जल का निरपेक्ष अपवर्तनांक. अपवर्तनांक की अवधारणा

किसी भी उत्पाद के उत्पादन के लिए एक विशिष्ट रणनीति की योजना बनाने के लिए गणना करते समय या संरचनाओं के निर्माण के लिए एक परियोजना तैयार करते समय भौतिकी के नियम बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विभिन्न प्रयोजनों के लिए. कई मात्राओं की गणना की जाती है, इसलिए योजना कार्य शुरू होने से पहले माप और गणना की जाती है। उदाहरण के लिए, कांच का अपवर्तनांक अनुपात के बराबरआपतन कोण की ज्या से अपवर्तन कोण की ज्या तक।

इसलिए सबसे पहले कोणों को मापने की प्रक्रिया होती है, फिर उनकी ज्या की गणना की जाती है और उसके बाद ही वांछित मान प्राप्त किया जा सकता है। सारणीबद्ध डेटा की उपलब्धता के बावजूद, हर बार अतिरिक्त गणना करना उचित होता है, क्योंकि संदर्भ पुस्तकें अक्सर आदर्श परिस्थितियों का उपयोग करती हैं जिन्हें प्राप्त किया जा सकता है वास्तविक जीवनलगभग असंभव। इसलिए, वास्तव में, संकेतक आवश्यक रूप से तालिका से भिन्न होगा, और कुछ स्थितियों में यह मौलिक महत्व का है।

पूर्ण सूचक

पूर्ण अपवर्तक सूचकांक कांच के ब्रांड पर निर्भर करता है, क्योंकि व्यवहार में बड़ी संख्या में विकल्प होते हैं जो संरचना और पारदर्शिता की डिग्री में भिन्न होते हैं। औसतन यह 1.5 है और एक दिशा या किसी अन्य में इस मान के आसपास 0.2 तक उतार-चढ़ाव होता है। दुर्लभ मामलों में, इस आंकड़े से विचलन हो सकता है।

पुनः, यदि महत्वपूर्ण हो सटीक सूचक, तो अतिरिक्त माप अपरिहार्य हैं। लेकिन वे 100% विश्वसनीय परिणाम भी नहीं देते हैं, क्योंकि अंतिम मूल्य माप के दिन आकाश में सूर्य की स्थिति और बादल छाए रहने से प्रभावित होगा। सौभाग्य से, 99.99% मामलों में केवल यह जानना पर्याप्त है कि कांच जैसी सामग्री का अपवर्तनांक एक से अधिक और दो से कम है, और अन्य सभी दसवें और सौवें हिस्से से कोई फर्क नहीं पड़ता।

भौतिकी की समस्याओं को हल करने में मदद करने वाले मंचों पर अक्सर यह सवाल उठता है: कांच और हीरे का अपवर्तनांक क्या है? बहुत से लोग सोचते हैं कि चूँकि ये दोनों पदार्थ दिखने में एक जैसे हैं तो इनके गुण भी लगभग एक जैसे ही होने चाहिए। लेकिन ये ग़लतफ़हमी है.

कांच का अधिकतम अपवर्तन लगभग 1.7 होगा, जबकि हीरे के लिए यह सूचक 2.42 तक पहुँच जाता है। यह रत्न पृथ्वी पर मौजूद कुछ सामग्रियों में से एक है जिसका अपवर्तनांक 2 से अधिक है। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना और प्रकाश किरणों के उच्च स्तर के प्रकीर्णन के कारण है। तालिका मान में परिवर्तन में कटौती न्यूनतम भूमिका निभाती है।

सापेक्ष सूचक

कुछ वातावरणों के लिए सापेक्ष संकेतक को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

• - पानी के सापेक्ष कांच का अपवर्तनांक लगभग 1.18 है;
• - वायु के सापेक्ष उसी पदार्थ का अपवर्तनांक 1.5 के बराबर है;
• - अल्कोहल के सापेक्ष अपवर्तनांक - 1.1.

संकेतक का मापन और सापेक्ष मूल्य की गणना एक प्रसिद्ध एल्गोरिदम के अनुसार की जाती है। एक सापेक्ष पैरामीटर खोजने के लिए, आपको एक तालिका मान को दूसरे से विभाजित करना होगा। या दो वातावरणों के लिए प्रायोगिक गणना करें, और फिर प्राप्त डेटा को विभाजित करें। ऐसे ऑपरेशन अक्सर प्रयोगशाला भौतिकी कक्षाओं में किए जाते हैं।

अपवर्तनांक का निर्धारण

व्यवहार में कांच का अपवर्तनांक निर्धारित करना काफी कठिन है, क्योंकि प्रारंभिक डेटा को मापने के लिए उच्च-सटीक उपकरणों की आवश्यकता होती है। कोई भी त्रुटि बढ़ जाएगी, क्योंकि गणना जटिल सूत्रों का उपयोग करती है जिनके लिए त्रुटियों की अनुपस्थिति की आवश्यकता होती है।

बिल्कुल भी यह गुणांकयह दर्शाता है कि किसी निश्चित बाधा से गुजरते समय प्रकाश किरणों के प्रसार की गति कितनी बार धीमी हो जाती है। इसलिए, यह केवल के लिए विशिष्ट है पारदर्शी सामग्री. गैसों के अपवर्तनांक को संदर्भ मान अर्थात एक इकाई के रूप में लिया जाता है। ऐसा इसलिए किया गया ताकि गणना करते समय किसी मूल्य से शुरुआत करना संभव हो सके।

यदि सूर्य की किरण कांच की सतह पर अपवर्तक सूचकांक के साथ गिरती है जो तालिका मान के बराबर है, तो इसे कई तरीकों से बदला जा सकता है:

• 1. शीर्ष पर एक फिल्म चिपका दें जिसका अपवर्तनांक कांच के अपवर्तनांक से अधिक होगा। इस सिद्धांत का उपयोग कार की खिड़की को रंगने में किया जाता है ताकि यात्री आराम में सुधार हो सके और चालक को यातायात की स्थिति के बारे में स्पष्ट जानकारी मिल सके। फिल्म पराबैंगनी विकिरण को भी रोकेगी।
• 2. कांच को पेंट से पेंट करें। सस्ते धूप के चश्मे के निर्माता ऐसा करते हैं, लेकिन यह विचार करने योग्य है कि यह दृष्टि के लिए हानिकारक हो सकता है। में अच्छे मॉडलएक विशेष तकनीक का उपयोग करके कांच को तुरंत रंगीन बनाया जाता है।
• 3. गिलास को किसी तरल पदार्थ में डुबोएं। यह केवल प्रयोगों के लिए उपयोगी है.

यदि प्रकाश की किरण कांच से गुजरती है, तो अपवर्तनांक होता है अगली सामग्रीका उपयोग करके गणना की गई सापेक्ष गुणांक, जिसे तालिका मानों की तुलना करके प्राप्त किया जा सकता है। व्यावहारिक या प्रायोगिक भार उठाने वाले ऑप्टिकल सिस्टम के डिज़ाइन में ये गणनाएँ बहुत महत्वपूर्ण हैं। यहां त्रुटियां अस्वीकार्य हैं, क्योंकि वे पूरे डिवाइस के गलत संचालन को जन्म देंगी और फिर इसकी मदद से प्राप्त कोई भी डेटा बेकार हो जाएगा।

अपवर्तक सूचकांक वाले कांच में प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए, आपको निर्वात में गति के निरपेक्ष मान को अपवर्तक सूचकांक से विभाजित करना होगा। वैक्यूम का उपयोग संदर्भ माध्यम के रूप में किया जाता है क्योंकि किसी भी पदार्थ की अनुपस्थिति के कारण अपवर्तन वहां संचालित नहीं होता है जो किसी दिए गए पथ के साथ प्रकाश किरणों की चिकनी गति में हस्तक्षेप कर सकता है।

किसी भी गणना किए गए संकेतक में, गति संदर्भ माध्यम की तुलना में कम होगी, क्योंकि अपवर्तक सूचकांक हमेशा एकता से अधिक होता है।

प्रकाश अपनी प्रकृति से विभिन्न माध्यमों से अलग-अलग गति से यात्रा करता है। माध्यम जितना सघन होगा, उसमें प्रकाश प्रसार की गति उतनी ही कम होगी। एक उचित माप स्थापित किया गया है जो सामग्री के घनत्व और उस सामग्री में प्रकाश प्रसार की गति दोनों से संबंधित है। इस माप को अपवर्तनांक कहा गया। किसी भी सामग्री के लिए, अपवर्तक सूचकांक को निर्वात में प्रकाश की गति के सापेक्ष मापा जाता है (वैक्यूम को अक्सर मुक्त स्थान कहा जाता है)। निम्नलिखित सूत्र इस संबंध का वर्णन करता है.

किसी पदार्थ का अपवर्तनांक जितना अधिक होता है, वह उतना ही सघन होता है। जब प्रकाश की किरण एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ (एक भिन्न अपवर्तनांक के साथ) में गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से भिन्न होगा। कम अपवर्तनांक वाले माध्यम में प्रवेश करने वाली प्रकाश की किरण आपतन कोण से अधिक कोण पर बाहर निकलेगी। उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम में प्रवेश करने वाली प्रकाश की किरण आपतन कोण से छोटे कोण पर बाहर निकलेगी। यह आकृति में दिखाया गया है। 3.5.

चावल। 3.5.ए. किरण उच्च एन 1 माध्यम से निम्न एन 2 माध्यम में गुजर रही है

चावल। 3.5.बी. एक किरण निम्न N 1 माध्यम से उच्च N 2 माध्यम की ओर जा रही है

इस मामले में, θ 1 आपतन कोण है, और θ 2 अपवर्तन कोण है। नीचे कुछ विशिष्ट अपवर्तक सूचकांक सूचीबद्ध हैं।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि एक्स-रे के लिए कांच का अपवर्तनांक हमेशा हवा की तुलना में कम होता है, इसलिए हवा से कांच में गुजरते समय वे प्रकाश किरणों की तरह, लंबवत से दूर विक्षेपित हो जाते हैं, न कि लंबवत की ओर।

अपवर्तन या अपवर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की किरण या अन्य तरंगों की दिशा में परिवर्तन तब होता है जब वे दो मीडिया को अलग करने वाली सीमा को पार करते हैं, दोनों पारदर्शी (इन तरंगों को प्रसारित करने वाले) और एक माध्यम के अंदर जिसमें गुण लगातार बदलते रहते हैं।

हम अपवर्तन की घटना का अक्सर सामना करते हैं और इसे रोजमर्रा की घटना के रूप में देखते हैं: हम देख सकते हैं कि रंगीन तरल के साथ एक पारदर्शी ग्लास में स्थित एक छड़ी हवा और पानी के पृथक्करण के बिंदु पर "टूटी हुई" है (चित्र 1)। जब बारिश के दौरान प्रकाश अपवर्तित और परावर्तित होता है, तो जब हम इंद्रधनुष देखते हैं तो हमें खुशी होती है (चित्र 2)।

अपवर्तक सूचकांक - महत्वपूर्ण विशेषताइससे जुड़े पदार्थ भौतिक और रासायनिक गुण. यह तापमान मूल्यों के साथ-साथ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है जिस पर निर्धारण किया जाता है। किसी घोल में गुणवत्ता नियंत्रण डेटा के अनुसार, अपवर्तक सूचकांक उसमें घुले पदार्थ की सांद्रता के साथ-साथ विलायक की प्रकृति से प्रभावित होता है। विशेष रूप से, रक्त सीरम का अपवर्तक सूचकांक उसमें मौजूद प्रोटीन की मात्रा से प्रभावित होता है अलग गतिवातावरण में प्रकाश किरणों का प्रसार विभिन्न घनत्व, दोनों मीडिया के अलग होने के बिंदु पर उनकी दिशा बदल जाती है। यदि हम निर्वात में प्रकाश की गति को अध्ययनाधीन पदार्थ में प्रकाश की गति से विभाजित करते हैं, तो हमें निरपेक्ष अपवर्तनांक (अपवर्तक सूचकांक) प्राप्त होता है। व्यवहार में, सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक (एन) निर्धारित किया जाता है, जो हवा में प्रकाश की गति और अध्ययन के तहत पदार्थ में प्रकाश की गति का अनुपात है।

अपवर्तक सूचकांक का उपयोग करके मात्रा निर्धारित की जाती है विशेष उपकरण- रेफ्रेक्टोमीटर।

रेफ्रेक्टोमेट्री भौतिक विश्लेषण के सबसे आसान तरीकों में से एक है और इसका उपयोग रासायनिक, खाद्य, जैविक रूप से सक्रिय खाद्य योजक, सौंदर्य प्रसाधन और अन्य प्रकार के उत्पादों के उत्पादन में गुणवत्ता नियंत्रण प्रयोगशालाओं में किया जा सकता है। न्यूनतम लागतअध्ययन किए गए नमूनों का समय और संख्या।

रेफ्रेक्टोमीटर का डिज़ाइन इस तथ्य पर आधारित है कि प्रकाश किरणें पूरी तरह से परावर्तित होती हैं जब वे दो मीडिया की सीमा से गुजरती हैं (उनमें से एक ग्लास प्रिज्म है, दूसरा परीक्षण समाधान है) (छवि 3)।

स्रोत (1) से एक प्रकाश किरण गिरती है दर्पण की सतह(2), फिर, परावर्तित होकर, ऊपरी प्रकाश प्रिज्म (3) में गुजरता है, फिर निचले मापने वाले प्रिज्म (4) में, जो उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले कांच से बना होता है। एक केशिका का उपयोग करके प्रिज्म (3) और (4) के बीच नमूने की 1-2 बूंदें डाली जाती हैं। प्रिज्म को यांत्रिक क्षति पहुंचाने से बचने के लिए यह आवश्यक है कि इसकी सतह को केशिका से न छुएं।

ऐपिस (9) के माध्यम से इंटरफ़ेस स्थापित करने के लिए क्रॉस लाइनों वाला एक क्षेत्र देखा जाता है। ऐपिस को घुमाते समय, फ़ील्ड के चौराहे के बिंदु को इंटरफ़ेस (छवि 4) के साथ संरेखित किया जाना चाहिए, प्रिज्म का विमान (4) इंटरफ़ेस की भूमिका निभाता है, जिसकी सतह पर प्रकाश किरण अपवर्तित होती है। चूँकि किरणें बिखरी हुई हैं, प्रकाश और छाया के बीच की सीमा धुंधली, इंद्रधनुषी हो जाती है। यह घटना फैलाव कम्पेसाटर (5) द्वारा समाप्त हो जाती है। फिर किरण को लेंस (6) और प्रिज्म (7) से गुजारा जाता है। प्लेट (8) में दृष्टि रेखाएं (आड़ी-तिरछी दो सीधी रेखाएं) हैं, साथ ही अपवर्तक सूचकांकों वाला एक पैमाना भी है, जिसे ऐपिस (9) के माध्यम से देखा जाता है। इससे अपवर्तनांक की गणना की जाती है।

क्षेत्र की सीमाओं के बीच विभाजन रेखा आंतरिक कुल प्रतिबिंब के कोण के अनुरूप होगी, जो नमूने के अपवर्तनांक पर निर्भर करती है।

रेफ्रेक्टोमेट्री का उपयोग किसी पदार्थ की शुद्धता और प्रामाणिकता निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस विधि का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण के दौरान समाधानों में पदार्थों की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है, जिसकी गणना अंशांकन ग्राफ (किसी नमूने के अपवर्तक सूचकांक की एकाग्रता पर निर्भरता दिखाने वाला ग्राफ) का उपयोग करके की जाती है।

कोरोलेवफार्म कंपनी में, अपवर्तक सूचकांक अनुमोदित के अनुसार निर्धारित किया जाता है विनियामक दस्तावेज़ीकरणकच्चे माल के आने वाले नियंत्रण के दौरान, हमारे स्वयं के उत्पादन के अर्क में, साथ ही तैयार उत्पादों की रिहाई के दौरान। यह निर्धारण एक मान्यता प्राप्त भौतिक और रासायनिक प्रयोगशाला के योग्य कर्मचारियों द्वारा IRF-454 B2M रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके किया जाता है।

यदि परिणामों के अनुसार इनपुट नियंत्रणकच्चे माल का अपवर्तनांक मेल नहीं खाता आवश्यक आवश्यकताएँगुणवत्ता नियंत्रण विभाग एक गैर-अनुरूपता रिपोर्ट जारी करता है, जिसके आधार पर कच्चे माल का यह बैच आपूर्तिकर्ता को वापस कर दिया जाता है।

निर्धारण की विधि

1. माप शुरू करने से पहले, एक दूसरे के संपर्क में आने वाले प्रिज्म की सतहों की सफाई की जाँच की जाती है।

2. शून्य बिंदु की जाँच करना। मापने वाले प्रिज्म की सतह पर आसुत जल की 2÷3 बूंदें लगाएं और ध्यान से इसे प्रकाश प्रिज्म से ढक दें। हम प्रकाश खिड़की खोलते हैं और दर्पण का उपयोग करके प्रकाश स्रोत को सबसे तीव्र दिशा में स्थापित करते हैं। ऐपिस के स्क्रू को घुमाकर, हम इसके दृश्य क्षेत्र में अंधेरे और प्रकाश क्षेत्रों के बीच एक स्पष्ट, स्पष्ट अंतर प्राप्त करते हैं। हम स्क्रू को घुमाते हैं और छाया और प्रकाश की रेखा को निर्देशित करते हैं ताकि यह उस बिंदु से मेल खाए जहां रेखाएं ऐपिस की ऊपरी खिड़की में प्रतिच्छेद करती हैं। ऐपिस की निचली खिड़की में ऊर्ध्वाधर रेखा पर हम वांछित परिणाम देखते हैं - 20 डिग्री सेल्सियस (1.333) पर आसुत जल का अपवर्तनांक। यदि रीडिंग भिन्न हैं, तो अपवर्तक सूचकांक को 1.333 पर सेट करने के लिए स्क्रू का उपयोग करें, और एक कुंजी का उपयोग करके (समायोजन स्क्रू हटाएं) छाया और प्रकाश की सीमा को उस बिंदु पर लाएं जहां रेखाएं प्रतिच्छेद करती हैं।

3. अपवर्तनांक ज्ञात कीजिए। हम प्रकाश प्रिज्म के कक्ष को उठाते हैं और फिल्टर पेपर या धुंध नैपकिन के साथ पानी निकालते हैं। इसके बाद, मापने वाले प्रिज्म की सतह पर परीक्षण समाधान की 1-2 बूंदें डालें और कक्ष को बंद कर दें। स्क्रू को तब तक घुमाएँ जब तक कि छाया और प्रकाश की सीमाएँ रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल न खा जाएँ। ऐपिस की निचली खिड़की में ऊर्ध्वाधर रेखा पर हम वांछित परिणाम देखते हैं - परीक्षण नमूने का अपवर्तक सूचकांक। हम ऐपिस की निचली खिड़की में स्केल का उपयोग करके अपवर्तक सूचकांक की गणना करते हैं।

4. अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके, हम समाधान की एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच संबंध स्थापित करते हैं। एक ग्राफ बनाने के लिए, रासायनिक रूप से दवाओं का उपयोग करके कई सांद्रता के मानक समाधान तैयार करना आवश्यक है शुद्ध पदार्थ, उनके अपवर्तक सूचकांकों को मापें और प्राप्त मूल्यों को कोर्डिनेट अक्ष पर प्लॉट करें, और एब्सिस्सा अक्ष पर समाधानों की संबंधित सांद्रता को प्लॉट करें। एकाग्रता अंतराल का चयन करना आवश्यक है जिस पर एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच एक रैखिक संबंध देखा जाता है। हम अध्ययन के तहत नमूने के अपवर्तक सूचकांक को मापते हैं और इसकी एकाग्रता निर्धारित करने के लिए एक ग्राफ का उपयोग करते हैं।

प्रकाश से जुड़ी प्रक्रियाएं भौतिकी का एक महत्वपूर्ण घटक हैं और हमारे रोजमर्रा के जीवन में हर जगह हमें घेरती हैं। इस स्थिति में सबसे महत्वपूर्ण हैं प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियम, जिन पर आधुनिक प्रकाशिकी आधारित है। प्रकाश का अपवर्तन आधुनिक विज्ञान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

विकृति प्रभाव

यह लेख आपको बताएगा कि प्रकाश अपवर्तन की घटना क्या है, साथ ही अपवर्तन का नियम कैसा दिखता है और इससे क्या होता है।

एक भौतिक घटना की मूल बातें

जब एक किरण एक सतह पर गिरती है जो दो पारदर्शी पदार्थों से अलग होती है जिनमें अलग-अलग ऑप्टिकल घनत्व होते हैं (उदाहरण के लिए, अलग-अलग ग्लास या पानी में), तो कुछ किरणें परावर्तित हो जाएंगी, और कुछ दूसरी संरचना में प्रवेश कर जाएंगी (उदाहरण के लिए, वे पानी या कांच में फैलेंगे)। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर किरण आमतौर पर अपनी दिशा बदल लेती है। यह प्रकाश अपवर्तन की घटना है।
प्रकाश का परावर्तन एवं अपवर्तन जल में विशेष रूप से दिखाई देता है।

जल में विकृति प्रभाव

पानी में चीजें देखने पर वे विकृत दिखाई देती हैं। यह हवा और पानी के बीच की सीमा पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। देखने में, पानी के नीचे की वस्तुएं थोड़ी विक्षेपित प्रतीत होती हैं। वर्णित भौतिक घटना ही वह कारण है जिसके कारण सभी वस्तुएँ पानी में विकृत दिखाई देती हैं। जब किरणें कांच से टकराती हैं तो यह प्रभाव कम ध्यान देने योग्य होता है।
प्रकाश का अपवर्तन एक भौतिक घटना है जो गति की दिशा में परिवर्तन की विशेषता है सुरज की किरणएक वातावरण (संरचना) से दूसरे वातावरण में जाने के समय।
इस प्रक्रिया की हमारी समझ को बेहतर बनाने के लिए, एक किरण के हवा से पानी पर टकराने के उदाहरण पर विचार करें (इसी तरह कांच के लिए)। इंटरफ़ेस के साथ एक लंबवत रेखा खींचकर, प्रकाश किरण के अपवर्तन और वापसी के कोण को मापा जा सकता है। जैसे ही प्रवाह पानी (कांच के अंदर) में प्रवेश करेगा, यह सूचकांक (अपवर्तन कोण) बदल जाएगा।
टिप्पणी! इस पैरामीटर को दो पदार्थों को अलग करने के लिए खींचे गए लंबवत द्वारा बनाए गए कोण के रूप में समझा जाता है जब एक किरण पहली संरचना से दूसरी संरचना में प्रवेश करती है।

किरण मार्ग

वही संकेतक अन्य वातावरणों के लिए विशिष्ट है। यह निश्चय किया यह सूचकपदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है। यदि किरण कम सघनता से सघन संरचना की ओर गिरती है, तो निर्मित विरूपण का कोण अधिक होगा। और यदि इसका उल्टा हो तो यह कम है।
साथ ही, गिरावट की ढलान में बदलाव भी इस सूचक को प्रभावित करेगा। लेकिन उनके बीच का रिश्ता स्थिर नहीं रहता. साथ ही उनकी ज्याओं का अनुपात बना रहेगा नियत मान, जो निम्नलिखित सूत्र द्वारा परिलक्षित होता है: सिनα / सिनγ = एन, जहां:

• n एक स्थिर मान है जो प्रत्येक विशिष्ट पदार्थ (हवा, कांच, पानी, आदि) के लिए वर्णित है। इसलिए, यह मान क्या होगा यह विशेष तालिकाओं का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है;
• α – आपतन कोण;
• γ - अपवर्तन कोण.

यह निर्धारित करने के लिए भौतिक घटनाऔर अपवर्तन का नियम बनाया गया।

भौतिक नियम

प्रकाश प्रवाह के अपवर्तन का नियम हमें पारदर्शी पदार्थों की विशेषताओं को निर्धारित करने की अनुमति देता है। कानून में स्वयं दो प्रावधान शामिल हैं:

• पहला भाग। बीम (घटना, संशोधित) और लंबवत, जिसे सीमा पर घटना के बिंदु पर बहाल किया गया था, उदाहरण के लिए, हवा और पानी (कांच, आदि), एक ही विमान में स्थित होंगे;
• दूसरा भाग। सीमा पार करते समय बने आपतन कोण की ज्या और उसी कोण की ज्या का अनुपात एक स्थिर मान होगा।

क़ानून का वर्णन

इसके अलावा, उस समय किरण दूसरी संरचना से पहली में निकलती है (उदाहरण के लिए, गुजरते समय चमकदार प्रवाहहवा से, कांच के माध्यम से और वापस हवा में), एक विरूपण प्रभाव भी घटित होगा।

विभिन्न वस्तुओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर

इस स्थिति में मुख्य संकेतक आपतन कोण की ज्या का एक समान पैरामीटर से अनुपात है, लेकिन विरूपण के लिए। ऊपर वर्णित कानून के अनुसार, यह सूचक एक स्थिर मूल्य है।
इसके अलावा, जब गिरावट ढलान का मूल्य बदलता है, तो वही स्थिति समान संकेतक के लिए विशिष्ट होगी। यह पैरामीटर है बडा महत्व, क्योंकि यह पारदर्शी पदार्थों का एक अभिन्न गुण है।

विभिन्न वस्तुओं के लिए संकेतक

इस पैरामीटर के लिए धन्यवाद, आप ग्लास के प्रकारों के साथ-साथ विभिन्न प्रकारों के बीच काफी प्रभावी ढंग से अंतर कर सकते हैं जवाहरात. यह विभिन्न वातावरणों में प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए भी महत्वपूर्ण है।

टिप्पणी! उच्चतम गतिप्रकाश प्रवाह - निर्वात में।

एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाने पर इसकी गति कम हो जाएगी। उदाहरण के लिए, हीरे में, जिसका अपवर्तनांक सबसे अधिक है, फोटॉन प्रसार की गति हवा की तुलना में 2.42 गुना अधिक होगी। पानी में ये 1.33 गुना धीमी गति से फैलेंगे। के लिए अलग - अलग प्रकारग्लास, यह पैरामीटर 1.4 से 2.2 तक है।

टिप्पणी! कुछ ग्लासों का अपवर्तनांक 2.2 होता है, जो हीरे (2.4) के बहुत करीब होता है। इसलिए, कांच के टुकड़े को असली हीरे से अलग करना हमेशा संभव नहीं होता है।

पदार्थों का ऑप्टिकल घनत्व

प्रकाश विभिन्न पदार्थों के माध्यम से प्रवेश कर सकता है, जो विभिन्न ऑप्टिकल घनत्वों की विशेषता रखते हैं। जैसा कि हमने पहले कहा, इस नियम का उपयोग करके आप माध्यम (संरचना) की घनत्व विशेषता निर्धारित कर सकते हैं। यह जितना सघन होगा, प्रकाश की गति उतनी ही धीमी होगी। उदाहरण के लिए, कांच या पानी हवा की तुलना में अधिक प्रकाशिक रूप से सघन होगा।
इस तथ्य के अलावा कि यह पैरामीटर एक स्थिर मान है, यह दो पदार्थों में प्रकाश की गति के अनुपात को भी दर्शाता है। भौतिक अर्थनिम्नलिखित सूत्र के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है:

यह संकेतक बताता है कि एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाने पर फोटॉन के प्रसार की गति कैसे बदलती है।

एक और महत्वपूर्ण सूचक

जब प्रकाश प्रवाह पारदर्शी वस्तुओं से होकर गुजरता है, तो इसका ध्रुवीकरण संभव है। यह ढांकता हुआ आइसोट्रोपिक मीडिया से प्रकाश प्रवाह के पारित होने के दौरान देखा जाता है। ध्रुवीकरण तब होता है जब फोटॉन कांच से होकर गुजरते हैं।

ध्रुवीकरण प्रभाव

आंशिक ध्रुवीकरण तब देखा जाता है जब दो ढांकता हुआ की सीमा पर प्रकाश प्रवाह की घटना का कोण शून्य से भिन्न होता है। ध्रुवीकरण की डिग्री इस बात पर निर्भर करती है कि आपतन कोण क्या थे (ब्रूस्टर का नियम)।

पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब

हमारे संक्षिप्त भ्रमण को समाप्त करते हुए, ऐसे प्रभाव को पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में मानना ​​​​अभी भी आवश्यक है।

पूर्ण प्रदर्शन की घटना

उपस्थित होना यह प्रभावअधिक सघनता से कम सघनता की ओर संक्रमण के समय प्रकाश प्रवाह के आपतन कोण को बढ़ाना आवश्यक है घना माध्यमपदार्थों के बीच इंटरफेस पर. ऐसी स्थिति में जहां यह पैरामीटर एक निश्चित से अधिक हो सीमा मूल्य, तो इस खंड की सीमा पर फोटॉन की घटना पूरी तरह से प्रतिबिंबित होगी। दरअसल, यह हमारी वांछित घटना होगी. इसके बिना फ़ाइबर ऑप्टिक्स बनाना असंभव था।

निष्कर्ष

प्रकाश प्रवाह के व्यवहार के व्यावहारिक अनुप्रयोग ने बहुत कुछ दिया है, विविधता का निर्माण किया है तकनीकी उपकरणहमारे जीवन को बेहतर बनाने के लिए. साथ ही, प्रकाश ने अभी तक अपनी सभी संभावनाओं को मानवता के सामने प्रकट नहीं किया है और इसकी व्यावहारिक क्षमता अभी तक पूरी तरह से महसूस नहीं की गई है।

कैसे करें? कागज का दीपकअपने ही हाथों से एलईडी पट्टी के प्रदर्शन की जांच कैसे करें

पाठ 25/III-1 विभिन्न माध्यमों में प्रकाश का प्रसार। दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश का अपवर्तन।

नई सामग्री सीखना.

अब तक, हमने हमेशा की तरह, हवा में, एक माध्यम में प्रकाश के प्रसार पर विचार किया है। प्रकाश विभिन्न माध्यमों में फैल सकता है: एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाना; घटना के बिंदुओं पर, किरणें न केवल सतह से परावर्तित होती हैं, बल्कि आंशिक रूप से इससे होकर गुजरती हैं। इस तरह के बदलाव कई खूबसूरत और दिलचस्प घटनाओं का कारण बनते हैं।

दो माध्यमों की सीमा से गुजरने वाले प्रकाश के प्रसार की दिशा को बदलना प्रकाश का अपवर्तन कहलाता है।

दो पारदर्शी माध्यमों के बीच इंटरफ़ेस पर आपतित प्रकाश किरण का एक भाग परावर्तित होता है, और एक भाग दूसरे माध्यम में चला जाता है। इस स्थिति में, दूसरे माध्यम में जाने वाली प्रकाश किरण की दिशा बदल जाती है। इसलिए, घटना को अपवर्तन कहा जाता है, और किरण को अपवर्तित कहा जाता है।

1 – घटना किरण

2 - परावर्तित किरण

3 – अपवर्तित किरण α β

OO 1 - दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस

एमएन - लंबवत ओ ओ 1

किरण और दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ के लंबवत् द्वारा किरण के आपतन बिंदु तक नीचे आने वाले कोण को अपवर्तन कोण कहा जाता है। γ (गामा).

निर्वात में प्रकाश 300,000 किमी/सेकेंड की गति से यात्रा करता है। किसी भी माध्यम में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में हमेशा कम होती है। इसलिए जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है तो उसकी गति कम हो जाती है और इससे प्रकाश का अपवर्तन होता है। किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश प्रसार की गति जितनी कम होगी, इस माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए, वायु में निर्वात की तुलना में अधिक ऑप्टिकल घनत्व होता है, क्योंकि वायु में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में थोड़ी कम होती है। पानी का ऑप्टिकल घनत्व हवा के ऑप्टिकल घनत्व से अधिक होता है क्योंकि हवा में प्रकाश की गति पानी की तुलना में अधिक होती है।

दो मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक भिन्न होते हैं, उनके इंटरफ़ेस पर उतना ही अधिक प्रकाश अपवर्तित होता है। दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश की गति जितनी अधिक बदलती है, वह उतना ही अधिक अपवर्तित होता है।

प्रत्येक पारदर्शी पदार्थ के लिए इतना महत्वपूर्ण है शारीरिक विशेषता, प्रकाश के अपवर्तनांक के रूप में एन।यह दर्शाता है कि किसी दिए गए पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कितनी गुना कम है।

प्रकाश का अपवर्तनांक

आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच का अनुपात प्रत्येक माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व पर निर्भर करता है। यदि प्रकाश की किरण कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होगा। यदि प्रकाश की किरण उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से आती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से छोटा होगा। यदि प्रकाश की किरण अधिक ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है।

अर्थात्, यदि n 1 γ; यदि n 1 >n 2 तो α<γ.

प्रकाश अपवर्तन का नियम :

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और किरण के आपतन बिंदु पर दो माध्यमों के बीच इंटरफेस का लंबवत भाग एक ही तल में स्थित होता है।

आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।

जहां आपतन कोण की ज्या है और अपवर्तन कोण की ज्या है।

कोण 0 - 900 के लिए ज्या और स्पर्शरेखा का मान

प्रकाश अपवर्तन का नियम सबसे पहले 1626 के आसपास डच खगोलशास्त्री और गणितज्ञ डब्ल्यू. स्नेलियस द्वारा तैयार किया गया था, जो लीडेन विश्वविद्यालय (1613) में प्रोफेसर थे।

16वीं शताब्दी के लिए, प्रकाशिकी एक अति-आधुनिक विज्ञान था, पानी से भरी कांच की गेंद से, जिसका उपयोग लेंस के रूप में किया जाता था, एक आवर्धक कांच उत्पन्न हुआ। और इससे उन्होंने एक दूरबीन और एक माइक्रोस्कोप का आविष्कार किया। उस समय, नीदरलैंड को तट को देखने और समय पर दुश्मनों से बचने के लिए दूरबीनों की आवश्यकता थी। यह प्रकाशिकी ही थी जिसने नेविगेशन की सफलता और विश्वसनीयता सुनिश्चित की। इसलिए, नीदरलैंड में, कई वैज्ञानिक प्रकाशिकी में रुचि रखते थे। डचमैन स्केल वान रूयेन (स्नेलियस) ने देखा कि कैसे प्रकाश की एक पतली किरण दर्पण में परिलक्षित होती थी। उन्होंने आपतन कोण और परावर्तन कोण को मापा और स्थापित किया: परावर्तन का कोण आपतन कोण के बराबर होता है। वह प्रकाश परावर्तन के नियमों का भी मालिक है। उन्होंने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्रतिपादित किया।

आइए प्रकाश के अपवर्तन के नियम पर विचार करें।

इसमें पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक शामिल होता है, उस स्थिति में जब दूसरे का ऑप्टिकल घनत्व अधिक होता है। यदि प्रकाश अपवर्तित होता है और कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से गुजरता है, तो α< γ, тогда

यदि पहला माध्यम निर्वात है, तो n 1 =1 फिर .

इस सूचक को दूसरे माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है:

निर्वात में प्रकाश की गति, किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति कहां है।

पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश के अपवर्तन का परिणाम यह तथ्य है कि हम सूर्य और तारों को उनकी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर देखते हैं। प्रकाश का अपवर्तन मृगतृष्णा, इंद्रधनुष की उपस्थिति को समझा सकता है... प्रकाश अपवर्तन की घटना संख्यात्मक ऑप्टिकल उपकरणों के संचालन सिद्धांत का आधार है: माइक्रोस्कोप, टेलीस्कोप, कैमरा।