प्रकाश परावर्तनाचे नियम आणि त्यांच्या शोधाचा इतिहास
प्रकाशाच्या परावर्तनाचा नियम निरीक्षणे आणि प्रयोगांद्वारे शोधला गेला. अर्थात, हे सैद्धांतिकदृष्ट्या साधित केले जाऊ शकते, परंतु आता वापरल्या जाणार्या सर्व तत्त्वांची व्याख्या आणि सरावाने सिद्ध केली गेली आहे. या घटनेची मुख्य वैशिष्ट्ये जाणून घेतल्याने प्रकाश नियोजन आणि उपकरणे निवडण्यात मदत होते. हे तत्त्व इतर क्षेत्रांमध्ये देखील कार्य करते - रेडिओ लहरी, क्ष-किरण इ. प्रतिबिंबात तंतोतंत समान वागणे.
प्रकाशाचे प्रतिबिंब आणि त्याचे प्रकार, यंत्रणा काय आहे
हा कायदा खालीलप्रमाणे तयार केला आहे: घटना आणि परावर्तित किरण एकाच समतलात असतात, परावर्तित पृष्ठभागाला लंब असतात, जे घटनेच्या बिंदूपासून उद्भवतात. घटनांचा कोन परावर्तनाच्या कोनाइतका असतो.
थोडक्यात, प्रतिबिंब ही एक भौतिक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये बीम, कण किंवा रेडिएशन विमानाशी संवाद साधतात. दोन माध्यमांच्या सीमेवर लहरींची दिशा बदलते, कारण त्यांचे गुणधर्म भिन्न असतात.परावर्तित प्रकाश नेहमी ज्या माध्यमातून आला होता त्या माध्यमाकडे परत येतो. बहुतेकदा प्रतिबिंब दरम्यान, लाटांच्या अपवर्तनाची घटना देखील दिसून येते.
मिरर प्रतिबिंब
या प्रकरणात, परावर्तित आणि घटना किरणांमध्ये स्पष्ट संबंध आहे, हे या विविधतेचे मुख्य वैशिष्ट्य आहे. मिररिंगसाठी विशिष्ट अनेक मुख्य मुद्दे आहेत:
- परावर्तित किरण नेहमी एका समतलात असतो जो आपत्कालीन किरणांमधून जातो आणि सामान्य परावर्तित पृष्ठभागावर असतो, ज्याची घटना बिंदूवर पुनर्रचना केली जाते.
- घटनेचा कोन प्रकाश किरणाच्या परावर्तनाच्या कोनाइतका असतो.
- परावर्तित बीमची वैशिष्ट्ये बीम बीमच्या ध्रुवीकरण आणि त्याच्या घटनांच्या कोनाच्या प्रमाणात आहेत. तसेच, सूचक दोन वातावरणाच्या वैशिष्ट्यांमुळे प्रभावित होतो.
या प्रकरणात, अपवर्तक निर्देशांक विमानाच्या गुणधर्मांवर आणि प्रकाशाच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतात. जेथे गुळगुळीत पृष्ठभाग आहेत तेथे हे प्रतिबिंब आढळू शकते. परंतु भिन्न वातावरणासाठी, परिस्थिती आणि तत्त्वे बदलू शकतात.
एकूण अंतर्गत प्रतिबिंब
ध्वनी आणि विद्युत चुंबकीय लहरींसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण. जेथे दोन वातावरण एकत्र येतात त्या ठिकाणी उद्भवते. या प्रकरणात, लाटा अशा माध्यमातून पडल्या पाहिजेत ज्यामध्ये प्रसार वेग कमी असेल. प्रकाशाच्या संदर्भात, आपण असे म्हणू शकतो की या प्रकरणात अपवर्तक निर्देशांक मोठ्या प्रमाणात वाढतात.
प्रकाश किरणाच्या घटनांचा कोन अपवर्तनाच्या कोनावर परिणाम करतो. त्याचे मूल्य वाढल्याने, परावर्तित किरणांची तीव्रता वाढते आणि अपवर्तित किरण कमी होतात.जेव्हा विशिष्ट गंभीर मूल्य गाठले जाते, तेव्हा अपवर्तक निर्देशांक शून्यावर कमी होतात, ज्यामुळे किरणांचे एकूण परावर्तन होते.
वेगवेगळ्या माध्यमांसाठी गंभीर कोन वैयक्तिकरित्या मोजला जातो.
प्रकाशाचे पसरलेले परावर्तन
हा पर्याय या वस्तुस्थितीद्वारे दर्शविला जातो की जेव्हा तो असमान पृष्ठभागावर आदळतो तेव्हा किरण वेगवेगळ्या दिशांनी परावर्तित होतात. परावर्तित प्रकाश फक्त विखुरतो आणि यामुळेच तुम्ही तुमचे प्रतिबिंब असमान किंवा मॅट पृष्ठभागावर पाहू शकत नाही. जेव्हा अनियमितता तरंगलांबीएवढी किंवा जास्त असते तेव्हा किरणांच्या प्रसाराची घटना दिसून येते.
या प्रकरणात, एक आणि समान समतल प्रकाश किंवा अल्ट्राव्हायोलेटसाठी डिफ्यूजली परावर्तित असू शकते, परंतु त्याच वेळी इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम चांगले प्रतिबिंबित करते. हे सर्व लाटांच्या वैशिष्ट्यांवर आणि पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते.
उलट प्रतिबिंब
जेव्हा किरण, लाटा किंवा इतर कण परत परावर्तित होतात, म्हणजेच स्त्रोताकडे जातात तेव्हा ही घटना दिसून येते. ही मालमत्ता खगोलशास्त्र, नैसर्गिक विज्ञान, औषध, छायाचित्रण आणि इतर क्षेत्रांमध्ये वापरली जाऊ शकते. दुर्बिणीतील बहिर्वक्र भिंगांच्या प्रणालीमुळे, उघड्या डोळ्यांना न दिसणारा ताऱ्यांचा प्रकाश पाहणे शक्य होते.
प्रकाश स्त्रोताकडे परत येण्यासाठी काही विशिष्ट परिस्थिती निर्माण करणे महत्वाचे आहे, हे बहुतेकदा प्रकाशिकी आणि किरणांच्या बीमच्या दिशेने प्राप्त केले जाते. उदाहरणार्थ, अल्ट्रासाऊंड अभ्यासामध्ये हे तत्त्व वापरले जाते, परावर्तित अल्ट्रासोनिक लाटांबद्दल धन्यवाद, अभ्यासाखाली असलेल्या अवयवाची प्रतिमा मॉनिटरवर प्रदर्शित केली जाते.
परावर्तनाच्या नियमांच्या शोधाचा इतिहास
ही घटना बर्याच काळापासून ज्ञात आहे.प्रथमच, प्रकाशाच्या परावर्तनाचा उल्लेख "काटोप्ट्रिक" या कामात करण्यात आला होता, जो 200 ईसापूर्व आहे. आणि प्राचीन ग्रीक विद्वान युक्लिड यांनी लिहिलेले. पहिले प्रयोग सोपे होते, म्हणून त्या वेळी कोणताही सैद्धांतिक आधार दिसला नाही, परंतु त्यानेच ही घटना शोधली. या प्रकरणात, मिरर पृष्ठभागांसाठी फर्मॅटचे तत्त्व वापरले गेले.
फ्रेस्नेल सूत्रे
ऑगस्टे फ्रेस्नेल हे फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ होते ज्यांनी अनेक सूत्रे विकसित केली जी आजपर्यंत मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. ते परावर्तित आणि अपवर्तित इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींची तीव्रता आणि मोठेपणा मोजण्यासाठी वापरले जातात. त्याच वेळी, त्यांनी भिन्न अपवर्तक मूल्यांसह दोन माध्यमांमधील स्पष्ट सीमा पार करणे आवश्यक आहे.
फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञाच्या सूत्रांशी जुळणाऱ्या सर्व घटनांना फ्रेस्नेल रिफ्लेक्शन म्हणतात. परंतु हे लक्षात ठेवले पाहिजे की व्युत्पन्न केलेले सर्व कायदे केवळ तेव्हाच वैध असतात जेव्हा माध्यम समस्थानिक असतात आणि त्यांच्यातील सीमा स्पष्ट असते. या प्रकरणात, घटनांचा कोन नेहमी परावर्तनाच्या कोनाइतका असतो आणि अपवर्तनाचे मूल्य स्नेलच्या नियमानुसार ठरवले जाते.
हे महत्वाचे आहे की जेव्हा प्रकाश सपाट पृष्ठभागावर पडतो तेव्हा दोन प्रकारचे ध्रुवीकरण असू शकते:
- पी-ध्रुवीकरण हे या वस्तुस्थितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे की इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचा वेक्टर घटनांच्या प्लेनमध्ये असतो.
- s-ध्रुवीकरण पहिल्या प्रकारापेक्षा वेगळे आहे ज्यामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह तीव्रता वेक्टर ज्या विमानात घटना आणि परावर्तित बीम दोन्ही असतात त्या विमानाला लंब स्थित असतो.
भिन्न ध्रुवीकरण असलेल्या परिस्थितीसाठी सूत्रे भिन्न आहेत.हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की ध्रुवीकरण बीमच्या वैशिष्ट्यांवर परिणाम करते आणि ते वेगवेगळ्या प्रकारे प्रतिबिंबित होते. जेव्हा प्रकाश एका विशिष्ट कोनात पडतो तेव्हा परावर्तित बीम पूर्णपणे ध्रुवीकरण होऊ शकतो. या कोनाला ब्रूस्टर कोन म्हणतात, ते इंटरफेसमधील माध्यमांच्या अपवर्तन वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते.
तसे! परावर्तित बीम नेहमी ध्रुवीकृत असतो, जरी घटना प्रकाश अध्रुवीकृत असला तरीही.
Huygens तत्त्व
ह्युजेन्स हे डच भौतिकशास्त्रज्ञ आहेत ज्यांनी तत्त्वे तयार करण्यात यश मिळवले ज्यामुळे कोणत्याही निसर्गाच्या लहरींचे वर्णन करणे शक्य होते. त्याच्या मदतीने ते बहुतेकदा प्रतिबिंब आणि दोन्हीचे नियम सिद्ध करतात प्रकाशाच्या अपवर्तनाचा नियम.
या प्रकरणात, प्रकाश सपाट आकाराची लाट समजला जातो, म्हणजेच सर्व तरंग पृष्ठभाग सपाट असतात. या प्रकरणात, तरंग पृष्ठभाग समान टप्प्यात दोलनांसह बिंदूंचा एक संच आहे.
शब्दरचना अशी आहे: कोणताही बिंदू ज्यावर विचलित झाला आहे तो गोलाकार लहरींचा स्रोत बनतो.
व्हिडिओमध्ये, ग्राफिक्स आणि अॅनिमेशनचा वापर करून इयत्ता 8वीतील भौतिकशास्त्राचा नियम अतिशय सोप्या शब्दात समजावून सांगितला आहे.
फेडोरोव्हची शिफ्ट
त्याला फेडोरोव्ह-एम्बर प्रभाव देखील म्हणतात. या प्रकरणात, एकूण अंतर्गत परावर्तनासह प्रकाश बीमचे विस्थापन होते. या प्रकरणात, शिफ्ट क्षुल्लक आहे, ती नेहमीच तरंगलांबीपेक्षा कमी असते. या विस्थापनामुळे, परावर्तित किरण घटना किरण सारख्याच समतल भागात राहत नाही, जे प्रकाश परावर्तनाच्या नियमाच्या विरोधात जाते.
वैज्ञानिक शोधाचा डिप्लोमा F.I ला देण्यात आला. फेडोरोव्ह 1980 मध्ये.
किरणांचे पार्श्व विस्थापन 1955 मध्ये एका सोव्हिएत शास्त्रज्ञाने गणितीय गणनेमुळे सिद्ध केले होते. या प्रभावाच्या प्रायोगिक पुष्टीकरणासाठी, फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ अंबरने थोड्या वेळाने ते केले.
कायद्याचा व्यवहारात वापर
विचाराधीन कायदा दिसते त्यापेक्षा जास्त सामान्य आहे. हे तत्त्व विविध क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते:
- आरसा सर्वात सोपे उदाहरण आहे. ही एक गुळगुळीत पृष्ठभाग आहे जी प्रकाश आणि इतर प्रकारचे रेडिएशन चांगल्या प्रकारे प्रतिबिंबित करते. दोन्ही सपाट आवृत्त्या आणि इतर आकारांचे घटक वापरले जातात, उदाहरणार्थ, गोलाकार पृष्ठभाग वस्तूंना दूर हलवण्याची परवानगी देतात, ज्यामुळे त्यांना कारमधील मागील-दृश्य मिरर म्हणून अपरिहार्य बनते.
- विविध ऑप्टिकल उपकरणे विचारात घेतलेल्या तत्त्वांमुळे देखील कार्य करते. यामध्ये सर्वत्र आढळणाऱ्या चष्म्यांपासून ते बहिर्गोल लेन्स असलेल्या शक्तिशाली दुर्बिणीपर्यंत किंवा औषध आणि जीवशास्त्रात वापरल्या जाणार्या सूक्ष्मदर्शकांपर्यंत सर्व गोष्टींचा समावेश आहे.
- अल्ट्रासाऊंड उपकरणे समान तत्त्व देखील वापरा. अल्ट्रासाऊंड उपकरणे अचूक परीक्षांना परवानगी देतात. क्ष-किरण समान तत्त्वांनुसार प्रसारित होतात.
- मायक्रोवेव्ह ओव्हन - व्यवहारात प्रश्नात असलेल्या कायद्याच्या वापराचे आणखी एक उदाहरण. यामध्ये इन्फ्रारेड रेडिएशनमुळे चालणारी सर्व उपकरणे देखील समाविष्ट आहेत (उदाहरणार्थ, नाईट व्हिजन डिव्हाइसेस).
- अवतल आरसे फ्लॅशलाइट्स आणि दिवे कार्यक्षमतेत वाढ करण्यास अनुमती द्या. या प्रकरणात, मिरर घटक वापरल्याशिवाय प्रकाश बल्बची शक्ती खूपच कमी असू शकते.
तसे! प्रकाशाच्या परावर्तनातून आपल्याला चंद्र आणि तारे दिसतात.
प्रकाशाच्या परावर्तनाचा नियम अनेक नैसर्गिक घटनांचे स्पष्टीकरण देतो आणि त्याच्या वैशिष्ट्यांच्या ज्ञानामुळे आपल्या काळात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे उपकरणे तयार करणे शक्य झाले.