब सीधी है या घुमावदार (चित्र 10)। पहले प्रकाश गाइड, यह वेवगाइड का दूसरा नाम है, का उपयोग दुर्गम स्थानों को रोशन करने के लिए किया जाता था (जब ऐसा किया जाता है) चिकित्सा अनुसंधान, जब प्रकाश गाइड के एक छोर पर प्रकाश की आपूर्ति की जाती है, और दूसरा छोर प्रकाशित होता है सही जगह). मुख्य अनुप्रयोग दवा, मोटरों की खराबी का पता लगाना है, लेकिन ऐसे वेवगाइड का उपयोग सूचना प्रसारण प्रणालियों में सबसे अधिक किया जाता है। प्रकाश तरंग द्वारा सिग्नल संचारित करते समय वाहक आवृत्ति रेडियो सिग्नल की आवृत्ति से लाखों गुना अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश तरंग का उपयोग करके हम जितनी जानकारी प्रसारित कर सकते हैं वह लाखों गुना है अधिक मात्रारेडियो तरंगों द्वारा प्रसारित सूचना। यह सरल और सस्ते तरीके से ढेर सारी जानकारी संप्रेषित करने का एक शानदार अवसर है। आमतौर पर, सूचना लेजर विकिरण का उपयोग करके फाइबर केबल के माध्यम से 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 इस सब के मूल में इतना सरल और निहित है सामान्य घटनाप्रकाश के अपवर्तन की तरह.

ग्रन्थसूची

1. तिखोमीरोवा एस.ए., यावोर्स्की बी.एम. भौतिक विज्ञान ( का एक बुनियादी स्तर) - एम.: मेनेमोसिन, 2012।
2. गेंडेनशेटिन एल.ई., डिक यू.आई. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम.: मेनेमोसिन, 2014।
3. किकोइन आई.के., किकोइन ए.के. भौतिकी - 9, मॉस्को, शिक्षा, 1990।

1. Edu.glovsprav.ru ()।
2. Nvtc.ee ().
3. Raal100.naroad.ru ().
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।

सबसे पहले, आइए थोड़ी कल्पना करें। ईसा पूर्व एक गर्म गर्मी के दिन की कल्पना करें, एक आदिम आदमी मछली का शिकार करने के लिए भाले का उपयोग करता है। वह उसकी स्थिति को देखता है, निशाना लगाता है और किसी कारण से उस स्थान पर हमला करता है जहां मछली बिल्कुल भी दिखाई नहीं देती 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 एक गिलास पानी में डाला गया 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 अपवर्तन का नियम. पूर्ण 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। क्या होता है जब प्रकाश की किरण दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर गिरती है? पिछले पाठ में हमने परावर्तित किरण के बारे में बात की थी, आज हम प्रकाश किरण के उस भाग को देखेंगे 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।

जब प्रकाश दो मीडिया के बीच इंटरफेस से गुजरता है तो उसके 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, अपवर्तित किरण कहलाएगी। आपतन बिंदु से पुनर्निर्मित इंटरफ़ेस के लंबवत और अपवर्तित किरण 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 देंगे और तदनुसार, परावर्तन कोण β भी देंगे। आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच क्या संबंध है? क्या यह अनुमान लगाना संभव है कि आपतन कोण और किरण किस माध्यम से गुजरी है, अपवर्तन कोण क्या होगा? यह पता चला कि यह संभव है!

हमें एक नियम प्राप्त होता है जो मात्रात्मक रूप से आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध का वर्णन करता है। आइए ह्यूजेंस के सिद्धांत का उपयोग करें, जो एक माध्यम में तरंगों 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 सम्मान में 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।

ह्यूजेंस के 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 बदलने का कारण दोनों माध्यमों में प्रकाश की अलग-अलग गति है। "माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व" की अवधारणा का उपयोग अक्सर माध्यम के ऑप्टिकल गुणों को चिह्नित करने के लिए किया जाता है (चित्र 3)।

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

यदि कोई 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, वह लंबवत के विरुद्ध दब जाएगी, अर्थात , अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता 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 अधिक घने से कम ऑप्टिकली घने माध्यम (कांच से पानी तक) में किया गया कहा जाएगा।

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

चावल। 5. मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व में अंतर

ध्यान दें कि उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले वातावरण में, तरल में शरीर के सापेक्ष सिर कैसे विस्थापित होता है।

हालाँकि, सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक हमेशा काम करने के लिए एक सुविधाजनक विशेषता नहीं है, क्योंकि यह पहले और दूसरे मीडिया में प्रकाश की गति पर निर्भर करता है, लेकिन दो मीडिया (जल - वायु) के ऐसे बहुत सारे संयोजन और संयोजन हो सकते हैं। ग्लास - हीरा, ग्लिसरीन - अल्कोहल, ग्लास - पानी इत्यादि)। तालिकाएँ बहुत बोझिल होंगी, काम करना असुविधाजनक होगा, और फिर उन्होंने एक पूर्ण माध्यम पेश किया, जिसकी तुलना अन्य मीडिया में प्रकाश की गति से की जाती है। निर्वात को निरपेक्ष के रूप में चुना गया और प्रकाश की गति की तुलना निर्वात में प्रकाश की गति से की गई।

माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक n- यह एक मात्रा है जो माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को दर्शाती है और प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है साथकिसी दिए गए वातावरण में प्रकाश की गति के लिए निर्वात में।

निरपेक्ष अपवर्तनांक कार्य के लिए अधिक सुविधाजनक है, क्योंकि हम हमेशा निर्वात में प्रकाश की गति को जानते हैं, यह 3·10 8 m/s के बराबर है और यह 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 (चित्र 6) के अपवर्तक सूचकांकों की तुलना करते हैं, तो हम देखते हैं कि हवा का अपवर्तनांक एकता के करीब है, इसलिए समस्याओं को हल करते समय हम इसे एकता 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 कठिन नहीं 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 एकता के बराबर होगा, अर्थात प्रकाश किरण वास्तव में अपवर्तित नहीं होगी। उदाहरण के लिए, सौंफ के तेल से बेरिल रत्न में गुजरते समय, प्रकाश व्यावहारिक रूप से मुड़ेगा नहीं, यानी, यह वैसा ही व्यवहार करेगा जैसा कि सौंफ के तेल से गुजरते समय, क्योंकि उनका अपवर्तक सूचकांक क्रमशः 1.56 और 1.57 है, इसलिए रत्न हो सकता है मानो किसी तरल पदार्थ में छिपा हो, तो वह दिखाई ही नहीं देगा।

यदि हम 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 पर एक 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 आता है। आइए मान लें कि जलाशय की गहराई में प्रकाश एस का एक बिंदु स्रोत है, जो सभी दिशाओं में किरणें उत्सर्जित करता है। उदाहरण के लिए, एक गोताखोर टॉर्च जलाता है।

एसओ 1 किरण सबसे छोटे कोण पर पानी की सतह पर गिरती है, यह किरण आंशिक रूप से अपवर्तित होती है - ओ 1 ए 1 किरण और आंशिक रूप से वापस पानी में परावर्तित होती है - ओ 1 बी 1 किरण। इस प्रकार, आपतित किरण की ऊर्जा का एक भाग अपवर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाता है, और शेष ऊर्जा परावर्तित किरण में स्थानांतरित हो जाती है।

चावल। 7. पूर्ण आंतरिक परावर्तन

एसओ 2 किरण, जिसका आपतन कोण अधिक है, को भी दो किरणों में विभाजित किया गया है: अपवर्तित और परावर्तित, लेकिन मूल किरण की ऊर्जा उनके बीच अलग-अलग वितरित होती है: अपवर्तित किरण ओ 2 ए 2, ओ 1 की तुलना में मंद होगी एक 1 किरण, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा प्राप्त होगा, और परावर्तित किरण ओ 2 बी 2, तदनुसार, किरण ओ 1 बी 1 की तुलना में उज्जवल होगी, अर्थात, इसे ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा प्राप्त होगा। जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है, वही पैटर्न देखा जाता है - आपतित किरण की ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा परावर्तित किरण में जाता है और एक छोटा और छोटा हिस्सा अपवर्तित किरण में जाता है। अपवर्तित किरण मंद और मंद होती जाती है और किसी बिंदु पर पूरी तरह से गायब हो जाती है; यह गायबता तब होती है जब यह घटना के कोण तक पहुंच जाती है, जो 90 0 के अपवर्तन कोण से मेल खाती है। इस स्थिति में, अपवर्तित किरण OA को पानी की सतह के समानांतर जाना चाहिए था, लेकिन जाने के लिए कुछ भी नहीं बचा था - 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।

सीमित कोण का मान अपवर्तन के नियम से आसानी से पाया जा सकता है:

= => = आर्क्सिन, पानी के लिए ≈ 49 0

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

हमने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्राप्त किया, एक नई अवधारणा पेश की - सापेक्ष और पूर्ण अपवर्तक सूचकांक, और कुल आंतरिक प्रतिबिंब की घटना और फाइबर ऑप्टिक्स जैसे इसके अनुप्रयोगों को भी समझा। आप पाठ अनुभाग में प्रासंगिक परीक्षणों और सिमुलेटरों का विश्लेषण करके अपने ज्ञान को समेकित कर सकते हैं।

आइए ह्यूजेन्स सिद्धांत का उपयोग करके प्रकाश 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 V 1 और दूसरे माध्यम में V 2 के रूप में निरूपित करें (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 AS किरणों के लंबवत है और, मीडिया MN के बीच का इंटरफ़ेस किरण द्वारा सबसे पहले पहुंचता है, और किरण एक समय अंतराल ∆t के बाद उसी सतह पर पहुंचती है, जो कि SW द्वारा विभाजित पथ के बराबर होगी पहले माध्यम में प्रकाश की गति.

इसलिए, उस समय जब बिंदु B पर द्वितीयक तरंग उत्तेजित होना शुरू होती है, बिंदु A से तरंग पहले से ही त्रिज्या AD के साथ एक गोलार्ध का रूप ले लेती है, जो ∆ पर दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति के बराबर है t: AD =·∆t, यानी, दृश्य क्रिया में ह्यूजेंस का सिद्धांत। एक अपवर्तित तरंग की तरंग सतह दूसरे माध्यम में सभी माध्यमिक तरंगों की स्पर्शरेखा खींचकर प्राप्त की जा सकती है, जिसके केंद्र मीडिया के बीच इंटरफेस पर स्थित हैं, इस मामले में यह विमान बीडी है, यह का आवरण है द्वितीयक तरंगें. 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। परिणामस्वरूप, SV 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:

АD = ∆t = АВ 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 अपवर्तन का नियम प्राप्त कर लिया है, आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या इन दोनों 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 रखा गया है कि प्रेक्षक की आँख उसके तल को नहीं देखती है, बल्कि पात्र सीडी की दीवार को पूरी तरह से देखती है। बर्तन में कितना पानी डाला जाना चाहिए ताकि पर्यवेक्षक कोण D से b = 10 सेमी की दूरी पर स्थित वस्तु F को देख सके? पोत का किनारा α = 40 सेमी (चित्र 9)।

इस समस्या को हल करते समय क्या बहुत महत्वपूर्ण 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, जब हम पानी डालेंगे तो उसकी सतह पर किरण का आपतन कोण होगा 45 0 के बराबर.

चावल। 9. एकीकृत राज्य परीक्षा कार्य

किरण बिंदु F पर गिरती है, इसका मतलब 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 की स्पर्शरेखा β, अपवर्तन कोण की स्पर्शरेखा, आसन्न पक्ष के विपरीत पक्ष का अनुपात है या, चित्र के आधार पर, h घटा b को h से विभाजित किया जाता है।

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

पूर्ण आंतरिक परावर्तन की सबसे तीव्र घटना का उपयोग फाइबर ऑप्टिकल सिस्टम में किया जाता है।

चावल। 10. फाइबर ऑप्टिक्स

यदि प्रकाश की किरण को एक ठोस कांच की ट्यूब के अंत में निर्देशित किया जाता है, तो एकाधिक पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के बाद किरण ट्यूब के विपरीत दिशा से बाहर आएगी। यह पता चला है कि ग्लास ट्यूब प्रकाश तरंग या वेवगाइड का संवाहक है। यह इस पर ध्यान दिए बिना होगा कि ट्यूब सीधी है या घुमावदार (चित्र 10)। पहले प्रकाश गाइड, यह वेवगाइड 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 वांछित स्थान को रोशन करता है)। मुख्य अनुप्रयोग दवा, मोटरों की खराबी का पता लगाना है, लेकिन ऐसे वेवगाइड का उपयोग सूचना प्रसारण प्रणालियों में सबसे अधिक किया जाता है। प्रकाश तरंग द्वारा सिग्नल संचारित करते समय वाहक आवृत्ति 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 प्रसारित सूचना की मात्रा से लाखों गुना अधिक है रेडियो तरंगों द्वारा. यह सरल और सस्ते तरीके से ढेर सारी जानकारी संप्रेषित करने का एक शानदार अवसर है। आमतौर पर, सूचना लेजर विकिरण का उपयोग करके फाइबर केबल के माध्यम से 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 सबका आधार प्रकाश के अपवर्तन जैसी सरल और सामान्य घटना है।

ग्रन्थसूची

1. तिखोमीरोवा एस.ए., यावोर्स्की बी.एम. भौतिकी (बुनियादी स्तर) - एम.: मेनेमोसिन, 2012।
2. गेंडेनशेटिन एल.ई., डिक यू.आई. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम.: मेनेमोसिन, 2014।
3. किकोइन आई.के., किकोइन ए.के. भौतिकी - 9, मॉस्को, शिक्षा, 1990।

1. Edu.glovsprav.ru ()।
2. Nvtc.ee ().
3. Raal100.naroad.ru ().
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।