दृश्य उपकरणों के उपयोग के बिना भौतिकी के कुछ नियमों की कल्पना करना कठिन है। यह विभिन्न वस्तुओं पर पड़ने वाले सामान्य प्रकाश पर लागू नहीं होता है। तो, दो मीडिया को अलग करने वाली सीमा पर, प्रकाश किरणों की दिशा में परिवर्तन होता है यदि यह सीमा तरंग दैर्ध्य से बहुत अधिक है। इस स्थिति में, प्रकाश का परावर्तन तब होता है जब उसकी ऊर्जा का कुछ भाग पहले माध्यम में वापस आ जाता है। यदि किरणों का कुछ भाग दूसरे माध्यम में प्रवेश कर जाता है, तो वे अपवर्तित हो जाते हैं। भौतिकी में, प्रकाश ऊर्जा का प्रवाह जो दो अलग-अलग माध्यमों की सीमा से टकराता है, घटना कहलाता है, और जो इससे पहले माध्यम में लौटता है उसे परावर्तित कहा जाता है। इन किरणों की पारस्परिक व्यवस्था ही प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियमों को निर्धारित करती है।
शर्तें
आपतित बीम और दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लिए लंबवत रेखा के बीच के कोण, प्रकाश ऊर्जा प्रवाह की घटना के बिंदु पर बहाल, आपतन कोण कहा जाता है। एक और महत्वपूर्ण संकेतक है। यह प्रतिबिंब का कोण है। यह परावर्तित बीम और लम्बवत रेखा के बीच होता है जो इसके घटना के बिंदु पर बहाल होती है। प्रकाश कर सकते हैंकेवल एक सजातीय माध्यम में एक सीधी रेखा में प्रचारित करें। विभिन्न माध्यम अलग-अलग तरीकों से प्रकाश विकिरण को अवशोषित और प्रतिबिंबित करते हैं। परावर्तन गुणांक वह मान है जो किसी पदार्थ की परावर्तनशीलता को दर्शाता है। यह दर्शाता है कि प्रकाश विकिरण द्वारा माध्यम की सतह पर लाई गई ऊर्जा कितनी होगी जो परावर्तित विकिरण द्वारा इससे दूर ले जाया जाता है। यह गुणांक कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें से एक सबसे महत्वपूर्ण घटना कोण और विकिरण की संरचना है। प्रकाश का पूर्ण परावर्तन तब होता है जब वह परावर्तक सतह वाली वस्तुओं या पदार्थों पर पड़ता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, यह तब होता है जब किरणें कांच पर जमा चांदी और तरल पारा की पतली फिल्म से टकराती हैं। व्यवहार में प्रकाश का पूर्ण परावर्तन काफी सामान्य है।
कानून
प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियम यूक्लिड द्वारा ईसा पूर्व तीसरी शताब्दी में तैयार किए गए थे। ईसा पूर्व इ। उन सभी को प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है और हाइजेन्स के विशुद्ध रूप से ज्यामितीय सिद्धांत द्वारा आसानी से पुष्टि की जाती है। उनके अनुसार माध्यम का कोई भी बिंदु, जहां तक विक्षोभ पहुंचता है, द्वितीयक तरंगों का स्रोत होता है।
प्रकाश परावर्तन का पहला नियम: आपतित और परावर्तक किरणें, साथ ही प्रकाश पुंज की घटना के बिंदु पर बहाल मीडिया के बीच इंटरफेस की लंबवत रेखा, एक ही तल में स्थित हैं। एक समतल तरंग एक परावर्तक सतह पर गिरती है, जिसकी तरंग सतह धारियां होती हैं।
एक और नियम कहता है कि प्रकाश का परावर्तन कोण आपतन कोण के बराबर होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे परस्पर लंबवत हैंपक्ष। त्रिभुजों की समानता के सिद्धांतों के आधार पर यह निष्कर्ष निकलता है कि आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है। यह आसानी से सिद्ध किया जा सकता है कि वे बीम के आपतन बिंदु पर मीडिया के बीच इंटरफेस में बहाल लम्बवत रेखा के साथ एक ही तल में स्थित हैं। ये सबसे महत्वपूर्ण नियम प्रकाश के विपरीत दिशा के लिए भी मान्य हैं। ऊर्जा की उत्क्रमणीयता के कारण, परावर्तित पथ के साथ फैलने वाली किरण घटना के पथ के साथ परावर्तित हो जाएगी।
परावर्तक निकायों के गुण
अधिकांश वस्तुएं केवल उन पर पड़ने वाले प्रकाश विकिरण को परावर्तित करती हैं। हालांकि, वे प्रकाश का स्रोत नहीं हैं। अच्छी तरह से प्रकाशित पिंड सभी तरफ से पूरी तरह से दिखाई देते हैं, क्योंकि उनकी सतह से विकिरण अलग-अलग दिशाओं में परावर्तित और बिखरा हुआ होता है। इस घटना को फैलाना (बिखरा हुआ) प्रतिबिंब कहा जाता है। यह तब होता है जब प्रकाश किसी खुरदरी सतह से टकराता है। घटना के बिंदु पर शरीर से परावर्तित बीम का मार्ग निर्धारित करने के लिए, एक विमान खींचा जाता है जो सतह को छूता है। फिर, इसके संबंध में, किरणों और परावर्तन के कोणों का निर्माण किया जाता है।
डिफ्यूज रिफ्लेक्शन
प्रकाश ऊर्जा के विसरित (फैलाना) परावर्तन के अस्तित्व के कारण ही हम उन वस्तुओं में भेद करते हैं जो प्रकाश का उत्सर्जन करने में सक्षम नहीं हैं। यदि किरणों का प्रकीर्णन शून्य है तो कोई भी पिंड हमारे लिए बिल्कुल अदृश्य हो जाएगा।
प्रकाश ऊर्जा के विसरित परावर्तन से व्यक्ति की आंखों में परेशानी नहीं होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि सभी प्रकाश अपने मूल वातावरण में वापस नहीं आते हैं। तो बर्फ सेश्वेत पत्र से लगभग 85% विकिरण परिलक्षित होता है - 75%, लेकिन काले वेलोर से - केवल 0.5%। जब प्रकाश विभिन्न खुरदरी सतहों से परावर्तित होता है, तो किरणें एक दूसरे के सापेक्ष यादृच्छिक रूप से निर्देशित होती हैं। सतहें किस हद तक प्रकाश किरणों को परावर्तित करती हैं, इसके आधार पर उन्हें मैट या मिरर कहा जाता है। हालाँकि, ये शर्तें सापेक्ष हैं। आपतित प्रकाश के विभिन्न तरंगदैर्घ्य पर एक ही सतह स्पेक्युलर और मैट हो सकती है। एक सतह जो समान रूप से किरणों को अलग-अलग दिशाओं में बिखेरती है, उसे बिल्कुल मैट माना जाता है। हालांकि प्रकृति में व्यावहारिक रूप से ऐसी कोई वस्तु नहीं है, बिना चमकता हुआ चीनी मिट्टी के बरतन, बर्फ, ड्राइंग पेपर उनके बहुत करीब हैं।
दर्पण प्रतिबिंब
प्रकाश किरणों का स्पेक्युलर परावर्तन अन्य प्रकारों से इस मायने में भिन्न होता है कि जब ऊर्जा की किरणें एक निश्चित कोण पर चिकनी सतह पर पड़ती हैं, तो वे एक दिशा में परावर्तित होती हैं। यह घटना किसी से भी परिचित है जिसने कभी प्रकाश की किरणों के नीचे दर्पण का उपयोग किया हो। इस मामले में, यह एक परावर्तक सतह है। अन्य निकाय भी इसी श्रेणी के हैं। सभी वैकल्पिक रूप से चिकनी वस्तुओं को दर्पण (परावर्तक) सतहों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है यदि उन पर विषमताओं और अनियमितताओं का आकार 1 माइक्रोन से कम हो (प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से अधिक न हो)। ऐसी सभी सतहों के लिए, प्रकाश के परावर्तन के नियम मान्य हैं।
विभिन्न दर्पण सतहों से प्रकाश का परावर्तन
घुमावदार परावर्तक सतह वाले दर्पण (गोलाकार दर्पण) अक्सर प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाते हैं। ऐसी वस्तुएं शरीर हैंएक गोलाकार खंड के आकार का। ऐसी सतहों से प्रकाश के परावर्तन के मामले में किरणों की समानता का जोरदार उल्लंघन होता है। ऐसे दर्पण दो प्रकार के होते हैं:
• अवतल - गोले के खंड की आंतरिक सतह से प्रकाश को परावर्तित करते हैं, उन्हें संग्रह कहा जाता है, क्योंकि प्रकाश की समानांतर किरणें उनसे परावर्तन के बाद एक बिंदु पर एकत्रित होती हैं;
• उत्तल - बाहरी सतह से प्रकाश को परावर्तित करता है, जबकि समानांतर किरणें पक्षों तक बिखरी होती हैं, इसलिए उत्तल दर्पण को प्रकीर्णन कहते हैं।
प्रकाश किरणों को परावर्तित करने के विकल्प
सतह के लगभग समानांतर एक किरण घटना इसे थोड़ा स्पर्श करती है, और फिर बहुत अधिक कोण पर परावर्तित होती है। यह तब बहुत कम प्रक्षेपवक्र पर जारी रहता है, जितना संभव हो सतह के करीब। लगभग लंबवत गिरने वाली किरण एक न्यून कोण पर परावर्तित होती है। इस मामले में, पहले से परावर्तित बीम की दिशा घटना बीम के पथ के करीब होगी, जो पूरी तरह से भौतिक नियमों के अनुरूप है।
प्रकाश का अपवर्तन
परावर्तन ज्यामितीय प्रकाशिकी की अन्य घटनाओं से निकटता से संबंधित है, जैसे अपवर्तन और पूर्ण आंतरिक परावर्तन। अक्सर प्रकाश दो माध्यमों के बीच की सीमा से होकर गुजरता है। प्रकाश का अपवर्तन प्रकाशिक विकिरण की दिशा में परिवर्तन है। यह तब होता है जब यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है। प्रकाश के अपवर्तन के दो पैटर्न होते हैं:
• मीडिया के बीच की सीमा से गुजरने वाली किरण एक समतल में स्थित होती है जो सतह और घटना बीम के लंबवत से होकर गुजरती है;
•आपतन कोण और अपवर्तन संबंधित हैं।
अपवर्तन हमेशा प्रकाश के परावर्तन के साथ होता है। किरणों के परावर्तित और अपवर्तित पुंजों की ऊर्जाओं का योग आपतित पुंज की ऊर्जा के बराबर होता है। उनकी आपेक्षिक तीव्रता आपतित किरण में प्रकाश के ध्रुवण और आपतन कोण पर निर्भर करती है। कई ऑप्टिकल उपकरणों की संरचना प्रकाश अपवर्तन के नियमों पर आधारित है।
