प्रकाश को किसी भी प्रकार का प्रकाशिक विकिरण माना जाता है। दूसरे शब्दों में, ये विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, जिनकी लंबाई नैनोमीटर की इकाइयों की सीमा में होती है।
सामान्य परिभाषाएं
प्रकाशिकी की दृष्टि से, प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसे मानव आँख द्वारा माना जाता है। परिवर्तन की एक इकाई के रूप में 750 THz के निर्वात में एक क्षेत्र लेने की प्रथा है। यह स्पेक्ट्रम का लघु-तरंग दैर्ध्य किनारा है। इसकी लंबाई 400 एनएम है। जहां तक विस्तृत तरंगों की सीमा का संबंध है, 760 एनएम का एक खंड, यानी 390 THz, माप की एक इकाई के रूप में लिया जाता है।
भौतिकी में प्रकाश को दिशात्मक कणों का एक समूह माना जाता है जिसे फोटॉन कहा जाता है। निर्वात में तरंगों के वितरण का वेग स्थिर होता है। फोटॉन में एक निश्चित गति, ऊर्जा, शून्य द्रव्यमान होता है। व्यापक अर्थों में, प्रकाश दृश्यमान पराबैंगनी विकिरण है। तरंगों को भी अवरक्त किया जा सकता है।
ऑन्थोलॉजी की दृष्टि से प्रकाश अस्तित्व की शुरुआत है। ऐसा दार्शनिक और धार्मिक विद्वान कहते हैं। भूगोल में, इस शब्द का प्रयोग ग्रह के कुछ क्षेत्रों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। प्रकाश अपने आप में एक सामाजिक अवधारणा है। फिर भी, विज्ञान में इसके विशिष्ट गुण, लक्षण और नियम हैं।
प्रकृति और प्रकाश स्रोत
विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवेशित कणों के परस्पर क्रिया की प्रक्रिया में निर्मित होता है। इसके लिए इष्टतम स्थिति गर्मी होगी, जिसमें एक निरंतर स्पेक्ट्रम होता है। अधिकतम विकिरण स्रोत के तापमान पर निर्भर करता है। एक प्रक्रिया का एक बड़ा उदाहरण सूर्य है। इसका विकिरण पूरी तरह से काले शरीर के करीब है। सूर्य पर प्रकाश की प्रकृति 6000 K तक के ताप तापमान से निर्धारित होती है। वहीं, लगभग 40% विकिरण दृश्यता के भीतर होता है। अधिकतम पावर स्पेक्ट्रम 550 एनएम के करीब स्थित है।
प्रकाश स्रोत भी हो सकते हैं:
- एक स्तर से दूसरे स्तर पर संक्रमण के दौरान अणुओं और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक गोले। ऐसी प्रक्रियाएं एक रैखिक स्पेक्ट्रम प्राप्त करना संभव बनाती हैं। उदाहरण एलईडी और गैस डिस्चार्ज लैंप हैं।
- चेरेनकोव विकिरण, जो तब बनता है जब आवेशित कण प्रकाश की चरण गति से चलते हैं।
- फोटॉन मंदी की प्रक्रिया। नतीजतन, सिंक्रो- या साइक्लोट्रॉन विकिरण उत्पन्न होता है।
प्रकाश की प्रकृति को ल्यूमिनेसेंस से भी जोड़ा जा सकता है। यह कृत्रिम स्रोतों और जैविक दोनों पर लागू होता है। उदाहरण: केमिलुमिनेसेंस, जगमगाहट, स्फुरदीप्ति, आदि।
बदले में, प्रकाश स्रोतों को तापमान संकेतकों के अनुसार समूहों में विभाजित किया जाता है: ए, बी, सी, डी 65। सबसे जटिल स्पेक्ट्रम पूरी तरह से काले शरीर में देखा जाता है।
प्रकाश अभिलक्षण
मनुष्य की आंख विद्युत चुम्बकीय विकिरण को एक रंग के रूप में व्यक्तिपरक रूप से मानती है। तो, प्रकाश सफेद, पीला, लाल, हरा रंग दे सकता है। यह केवल हैदृश्य संवेदना, जो विकिरण की आवृत्ति से जुड़ी होती है, चाहे वह संरचना में वर्णक्रमीय या मोनोक्रोमैटिक हो। फोटोन को निर्वात में भी प्रचारित करने के लिए सिद्ध किया गया है। पदार्थ की अनुपस्थिति में, प्रवाह वेग 300,000 किमी/सेकेंड है। यह खोज 1970 के दशक की शुरुआत में की गई थी।
माध्यम की सीमा पर प्रकाश की एक धारा या तो परावर्तन या अपवर्तन का अनुभव करती है। प्रसार के दौरान, यह पदार्थ के माध्यम से विलुप्त हो जाता है। यह कहा जा सकता है कि माध्यम के ऑप्टिकल सूचकांकों को निर्वात और अवशोषण में वेगों के अनुपात के बराबर अपवर्तन मान की विशेषता होती है। आइसोट्रोपिक पदार्थों में, प्रवाह का प्रसार दिशा पर निर्भर नहीं करता है। यहां, अपवर्तनांक को निर्देशांक और समय द्वारा निर्धारित एक अदिश राशि द्वारा दर्शाया जाता है। अनिसोट्रोपिक माध्यम में, फोटॉन एक टेंसर के रूप में दिखाई देते हैं।
इसके अलावा, प्रकाश का ध्रुवीकरण किया जा सकता है और नहीं। पहले मामले में, परिभाषा की मुख्य मात्रा तरंग वेक्टर होगी। यदि प्रवाह ध्रुवीकृत नहीं है, तो इसमें यादृच्छिक दिशाओं में निर्देशित कणों का एक समूह होता है।
प्रकाश की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता इसकी तीव्रता है। यह शक्ति और ऊर्जा जैसी फोटोमेट्रिक मात्राओं द्वारा निर्धारित किया जाता है।
प्रकाश के मूल गुण
फोटॉन न केवल एक-दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं, बल्कि एक दिशा भी रख सकते हैं। एक विदेशी माध्यम के संपर्क के परिणामस्वरूप, प्रवाह प्रतिबिंब और अपवर्तन का अनुभव करता है। ये प्रकाश के दो मूलभूत गुण हैं। प्रतिबिंब के साथ, सब कुछ कमोबेश स्पष्ट है: यह पदार्थ के घनत्व और किरणों के आपतन कोण पर निर्भर करता है। हालांकि, अपवर्तन के साथ, स्थिति बहुत दूर हैकठिन।
शुरू करने के लिए, हम एक सरल उदाहरण पर विचार कर सकते हैं: यदि आप एक पुआल को पानी में डालते हैं, तो यह किनारे से घुमावदार और छोटा लगेगा। यह प्रकाश का अपवर्तन है, जो तरल माध्यम और वायु की सीमा पर होता है। यह प्रक्रिया पदार्थ की सीमा से गुजरने के दौरान किरणों के वितरण की दिशा से निर्धारित होती है।
जब प्रकाश की एक धारा मीडिया के बीच की सीमा को छूती है, तो इसकी तरंग दैर्ध्य में काफी बदलाव आता है। हालाँकि, प्रसार आवृत्ति समान रहती है। यदि बीम सीमा के लंबकोणीय नहीं है, तो तरंगदैर्घ्य और इसकी दिशा दोनों बदल जाएगी।
प्रकाश के कृत्रिम अपवर्तन का उपयोग अक्सर अनुसंधान उद्देश्यों (सूक्ष्मदर्शी, लेंस, मैग्निफायर) के लिए किया जाता है। बिंदु भी तरंग विशेषताओं में परिवर्तन के ऐसे स्रोतों से संबंधित हैं।
प्रकाश का वर्गीकरण
वर्तमान में कृत्रिम और प्राकृतिक प्रकाश में अंतर किया जाता है। इनमें से प्रत्येक प्रजाति को एक विशिष्ट विकिरण स्रोत द्वारा परिभाषित किया गया है।
प्राकृतिक प्रकाश एक अराजक और तेजी से बदलती दिशा के साथ आवेशित कणों का एक समूह है। ऐसा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र तीव्रता के परिवर्तनशील उतार-चढ़ाव के कारण होता है। प्राकृतिक स्रोतों में गर्म पिंड, सूर्य, ध्रुवीकृत गैसें शामिल हैं।
कृत्रिम प्रकाश निम्न प्रकार का होता है:
- स्थानीय। इसका उपयोग कार्यस्थल, रसोई क्षेत्र, दीवारों आदि में किया जाता है। ऐसी रोशनी इंटीरियर डिजाइन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
- सामान्य। यह पूरे क्षेत्र की एक समान रोशनी है। स्रोत हैं झूमर, फर्श लैंप।
- संयुक्त।कमरे की आदर्श रोशनी प्राप्त करने के लिए पहले और दूसरे प्रकार का मिश्रण।
- आपातकाल। बिजली गुल होने पर यह बेहद उपयोगी है। बिजली की आपूर्ति अक्सर बैटरियों से की जाती है।
धूप
आज यह पृथ्वी पर ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। यह कहना अतिशयोक्ति नहीं होगी कि सूर्य का प्रकाश सभी महत्वपूर्ण मामलों को प्रभावित करता है। यह एक मात्रा स्थिरांक है जो ऊर्जा को परिभाषित करता है।
पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों में लगभग 50% अवरक्त और 10% पराबैंगनी विकिरण होते हैं। अतः दृश्य प्रकाश की मात्रा केवल 40% होती है।
सौर ऊर्जा का उपयोग सिंथेटिक और प्राकृतिक प्रक्रियाओं में किया जाता है। यह प्रकाश संश्लेषण है, और रासायनिक रूपों का परिवर्तन, और ताप, और भी बहुत कुछ। सूरज की बदौलत इंसान बिजली का इस्तेमाल कर सकता है। बदले में, प्रकाश की धाराएँ बादलों से गुजरने पर सीधी और फैल सकती हैं।
तीन मुख्य कानून
प्राचीन काल से वैज्ञानिक ज्यामितीय प्रकाशिकी का अध्ययन करते रहे हैं। आज प्रकाश के निम्नलिखित नियम मौलिक हैं:
- वितरण का नियम। इसमें कहा गया है कि एक समांगी प्रकाशिक माध्यम में प्रकाश एक सीधी रेखा में वितरित होगा।
- अपवर्तन का नियम। दो माध्यमों की सीमा पर आपतित प्रकाश की किरण और प्रतिच्छेदन बिंदु से उसका प्रक्षेपण एक ही तल पर होता है। यह संपर्क के बिंदु तक कम किए गए लंबवत पर भी लागू होता है। इस स्थिति में, आपतन कोणों और अपवर्तन कोणों की ज्याओं का अनुपात मान होगास्थिर.
- प्रतिबिंब का नियम। प्रकाश की किरण मीडिया की सीमा पर उतरती है और उसका प्रक्षेपण एक ही तल पर होता है। इस मामले में, परावर्तन और आपतन कोण बराबर होते हैं।
प्रकाश धारणा
किसी व्यक्ति की आंखों की विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ बातचीत करने की क्षमता के कारण आसपास की दुनिया दिखाई देती है। प्रकाश को रेटिना रिसेप्टर्स द्वारा माना जाता है, जो आवेशित कणों की वर्णक्रमीय श्रेणी का पता लगा सकता है और प्रतिक्रिया कर सकता है।
एक व्यक्ति की आंख में 2 प्रकार की संवेदनशील कोशिकाएं होती हैं: शंकु और छड़। पहले उच्च स्तर की रोशनी के साथ दिन में दृष्टि के तंत्र का निर्धारण करते हैं। छड़ें विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं। वे एक व्यक्ति को रात में देखने की अनुमति देते हैं।
प्रकाश के दृश्य रंग तरंगदैर्घ्य और उसकी दिशा से निर्धारित होते हैं।
