प्रकाश का अपवर्तन और इसके नियम क्या हैं?

प्रकाश का अपवर्तन एक रोचक घटना है जिसमें प्रकाश की किरणें एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरते हुए अपनी दिशा बदल देती हैं.

इस लेख में हम प्रकाश का अपवर्तन और इसके नियम क्या हैं? तथा हमारे दैनिक जीवन में इसके प्रभावों का विस्तार से अध्ययन करेंगे, हम यह भी जानेंगे कि अपवर्तनांक क्या है और यह कैसे मापा जाता है.

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प्रकाश का अपवर्तन क्या है

प्रकाश का अपवर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की किरण जब एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करती है, तो अपनी दिशा बदल देती है, यह परिवर्तन इसलिए होता है क्योंकि प्रकाश की चाल विभिन्न माध्यमों में भिन्न होती है.

उदाहरण के लिए - जब एक पेंसिल को पानी के गिलास में डालते हैं, तो पेंसिल टूटी हुई दिखाई देती है, यह प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता हैै.

प्रकाश के अपवर्तन का नियम

प्रकाश का अपवर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की किरण जब एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में प्रवेश करती है, तो अपनी दिशा बदल देती है, यह परिवर्तन इसलिए होता है क्योंकि प्रकाश की चाल विभिन्न पारदर्शी माध्यमों में भिन्न होती है, अपवर्तन के दो मुख्य नियम हैं.

1. आपतित किरण, अपवर्तित किरण और अभिलंब सभी एक ही तल में होते हैं.

2. आपतित कोण की ज्या और अपवर्तित कोण की ज्या का अनुपात एक नियतांक होता है, जिसे अपवर्तनांक कहते हैं.

इसे निम्नलिखित सूत्र से दर्शाया जाता है: अपवर्तनांक (n) = sin i / sin r जहाँ, i = आपतित कोण, r = अपवर्तित कोण

अपवर्तन के कारण ही हमें पेंसिल पानी में मुड़ी हुई दिखाई देती है, प्रिज्म से प्रकाश के विभिन्न रंगों में बिखरने जैसी घटनाएँ होती हैं और लेंसों का उपयोग करके हम वस्तुओं को आवर्धित या छोटा कर सकते हैं.

प्रकाश के अपवर्तन के कारण होने वाली घटनाएँ

प्रकाश का अपवर्तन एक रोचक घटना है जो हमारे दैनिक जीवन में कई जगह देखने को मिलती है, जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है, तो उसकी दिशा बदल जाती है, इसी घटना को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं, आइए कुछ उदाहरणों के माध्यम से समझते हैं कि प्रकाश का अपवर्तन हमारे जीवन को कैसे प्रभावित करता है.

एक गिलास पानी में डूबा हुआ चम्मच मुड़ा हुआ दिखाई देता है - जब हम एक गिलास पानी में एक चम्मच डालते हैं तो चम्मच का डूबा हुआ हिस्सा मुड़ा हुआ दिखाई देता है, यह प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, जब प्रकाश हवा से पानी में प्रवेश करता है तो उसकी दिशा बदल जाती है जिसके कारण हमें चम्मच मुड़ा हुआ दिखाई देता हैै.

तारों का टिमटिमाना - रात के समय तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं, यह भी प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, पृथ्वी के वायुमंडल में विभिन्न तापमान और घनत्व की परतें होती हैं, जब तारों का प्रकाश इन परतों से होकर गुजरता है तो उसकी दिशा बार-बार बदलती रहती है जिसके कारण तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं.

सूर्योदय से पहले और सूर्यास्त के बाद सूर्य दिखाई देना - सूर्योदय से कुछ मिनट पहले और सूर्यास्त के कुछ मिनट बाद तक हम सूर्य को क्षितिज से थोड़ा ऊपर उठा हुआ देखते हैं, यह भी प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, जब सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है तो उसकी दिशा बदल जाती है जिसके कारण हमें सूर्य थोड़ा ऊपर उठा हुआ दिखाई देता हैै.

लेंस - चश्मे, कैमरे और दूरबीन आदि में लेंस का उपयोग किया जाता है, लेंस प्रकाश के अपवर्तन के सिद्धांत पर काम करते हैं, लेंस प्रकाश की किरणों को इस तरह से मोड़ते हैं कि हम वस्तुओं को स्पष्ट रूप से देख पाते हैंं.

इंद्रधनुष - बारिश के बाद आसमान में इंद्रधनुष बनता है, यह भी प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, जब सूर्य का प्रकाश पानी की बूंदों से होकर गुजरता है तो वह सात रंगों में विभाजित हो जाता है जिसके कारण हमें इंद्रधनुष दिखाई देता हैै.

पानी में रखा सिक्का ऊपर उठा हुआ दिखाई देना - जब हम एक गिलास पानी में एक सिक्का डालते हैं तो सिक्का हमें ऊपर उठा हुआ दिखाई देता है, यह भी प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, जब प्रकाश हवा से पानी में प्रवेश करता है तो उसकी दिशा बदल जाती है जिसके कारण हमें सिक्का ऊपर उठा हुआ दिखाई देता है.

ये तो कुछ उदाहरण थे, प्रकाश के अपवर्तन के कारण होने वाली कई अन्य घटनाएँ भी हैं.

प्रकाश के अपवर्तन को प्रभावित करने वाले कारक

प्रकाश का अपवर्तन एक महत्वपूर्ण प्रकाशिक घटना है जिसमें प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरते समय अपनी दिशा बदल देता है, यह घटना विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है.

1. माध्यमों का अपवर्तनांक - किसी माध्यम में प्रकाश का झुकना (अपवर्तन) उस माध्यम के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है, अपवर्तनांक, माध्यम में प्रकाश की गति और उसकी प्रकृति पर निर्भर करने वाली एक भौतिक राशि है, जब प्रकाश कम सघन माध्यम से अधिक सघन माध्यम में जाता है, तो वह अभिलंब की ओर झुकता है, जबकि अधिक सघन माध्यम से कम सघन माध्यम में जाने पर वह अभिलंब से दूर हटता है.

2. आपतन कोण - आपतन कोण वह कोण है जो आपतित किरण और अभिलंब के बीच बनता है, आपतन कोण बढ़ने के साथ अपवर्तन कोण भी बढ़ता है, लेकिन एक सीमा तक, जब आपतन कोण का मान क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है, तो पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है.

3. तरंगदैर्ध्य - विभिन्न रंगों का प्रकाश अलग-अलग तरंगदैर्ध्य का होता है, विभिन्न तरंगदैर्ध्य का प्रकाश विभिन्न माध्यमों में अलग-अलग गति से चलता है, जिसके कारण विभिन्न रंगों का प्रकाश अलग-अलग कोणों पर अपवर्तित होता है, इसी कारण से प्रिज्म में गुजरने पर श्वेत प्रकाश अपने घटक रंगों में विभाजित हो जाता हैै.

4. तापमान - तापमान में परिवर्तन माध्यम के घनत्व को प्रभावित करता है, जो अपवर्तनांक को प्रभावित करता है, सामान्यतः, तापमान बढ़ने के साथ माध्यम का घनत्व कम होता है और अपवर्तनांक भी कम होता हैै.

5. माध्यम की प्रकृति - विभिन्न माध्यमों के अपवर्तनांक अलग-अलग होते हैं, उदाहरण के लिए, कांच का अपवर्तनांक पानी के अपवर्तनांक से अधिक होता है.

अपवर्तनांक क्या है?

जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है, तो उसकी दिशा बदल जाती है, इस घटना को अपवर्तन कहते हैं, अपवर्तनांक, एक माध्यम की इस क्षमता का माप है कि वह प्रकाश की दिशा को कितना बदल सकता है, यह एक अदिश राशि है और इसका कोई मात्रक नहीं होता.

अपवर्तनांक का सूत्र

किसी माध्यम का अपवर्तनांक (n) = शून्य में प्रकाश की चाल (c) / उस माध्यम में प्रकाश की चाल (v)

जहां:

• n - अपवर्तनांक
• c - शून्य में प्रकाश की चाल (लगभग 3 x 10^8 मीटर/सेकंड)
• v - उस माध्यम में प्रकाश की चाल 

उदाहरण के लिए - पानी का अपवर्तनांक लगभग 1.33 होता है, इसका मतलब है कि पानी में प्रकाश हवा की तुलना में लगभग 1.33 गुना धीमी गति से यात्रा करता है.

अपवर्तनांक कैसे मापा जाता है?

अपवर्तनांक को मापने के लिए कई उपकरण और तकनीकें हैं, सबसे आम तरीकों में से एक है एब्बे रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करना.

एब्बे रेफ्रेक्टोमीटर - यह एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश के अपवर्तन के सिद्धांत पर काम करता है, इसमें एक प्रिज्म होता है जिस पर एक पतली परत में परीक्षण किया जाने वाला तरल लगाया जाता है, जब प्रकाश प्रिज्म से गुजरता है, तो वह अपवर्तित होता है और एक दूरबीन के माध्यम से देखा जा सकता है, दूरबीन में एक पैमाना होता है जो सीधे अपवर्तनांक को पढ़ता है.

क्रांतिक कोण मापन - एक अन्य तरीका है क्रांतिक कोण को मापना, क्रांतिक कोण वह अधिकतम कोण है जिस पर प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में पूरी तरह से परावर्तित होता है, क्रांतिक कोण को मापकर अपवर्तनांक की गणना की जा सकती है.

इंटरफेरोमेट्री - यह एक अधिक सटीक तकनीक है जो प्रकाश की तरंगों के हस्तक्षेप पर आधारित होती है, इसमें दो प्रकाश किरणों को एक दूसरे के साथ मिलाया जाता है और परिणामी हस्तक्षेप पैटर्न को मापा जाता है, इस पैटर्न से अपवर्तनांक की गणना की जा सकती है.

वायुमंडलीय अपवर्तन क्या है

जब प्रकाश की किरणें वायुमंडल के विभिन्न परतों से होकर गुजरती हैं, तो उनकी दिशा में परिवर्तन होता है, इसी घटना को वायुमंडलीय अपवर्तन कहते हैं, वायुमंडल में विभिन्न परतों में वायु का घनत्व अलग-अलग होता है, जिसके कारण प्रकाश की किरणें मुड़ जाती हैं.

वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होने वाली कुछ प्रमुख घटनाएं हैं.

तारों का टिमटिमाना - तारे हमें बिंदु के समान दिखाई देते हैं, लेकिन पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश के अपवर्तन के कारण इनका प्रकाश लगातार मुड़ता रहता है, जिससे हमें ऐसा लगता है कि तारे टिमटिमा रहे हैं.

सूर्योदय और सूर्यास्त - वास्तविकता में सूर्य जब क्षितिज के ठीक नीचे होता है, तब हमें सूर्योदय दिखाई देता है, और जब सूर्य क्षितिज के ठीक नीचे चला जाता है, तब हमें सूर्यास्त दिखाई देता है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण सूर्य का प्रकाश हमारी आंखों तक पहुंच जाता है, जबकि सूर्य वास्तव में क्षितिज से नीचे होता है.

परावर्तन और अपवर्तन के बीच अन्तर

जब प्रकाश किसी चिकनी सतह से टकराता है, तो वह वापस उसी माध्यम में लौट जाता है, इस घटना को परावर्तन कहते हैं. जैसे, जब आप दर्पण में देखते हैं, तो आपकी छवि दर्पण से परावर्तित होकर आपकी आंखों तक पहुंचती है.

दूसरी ओर, जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है (जैसे हवा से पानी में), तो वह अपनी दिशा बदल लेता है, इस घटना को अपवर्तन कहते हैं, यही कारण है कि जब आप पानी में एक तिनका देखते हैं, तो वह टूटा हुआ दिखाई देता है.

परावर्तन और अपवर्तन में मुख्य अंतर

माध्यम - परावर्तन में प्रकाश उसी माध्यम में रहता है, जबकि अपवर्तन में प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है.

दिशा - दोनों में प्रकाश की दिशा बदलती है, लेकिन परावर्तन में प्रकाश वापस उसी माध्यम में लौटता है, जबकि अपवर्तन में प्रकाश एक नई दिशा में मुड़ जाता हैै.

गति - परावर्तन में प्रकाश की गति नहीं बदलती, जबकि अपवर्तन में प्रकाश की गति बदल जाती है.

कोण - परावर्तन में आपतन कोण और परावर्तन कोण बराबर होते हैं, जबकि अपवर्तन में ये कोण बराबर नहीं होते हैं.

उदाहरण:

परावर्तन - दर्पण, चम्मच की चमकदार सतह

अपवर्तन - लेंस, पानी में डूबा हुआ तिनका

परावर्तन और अपवर्तन, दोनों ही प्रकाश की घटनाएं हैं, लेकिन इनमें कुछ महत्वपूर्ण अंतर हैं, परावर्तन में प्रकाश किरणें उसी माध्यम में वापस लौट जाती हैं, जबकि अपवर्तन में प्रकाश किरणें एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरते हुए मुड़ जाती हैं.

जब प्रकाश का अपवर्तन होता है तो उसकी आवृत्ति कैसी होती है?

जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन की घटना होती है, इस दौरान प्रकाश की चाल और तरंगदैर्ध्य में परिवर्तन होता है, लेकिन आवृत्ति एक स्थिर राशि होती है और यह अपरिवर्तित रहती है, आवृत्ति प्रकाश स्रोत द्वारा निर्धारित होती है और माध्यम के परिवर्तन से प्रभावित नहीं होती है, इसका मतलब है कि चाहे प्रकाश कितने भी माध्यमों से गुजरे, उसकी आवृत्ति हमेशा वही रहेगी.

जब प्रकाश का अपवर्तन होता है, तो तरंगदैर्घ्य कैसा होता है?

जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है, तो उसकी गति बदल जाती है, गति में यह परिवर्तन प्रकाश के अपवर्तन का कारण बनता है, इस दौरान, प्रकाश की आवृत्ति स्थिर रहती है, लेकिन तरंगदैर्घ्य में परिवर्तन होता है, आवृत्ति और तरंगदैर्घ्य के बीच संबंध (v = fλ) के अनुसार, जब प्रकाश सघन माध्यम में प्रवेश करता है तो उसकी गति कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप उसकी तरंगदैर्घ्य भी कम हो जाती है, इसके विपरीत, जब प्रकाश विरल माध्यम में प्रवेश करता है तो उसकी गति बढ़ जाती है और तरंगदैर्घ्य बढ़ जाती है.

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निष्कर्ष: प्रकाश का अपवर्तन और इसके नियम क्या हैं?

प्रकाश का अपवर्तन एक ऐसी प्राकृतिक घटना है जो हमारे दैनिक जीवन को कई तरह से प्रभावित करती है, इस लेख के माध्यम से हमने समझा कि जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है तो उसकी दिशा बदल जाती है, जिसे अपवर्तन कहते हैं.

प्रकाश का अपवर्तन एक मूलभूत भौतिक घटना है जिसने विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में कई महत्वपूर्ण खोजों को जन्म दिया है, इस घटना को समझने से हमें प्रकृति के बारे में और अधिक जानने में मदद मिलती है और हमारी तकनीकी प्रगति में भी योगदान होता है.

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