प्रकाश और प्रकाशिकी

प्रकाश ऊर्जा का एक रूप है जो हमें हमारे आसपास की चीजों को देखने में सक्षम बनाता है। यह ऊर्जा का एक प्रकार है जिसे प्रेरित ऊर्जा कहा जाता है। प्रकाश को समझना और इसका व्यवहार कैसे होता है यह कई प्राकृतिक घटनाओं को समझाने के लिए आवश्यक है और यह भौतिकी का एक मौलिक हिस्सा है जिसे प्रकाशिकी के रूप में जाना जाता है।

प्रकाश क्या है?

प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है। यह अद्वितीय है क्योंकि इसे यात्रा करने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती। इसका अर्थ है कि प्रकाश अंतरिक्ष के निर्वात में यात्रा कर सकता है। निर्वात में प्रकाश की गति लगभग 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड या 186,000 मील प्रति सेकंड होती है।

उपरोक्त दृश्य में दिखाया गया है कि प्रकाश सीधी रेखा में कैसे यात्रा करता है। प्रकाश तरंगों को आमतौर पर किरणें कहा जाता है जो सीधी रेखा के रूप में चित्रित होती हैं।

प्रकाश का परावर्तन

परावर्तन वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश किसी सतह से टकराकर वापस लौटता है। परावर्तन का सबसे सामान्य उदाहरण वह छवि है जो हम दर्पण में देखते हैं। परावर्तन के दो मुख्य प्रकार होते हैं: नियमित और विसरित।

नियमित परावर्तन

नियमित परावर्तन चिकनी, चमकीली सतहों जैसे दर्पण या स्थिर जल पर बनते हैं। यह तीव्र छवियां उत्पन्न करने में मदद करता है।

ऊपर के दृश्य में, हम एक आगमन किरण, एक परावर्तित किरण और सामान्य देखते हैं। आगमन किरण और सामान्य के बीच कोण को आगमन कोण (i) और परावर्तित किरण और सामान्य के बीच कोण को परावर्तन कोण (r) कहते हैं। परावर्तन के नियमों के अनुसार:

आगमन कोण (i) = परावर्तन कोण (r)

विसरित परावर्तन

विसरित परावर्तन खुरदरी सतहों जैसे कागज या अपॉलिश लकड़ी पर होता है। यह प्रकाश को विभिन्न दिशाओं में फैलाता है, इसलिए परावर्तित प्रकाश एक स्पष्ट छवि नहीं बनाता।

प्रकाश का अपवर्तन

अपवर्तन वह झुकाव है जो तब होता है जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है, जैसे हवा से पानी में। जब यह एक नए माध्यम में प्रवेश करता है तो प्रकाश की गति बदलती है जिससे यह झुक जाता है।

जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, जब एक प्रकाश तरंग हवा से पानी में प्रवेश करता है तो यह धीमा हो जाता है और सामान्य की ओर झुकता है। जब यह पानी से हवा में यात्रा करता है, यह गति तेज करता है और सामान्य से दूर झुकता है। अपवर्तन का एक सामान्य सूत्र स्नेल का नियम है:

n1 * sin(theta1) = n2 * sin(theta2)

जहां n1 और n2 माध्यम के अपवर्तक सूचकांक हैं, और theta1 और theta2 क्रमशः आगमन और अपवर्तन कोण हैं।

लेंस और प्रकाशिकी

लेंस कांच या अन्य पारदर्शी सामग्रियों के टुकड़े होते हैं जो प्रकाश को अपवर्तित करते हैं। मुख्य रूप से दो प्रकार के लेंस होते हैं: उत्तल और अवतल।

उत्तल लेंस

एक उत्तल लेंस बाहर की ओर उठा हुआ होता है। यह इसके माध्यम से गुजरने वाली प्रकाश किरणों को संग्रहीत करता है। उत्तल लेंस आवर्धक ग्लास, कैमरों, और दूरदृष्टि (फार्साइटेडनेस) वाले लोगों के लिए सुधारात्मक लेंस में उपयोग होते हैं।

ऊपर के दृश्य में, उत्तल लेंस में प्रवेश करने वाली समांतर प्रकाश किरणें एक बिंदु पर मिलती हैं जिसे फोकस कहा जाता है।

अवतल लेंस

एक अवतल लेंस अंदर की ओर झुका हुआ होता है जैसे एक गुफा। यह प्रकाश किरणों को फैलाता है। अवतल लेंस उन अनुप्रयोगों में उपयोग होते हैं जहां प्रकाश को फैलाने की आवश्यकता होती है, जैसे कि नज़दीकी दृष्टि (नियरसाइटेडनेस) के चश्मों में।

इस दृश्य में, अवतल लेंस में प्रवेश करने वाली समांतर प्रकाश किरणें फैल जाती हैं, या विस्तृत हो जाती हैं, ताकि किरणें एक बिंदु से आती हुई प्रतीत हों, जिसे फोकल प्वाइंट कहा जाता है।

प्रकाशिक उपकरण

प्रकाशिकी कई आधुनिक तकनीकों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यहां कुछ उदाहरण हैं:

• सूक्ष्मदर्शी: छोटे वस्तुओं को बड़ा करने के लिए लेंस का उपयोग करते हैं।
• दूरबीन: लेंस और दर्पणों का उपयोग करके दूर की वस्तुओं जैसे तारे और ग्रह देखे जाते हैं।
• कैमरे: फिल्म या डिजिटल सेंसर पर छवियों को कैप्चर करने के लिए लेंस का उपयोग करते हैं।

प्रकाश के गुण

प्रकाश के कई गुण इसे अद्वितीय बनाते हैं। इन गुणों को हेरफेर किया जा सकता है और यह विभिन्न प्रकाशिकी तकनीकों के लिए महत्वपूर्ण हैं।

प्रकाश की गति

निर्वात में प्रकाश की गति लगभग 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड (या लगभग 186,282 मील प्रति सेकंड) होती है। यह गति तब थोड़ी घट जाती है जब प्रकाश अन्य माध्यमों जैसे हवा, पानी या कांच से गुजरता है।

प्रकाश तीव्रता

प्रकाश तीव्रता से प्रकाश की चमक का पता चलता है। यह प्रकाश तरंग की अम्प्लीट्यूड द्वारा निर्धारित की जाती है। अधिक तीव्रता वाला प्रकाश अधिक चमकीला होता है, जबकि कम तीव्रता वाला प्रकाश कम चमकीला होता है।

प्रकाश का रंग

प्रकाश का रंग इसकी तरंगदैर्ध्य द्वारा निर्धारित होता है। दृश्य प्रकाश का स्पेक्ट्रम लाल से लेकर लंबी तरंगदैर्ध्य से लेकर बैंगनी तक छोटी तरंगदैर्ध्य तक होता है।

यहां दिखाया गया है कि विभिन्न तरंगदैर्ध्य कैसे विभिन्न रंगों से संबंधित होते हैं:

• लाल: 620-750nm
• नारंगी: 590-620nm
• पीला: 570-590nm
• हरा: 495-570nm
• नीला: 450–495nm
• इंडिगो: 425–450nm
• बैंगनी: 380-425nm

रंगों का परावर्तन

हम जो रंग देखते हैं वे विभिन्न तरंगदैर्ध्य के प्रकाश के सतह पर परावर्तन और अवशोषण के कारण होते हैं। उदाहरण के लिए, एक लाल सेब लाल दिखाई देता है क्योंकि यह लाल तरंगदैर्ध्य को परावर्तित करता है और अन्य रंगों को अवशोषित करता है।

प्रकाश का विवर्तन

विवर्तन उस प्रक्रिया को कहते हैं जिसमें एक प्रिज्म से गुजरते समय सफेद प्रकाश अपने घटक रंगों में विभाजित हो जाता है। यह विभाजन विभिन्न तरंगदैर्ध्य के लिए विभिन्न अपवर्तन के कारण होता है।

इस दृश्य में, सफेद प्रकाश प्रिज्म में प्रवेश करता है और विवर्तन के कारण रंगों के स्पेक्ट्रम के रूप में बाहर निकलता है। जब प्रकाश बारिश की बूंदों से गुजरता है जो छोटे प्रिज्म के रूप में काम करती हैं, तब विवर्तन इंद्रधनुष का कारण बनता है।

प्रकाश और प्रकाशिकी के अनुप्रयोग

प्रकाश और प्रकाशिकी के कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं जो हमारे दैनिक जीवन और तकनीकी विकास में भूमिका निभाते हैं।

लेज़र

लेज़र अत्यंत संयोजित और तीव्र प्रकाश की एक संकीर्ण बीम उत्पन्न करते हैं। इन्हें सामग्री काटने, लेज़र पॉइंटर, और यहां तक कि जैसे चिकित्सा प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है जैसे आँख सर्जरी।

फाइबर ऑप्टिक्स

फाइबर ऑप्टिक्स प्रकाश का उपयोग करके डाटा को लंबी दूरी तक स्थानांतरित करता है। कांच या प्लास्टिक की पतली तारें जिन्हें फाइबर कहा जाता है, प्रकाश को उनके मार्ग के साथ निर्देशित करती हैं। फाइबर ऑप्टिक्स व्यापक रूप से टेलीकॉम्युनिकेशन में उपयोग होती हैं।

दृष्टि सुधार

दृष्टि सुधार के लिए लेंस आवश्यक हैं। चश्मा और संपर्क लेंस उन लोगों के लिए प्रकाश को सही तरीके से रेटिना पर फोकस करने में सहायता करते हैं जिनकी दृष्टि में समस्याएं होती हैं जैसे मायोपिया (नज़दीकी दृष्टि) या हाइपरोपिया (दूरदृष्टि)।

निष्कर्ष

प्रकाश दैनिक जीवन में देखी जाने वाली कई घटनाओं का आधार बनता है। इंद्रधनुष देखने से लेकर सुधारात्मक लेंस पहनने तक, प्रकाश और प्रकाशिकी के सिद्धांत मानवता की सेवा करने वाली तकनीकों को समझने और नवोन्मेषी बनाने के लिए आवश्यक हैं। परावर्तन, अपवर्तन, और विवर्तन के माध्यम से प्रकाश के व्यवहार को समझकर, हम अपने आसपास की दुनिया और उन तकनीकों के बारे में गहन अंतर्दृष्टि प्राप्त करते हैं जो हमारे जीवन को बेहतर बनाती हैं।

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