ऑप्टिक्स अपूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के लिए महत्वपूर्ण कोण समझना
ऑप्टिक्स - कुल आंतरिक परावर्तन के लिए महत्वपूर्ण कोण
कुल आंतरिक परावर्तन को समझना
समुद्र में ऐसा दृश्य, जहाँ प्रकाश पूरी तरह से माध्यम में वापस लौटता है और अपवर्तन नहीं होता, उसे पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहा जाता है। कुल आंतरिक परावर्तन (TIR).
TIR के दिल में एक दिलचस्प अवधारणा है जिसे कहा जाता है आवश्यक कोणगंभीर कोण वह न्यूनतम कोण होता है जिसमें कुल आंतरिक परावर्तन होता है। अब, चलिए इसके पीछे की विज्ञान में गहराई से उतारते हैं।
सम kriṭिकल एंगल को सरल शब्दों में समझाया गया
आवश्यक कोण को प्रकाश अपवर्तन के सिद्धांतों के माध्यम से समझा जा सकता है, जो स्नेल के नियम द्वारा शासित होता है। जब प्रकाश एक अधिक घनत्व वाले माध्यम (जैसे जल) से एक कम घनत्व वाले माध्यम (जैसे वायु) की ओर यात्रा करता है, तो यह सामान्य से दूर मुड़ता है। जब आगमन कोण बढ़ता है, तो अपवर्तित किरण सामान्य से और दूर मुड़ती है। जब यह कोण एक निश्चित बिंदु तक पहुँचता है, तो अपवर्तित किरण दोनों माध्यमों की सीमा के साथ समांतर हो जाती है। इस विशेष कोण को कहा जाता है आवश्यक कोणक्रिटिकल कोण से अधिक कोई भी कोण पूर्ण आंतरिक परावर्तन की ओर ले जाता है।
महत्वपूर्ण कोण के लिए सूत्र
स्नेल का नियम दो माध्यमों के अपवर्तनांक और अनुप्रवर्तन के कोणों के बीच संबंध को परिभाषित करता है:
n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)कहाँ:
- n1: घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तकांक
- θ1: अपतित कोण
- n2: कम घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तनांक
- θ2: प्रतिबिंब का कोण
महत्वपूर्ण कोण पर (θc), विचलन कोण θ2 पार्श्व पर पेश किया गया कि परावर्तित किरण सीमा के माध्यम से खिसकती है, जिससे यह 90 डिग्री हो जाती है। इसे स्नेल के नियम में प्रतिस्थापित करने से हमें मिलता है:
n1 * sin(θc) = n2 * sin(90°)क्योंकि sin(90°) = 1यह सूत्र सरल हो जाता है:
sin(θc) = n2 / n1या एक आसान-से-उपयोग करने वाले रूप में:
θc = arcsin(n2 / n1)पैरामीटर उपयोग:
n1:घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तनांक (आकृति रहित)n2:कम घने माध्यम का अपवर्तनांक (आयामहीन)
क्रिटिकल एंगिल की गणना के उदाहरण
उदाहरण 1: पानी हवा इंटरफ़ेस
पानी (n1 = 1.33) से हवा (n2 = 1.00) में प्रकाश के यात्रा के मामले पर ध्यान देते हैं। सूत्र का उपयोग करते हुए:
θc = arcsin(1.00 / 1.33)इसकी गणना करने से यह मिलता है:
θc ≈ 48.75°
इसका मतलब है कि 48.75° से अधिक कोण पर गिरने वाले किसी भी प्रकाश को पानी-हवा की सीमा पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सामना करना पड़ेगा।
उदाहरण 2: कांच से हवा का इंटरफेस
कांच (n1 = 1.5) से हवा (n2 = 1.00) की ओर यात्रा कर रहे प्रकाश पर विचार करें:
θc = arcsin(1.00 / 1.5)इसकी गणना करने से यह मिलता है:
θc ≈ 41.81°
ग्लास से हवा में प्रकाश का संचलन 41.81° से अधिक के प्रवेश कोणों पर पूरी तरह से आंतरिक परावर्तित होगा।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न खंड
आवश्यक कोण का महत्व क्या है?
महत्वपूर्ण कोण ऑप्टिक्स में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए शर्त निर्धारित करता है, जो फाइबर ऑप्टिक्स, दूरबीनों और कुछ ऑप्टिकल उपकरणों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
क्या कुल आंतरिक परावर्तन तब हो सकता है जब प्रकाश कम घनत्व वाले माध्यम से अधिक घनत्व वाले माध्यम में चलता है?
नहीं, कुल आंतरिक परावर्तन तब ही हो सकता है जब प्रकाश एक घनी माध्यम से एक कम घनी माध्यम में यात्रा करता है।
यदि घटना कोण बिल्कुल महत्वपूर्ण कोण के बराबर हो, तो प्रकाश की किरण सतह पर प्रविष्ट नहीं होगी, बल्कि वह सतह के साथ समानांतर हो जाएगी। इसे "रेफ्रेक्शन" की बजाय "रिफ्लेक्शन" कहा जाता है, और यह स्थिति "सामान्य रूप से तुल्यकालिक रिफ्लेक्शन" के रूप में जानी जाती है।
यदि विकर्ण कोण ठीक ठीक महत्वपूर्ण कोण के बराबर है, तो परावर्तित प्रकाश रेखा दोनों माध्यमों की सीमा के साथ यात्रा करेगी।
निष्कर्ष
आलिंगन कोण को समझना प्रकाशिकी के अध्ययन में महत्वपूर्ण है। सूत्र का उपयोग करके θc = arcsin(n2 / n1) और यदि संबंधित दो माध्यमों के अपवर्तनांक को जाना जाए, तो यह निर्धारित किया जा सकता है कि वह कोण क्या है जिसके पार कुल आंतरिक परावर्तन होगा। यह घटना न केवल रोमांचक है बल्कि बेहद व्यावहारिक भी है, जो फाइबर ऑप्टिक्स और विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों में प्रौद्योगिकी का आधार है।
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