प्रकाश तरंगें और प्रकाशिकी

प्रकाश एक प्राकृतिक दुनिया का आकर्षक पहलू है जो वैज्ञानिकों और दार्शनिकों दोनों को आकर्षित करता है। प्रकाश को समझने के लिए उसके व्यवहार और गुणों की खोज करना शामिल है। प्रकाश एक शून्यक में यात्रा कर सकता है और यह ऊर्जा का एक रूप है जो हमें अपने आस-पास की दुनिया को देखने में सक्षम बनाता है। इस यात्रा में, हम प्रकाश तरंगों और प्रकाशिकी की मूलभूत अवधारणाओं में गहराई से उतरते हैं, इस प्रकार से प्रकाश कैसे व्यवहार करता है और इसे वैज्ञानिक सिद्धांतों का उपयोग करके कैसे नियंत्रित किया जा सकता है।

प्रकाश का स्वभाव

प्रकाश एक कण और एक तरंग दोनों के रूप में व्यवहार करता है, यह द्वंद्व प्रकाश की दिलचस्प विशेषताओं में से एक है। हमारे प्रकाश तरंगों की चर्चा में, हम तरंग-जैसे व्यवहार पर ध्यान केंद्रित करेंगे। प्रकाश तरंगें विद्युतचुंबकीय तरंगें हैं जिन्हें यात्रा के लिए एक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है; इसके बजाय, वे एक शून्यक में प्रकाश की गति पर यात्रा कर सकती हैं, जो लगभग 3.00 x 10 8 मीटर/सेकंड है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम

प्रकाश विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का हिस्सा है, जिसमें विभिन्न वेवलेंथ और आवृत्तियों वाली तरंगें शामिल होती हैं। इसमें रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, इन्फ्रारेड विकिरण, दृष्टिबंध विकिरण, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे और गामा किरणें शामिल हैं।

दृश्य प्रकाश विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का छोटा हिस्सा है जो मानव आँख द्वारा दिखाई देता है। यह बैंगनी प्रकाश से लेकर लाल प्रकाश तक होता है, जिसमें लाल प्रकाश का वेवलेंथ लंबा होता है।

प्रकाश की तरंग गुण

प्रकाश के तरंग के रूप में कई मूलभूत गुण होते हैं: वेवलेंथ, आवृत्ति, आयाम और गति।

• वेवलेंथ (λ): एक तरंग में दो आवर्तिक उच्चतम बिंदुओं या गर्तों के बीच की दूरी। इसे आमतौर पर मीटर में मापा जाता है।
• आवृत्ति (f): प्रति सेकंड पार गुजरने वाले तरंग उच्च बिंदुओं की संख्या। इसे हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है।
• आयाम: मध्यबिंदु (जिसे संतुलन स्थिति भी कहा जाता है) से लेकर उच्चतम बिंदु या गर्त तक की ऊंचाई। यह प्रकाश की चमक से संबंधित होता है।
• गति (c): वह गति जिस पर प्रकाश यात्रा करता है। एक शून्यक में, यह गति हमेशा c = 3.00 x 10 8 मीटर/सेकंड होती है।

इन गुणों के बीच संबंध तरंग समीकरण द्वारा दिया गया है:

c = λ * f

यह समीकरण दिखाता है कि प्रकाश की गति (c) इसका उत्पाद होता है वेवलेंथ (λ) और आवृत्ति (f) का।

उदाहरण गणना

यदि प्रकाश तरंग की आवृत्ति 6 x 10 14 Hz है, तो इसका वेवलेंथ क्या होगा?

c = λ * f
3.00 x 10 8 मीटर/सेकंड = λ * 6 x 10 14 Hz
λ = (3.00 x 10 8 मीटर/सेकेंड) / (6 x 10 14 Hz)
λ = 5 x 10 -7 मीटर

प्रकाश तरंग का वेवलेंथ 5 x 10 -7 मीटर है, जो दृश्य प्रकाश के दायरे में आता है।

प्रकाश का व्यवहार

प्रकाशिकी में, प्रकाश के व्यवहार का अध्ययन उनके उत्सर्जन, परावर्तन, अवशोषण, संचरण और अपवर्तन को जानने के लिए किया जाता है। नीचे हम इन व्यवहारों की विश्लेषण करते हैं।

परावर्तन

परावर्तन तब होता है जब प्रकाश किसी सतह से टकराकर उसकी दिशा बदलता है। परावर्तन का नियम कहता है कि आगमन कोण (वह कोण जिस पर प्रकाश सतह पर गिरता है) समान होता है परावर्तन कोण (वह कोण जिस पर प्रकाश सतह से बाहर निकलता है) के बराबर होता है।

ऊपर की छवि में, प्रकाश सतह पर एक कोण पर टकराती है (आगमन कोण) और विपरीत दिशा में समान कोण पर परावर्तित होती है (परावर्तन कोण)।

अवशोषण

जब प्रकाश किसी सतह पर गिरता है, तो वह अवशोषित हो सकती है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश की ऊर्जा वस्तु के फाइबर या अणुओं द्वारा ली जाती है। इससे वस्तु का रंग देखने में आता है, क्योंकि कुछ वेवलेंथ की रोशनी अवशोषित होती है जबकि अन्य परावर्तित होती हैं।

उदाहरण: एक लाल सेब लाल दिखाई देता है क्योंकि यह लाल प्रकाश को परावर्तित करता है और अन्य रंगों को अवशोषित करता है।

संचरण और अपवर्तन

संचरण तब होता है जब प्रकाश किसी सामग्री, जैसे कि कांच से होकर गुजरती है। जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे में प्रवेश करता है, तो उसकी गति बदल जाती है, जिससे वह झुकता है या अपवर्तित होता है। यह झुकाई स्नेल के नियम द्वारा वर्णित की जाती है:

n₁ * sin(θ₁) = n₂ * sin(θ₂)

जहां n₁ और n₂ प्रारंभिक और द्वितीयक माध्यम के अपवर्तनीय सूचकांक हैं, और θ₁ और θ₂ क्रमशः आगमन और अपवर्तन के कोण हैं।

प्रकाश के झुकाव के कारण, तिन का फलक गिलास के पानी में डालने पर झुका दिखाई देता है।

प्रकाशीय यंत्र

प्रकाशिकी प्रकाश का उपयोग करने वाले यंत्रों के डिजाइन और कार्य करने का काम करती है। कुछ सामान्य प्रकाशीय यंत्रों में लेंस, सूक्ष्मदर्शी और दूरबीन शामिल हैं। ये यंत्र प्रकाश को केंद्रीकृत और केंद्रित करने के लिए लेंस और दर्पणों पर निर्भर करते हैं।

लेंस

लेंस प्रकाश को अपवर्तन करके किरणों को केंद्रित या विवरणित करने के लिए कांच या प्लास्टिक आदि जैसे सामग्रियों से बने प्रकाशीय यंत्र होते हैं। ये मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं:

• उत्तल लेंस: बाहर की ओर उभारता है और प्रकाश को ध्यान केंद्रित करता है।
• अवतल लेंस: अंदर की ओर झुकता है और प्रकाश को विस्तारित करता है।

उत्तल लेंस को आवर्धक लेंस, कैमरा, और चश्मे में आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जबकि अवतल लेंस को उपकरणों में जैसे की झाँकने का छेद।

सारांश

प्रकाश तरंगें और प्रकाशिकी प्रकाश के रोचक व्यवहार और गुणों की खोज करती है। परावर्तन, अपवर्तन और लेंस के प्रयोग जैसे बुनियादी चीजों को समझने से प्रकाशिकी की दुनिया का ज्ञान मिलता है। इस खोज से हमारे प्राकृतिक घटनाओं का ज्ञान बढ़ता है और उन प्रौद्योगिकियों का विकास होता है जो हमारे दैनिक जीवन को आकार देती हैं।

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