ऑप्टिक्स अपूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के लिए महत्वपूर्ण कोण समझना
ऑप्टिक्स-टोटल-आंतरिक-परावर्तन-के-लिए-क्रिटिकल-एंगल
टोटल-आंतरिक-परावर्तन-को-समझना
कल्पना-करें-कि-आप-एक-धूप-वाले-दिन-स्विमिंग-पूल-के-किनारे-पर-हैं।-आप-पानी-के-पास-चेहरा-लाते-हैं-और-एक-कोण-पर-झाँकते-हैं।-आप-देखते-हैं-कि-एक-निश्चित-कोण-पर,-आप-पानी-के-बाहर-लगभग-कुछ-भी-नहीं-देख-सकते;-यह-लगभग-एक-दर्पण-जैसा-दिखता-है।-यह-घटना,-जहां-प्रकाश-अपवर्तन-के-बजाय-पूरी-तरह-से-माध्यम-में-वापस-उछलता-है,-को-टोटल-आंतरिक-परावर्तन-(TIR)-के-रूप-में-जाना-जाता-है।
TIR-के-मूल-में-एक-दिलचस्प-अवधारणा-निहित-है-जिसे-क्रिटिकल-एंगल-कहा-जाता-है।-क्रिटिकल-एंगल-वह-न्यूनतम-आपतन-कोण-है-जिस-पर-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-होता-है।-अब,-आइए-इसके-पीछे-के-विज्ञान-में-गोता-लगाएँ।
सरल-शब्दों-में-क्रिटिकल-एंगल-समझाया-गया
क्रिटिकल-एंगल-को-स्नेल-के-नियम-द्वारा-संचालित-प्रकाश-अपवर्तन-के-सिद्धांतों-का-उपयोग-करके-समझा-जा-सकता-है।-जब-प्रकाश-घने-माध्यम-(जैसे-पानी)-से-कम-घने-माध्यम-(जैसे-हवा)-में-यात्रा-करता-है,-तो-यह-सामान्य-से-दूर-झुकता-है।-जैसे-जैसे-आपतन-का-कोण-बढ़ता-है,-अपवर्तित-किरण-सामान्य-से-और-दूर-झुकती-है।-जब-यह-कोण-एक-निश्चित-बिंदु-पर-पहुँचता-है,-तो-अपवर्तित-किरण-दोनों-माध्यमों-की-सीमा-के-साथ-चलती-है।-इस-विशिष्ट-कोण-को-क्रिटिकल-एंगल-कहा-जाता-है।-क्रिटिकल-एंगल-से-बड़ा-कोण-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-की-ओर-ले-जाता-है।
क्रिटिकल-एंगल-का-सूत्र
स्नेल-का-नियम-आपतन-और-अपवर्तन-के-कोणों-और-दो-माध्यमों-के-अपवर्तन-सूचकांकों-के-बीच-संबंध-को-परिभाषित-करता-है:
n1-*-sin(θ1)-=-n2-*-sin(θ2)
जहाँ:
- n1:-घने-माध्यम-का-अपवर्तनांक
- θ1:-आपतन-का-कोण
- n2:-कम-घने-माध्यम-का-अपवर्तनांक
- θ2:-अपवर्तन-का-कोण
क्रिटिकल-एंगल-(θc)-पर,-अपवर्तन-का-कोण-θ2-90-डिग्री-हो-जाता-है-क्योंकि-अपवर्तित-किरण-सीमा-के-साथ-चलती-है।-इसे-स्नेल-के-नियम-में-प्रतिस्थापित-करने-पर-हमें-मिलता-है:
n1-*-sin(θc)-=-n2-*-sin(90°)
चूंकि-sin(90°)-=-1,-सूत्र-सरल-हो-जाता-है:
sin(θc)-=-n2-/-n1
या-उपयोग-में-आसान-रूप-में:
θc-=-arcsin(n2-/-n1)
पैरामीटर-उपयोग:
n1:-घने-माध्यम-का-अपवर्तनांक-(बिना-आयाम)n2:-कम-घने-माध्यम-का-अपवर्तनांक-(बिना-आयाम)
क्रिटिकल-एंगल-की-गणना-के-उदाहरण
उदाहरण-1:-जल-से-वायु-इंटरफेस
चलो-पानी-(n1-=-1.33)-से-हवा-(n2-=-1.00)-की-यात्रा-करने-वाली-प्रकाश-की-स्थिति-लेते-हैं।-सूत्र-का-उपयोग-करके:
θc-=-arcsin(1.00-/-1.33)
इसकी-गणना-करने-पर:
θc-≈-48.75°
इसका-मतलब-है-कि-48.75°-से-अधिक-आपतन-कोण-पर,-पानी-हवा-सीमा-पर-प्रकाश-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-करेगा।
उदाहरण-2:-काँच-से-वायु-इंटरफेस
ग्लास-(n1-=-1.5)-से-हवा-(n2-=-1.00)-की-यात्रा-करने-वाली-प्रकाश-पर-विचार-करें:
θc-=-arcsin(1.00-/-1.5)
इसकी-गणना-करने-पर:
θc-≈-41.81°
ग्लास-से-हवा-में-जाने-वाला-प्रकाश-41.81°-से-अधिक-आपतन-कोण-पर-पूरी-तरह-से-आंतरिक-रूप-से-परावर्तित-होगा।
FAQ-सेक्शन
क्रिटिकल-एंगल-का-महत्व-क्या-है?
क्रिटिकल-एंगल-ऑप्टिक्स-में-महत्वपूर्ण-है-क्योंकि-यह-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-की-स्थिति-को-निर्धारित-करता-है,-जो-फाइबर-ऑप्टिक्स,-दूरबीन-और-कुछ-ऑप्टिकल-उपकरणों-जैसे-विभिन्न-अनुप्रयोगों-के-लिए-महत्वपूर्ण-है।
क्या-जब-प्रकाश-कम-घने-माध्यम-से-घने-माध्यम-में-यात्रा-करता-है-तो-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-हो-सकता-है?
नहीं,-पूर्ण-आंतरिक-परावर्तन-केवल-तब-हो-सकता-है-जब-प्रकाश-घने-माध्यम-से-कम-घने-माध्यम-में-यात्रा-करता-है।
क्या-होता-है-अगर-आपतन-कोण-बिल्कुल-क्रिटिकल-एंगल-के-बराबर-हो?
यदि-आपतन-कोण-बिल्कुल-क्रिटिकल-एंगल-के-बराबर-है,-तो-अपवर्तित-प्रकाश-किरण-दोनों-माध्यमों-की-सीमा-के-साथ-यात्रा-करेगी।
निष्कर्ष
ऑप्टिक्स-के-अध्ययन-में-क्रिटिकल-एंगल-को-समझना-महत्वपूर्ण-है।-फार्मूला-θc-=-arcsin(n2-/-n1)-का-उपयोग-करके-और-प्रश्न-में-दो-माध्यमों-के-अपवर्तनांक-को-जानकर,-कोई भी उस कोण को निर्धारित कर सकता है जिसके परे पूर्ण आंतरिक परावर्तन होगा। यह घटना न केवल आकर्षक है बल्कि व्यावहारिक भी है, जो फाइबर ऑप्टिक्स और विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों में तकनीक को रेखांकित करती है।
Tags: आप्टिक्स, भौतिक विज्ञान, प्रकाश