तरंग प्रकाशिकी में इंटरफेरेंस

इंटरफेरेंस तरंग प्रकाशिकी के क्षेत्र में एक मुख्य अवधारणा है। यह एक घटना है जो तब होती है जब दो या अधिक प्रकाश तरंगें ओवरलैप होती हैं और एक नई प्रकाश तीव्रता पैटर्न का निर्माण करती हैं। यह प्रकाश के तरंग स्वभाव का एक स्वाभाविक परिणाम है और यह उन कई घटनाओं में से एक है जो स्पष्ट रूप से प्रकाश के तरंगीय व्यवहार को दर्शाती हैं।

इंटरफेरेंस क्या है? सरल शब्दों में, जब दो तरंगें मिलती हैं, तो वे एक-दूसरे के साथ अंतर्क्रिया करती हैं। इस अंतर्क्रिया को इंटरफेरेंस के रूप में जाना जाता है। सुपरपोजीशन सिद्धांत कहता है कि जब दो या अधिक तरंगें एक बिंदु पर ओवरलैप होती हैं, तो परिणामस्वरूप तरंग विस्थापन व्यक्तिगत तरंगों के विस्थापनों का योग होता है। इंटरफेरेंस के दो मुख्य प्रकार हैं: समconstructive इंटरफेरेंस और विनाशकारी इंटरफेरेंस।

रचनात्मक इंटरफेरेंस

रचनात्मक इंटरफेरेंस तब होती है जब दो तरंग की चोटियां (शिखर) मिलती हैं, जिससे बढ़ी हुई आयाम की एक नई तरंग का उत्पादन होता है। दूसरे शब्दों में, तरंगें मिलकर जुड़ जाती हैं। यहाँ रचनात्मक इंटरफेरेंस के लिए एक सरल कोड सूत्र है:

( I = I_1 + I_2 + 2sqrt{I_1 cdot I_2}cosPhi )

जहां:

• I प्रकाश की परिणामी तीव्रता है
• I_1 और I_2 व्यक्तिगत तरंगों की तीव्रताएँ हैं
• Phi दो तरंगों के बीच का फेज अंतर है

रचनात्मक इंटरफेरेंस आमतौर पर तब होती है जब फेज अंतर Phi pi का सम बहु हो (पूर्ण तरंग चक्र ओवरलैप करते हैं)।

विनाशकारी इंटरफेरेंस

विनाशकारी इंटरफेरेंस तब होती है जब एक तरंग शिखर एक तरंग गर्त से मिलता है। इसका परिणाम तरंगों के आयाम में कमी हो सकती है या उनका पूरा निरसन हो सकता है। इसे गणितीय रूप से निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

( I = I_1 + I_2 - 2sqrt{I_1 cdot I_2}cosPhi )

विनाशकारी इंटरफेरेंस तब होती है जब फेज अंतर Phi pi का विषम बहु होता है (आधा तरंग चक्र विसंगत होता है)।

दृश्यावतार में हस्तक्षेप का अन्वेषण करें

मान लें कि दो तरंगें निम्नलिखित रूप से प्रदर्शित की गई हैं:

तरंग 1: y(_1) = A(_1)sin(ωt + kx)

तरंग 2: y(_2) = A(_2)sin(ωt + kx + (Phi))

किसी भी बिंदु पर परिणामी तरंग को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

y = y(_1) + y(_2)

विज़ुअली प्रदर्शित किए गए, इंटरफेरिंग तरंगें कुछ इस तरह दिखती हैं:

उपरोक्त svg में, नीली और लाल रेखाएं दो तरंगों को दर्शाती हैं, जबकि हरी धारीदार रेखा इंटरफेरेंस के कारण उत्पन्न परिणामस्वरूप तरंग को दिखाती है।

यंग का दोहरी-छिद्र प्रयोग

प्रकाश इंटरफेरेंस का सबसे प्रसिद्ध प्रदर्शन शायद यंग का दोहरी-छिद्र प्रयोग है, जो प्रारंभिक 19वीं सदी में थॉमस यंग द्वारा किया गया था। इस प्रयोग में, प्रकाश को दो करीब से स्थित छिद्रों के माध्यम से प्रज्ज्वलित किया जाता है, और परिणामी प्रकाश पैटर्न को एक स्क्रीन पर अवलोकित किया जाता है।

यंग ने पाया कि स्क्रीन पर दो प्रकाश बिंदुओं के बजाय, कई चमकीले और अंधेरे धारियाँ थीं। यह पैटर्न प्रकाश तरंग इंटरफेरेंस का प्रमाण है। चमकीले क्षेत्र रचनात्मक इंटरफेरेंस के क्षेत्र थे, जबकि अंधेरे क्षेत्र विनाशकारी इंटरफेरेंस को दर्शाते थे।

यह प्रयोग चमकीली धारियों के लिए इंटरफेरेंस सूत्र द्वारा सारांशित किया जा सकता है:

d sin theta = mlambda

और अंधेरे किनारों के लिए:

d sin theta = (m + 0.5)lambda

जहां:

• d छिद्रों के बीच की दूरी है
• theta केंद्रीय अधिकतम से धारियों का कोण है
• m धारियों का क्रम (पूर्णांक)
• lambda प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है

वास्तविक जीवन में अनुप्रयोग

इंटरफेरेंस सिर्फ एक प्रयोगशाला घटना नहीं है। इसके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं:

• विरोधी-प्रतिबिंब कोटिंग्स: लेंस और चश्मे पर लगाए जाने वाली पतली फिल्में प्रतिबिंबों को कम करने के लिए विनाशकारी इंटरफेरेंस का उपयोग करती हैं।
• होलोग्राफी: यह तकनीक अत्यंत विस्तृत तीन-आयामी छवियाँ बनाने के लिए प्रकाश इंटरफेरेंस पर निर्भर करती है।
• पतली फिल्म इंटरफेरेंस: तेल फैलाव या साबुन के बुलबुलों में देखे जाने वाले रंगीन पैटर्न प्रकाश इंटरफेरेंस के परिणामस्वरूप होते हैं।

इस चित्रण में, दो रंगीन तरंगें पतली फिल्मों से बहु-प्रतिबिंबों को दर्शाती हैं, और धारीदार तरंग पैटर्न संभावित इंटरफेरेंस पैटर्न को दिखाता है।

निष्कर्ष

जिनके लिए भौतिकी या संबंधित क्षेत्रों का अध्ययन करना आवश्यक है, उनके लिए तरंग प्रकाशिकी में इंटरफेरेंस को समझना महत्वपूर्ण है। यह अवधारणा दिखाती है कि कैसे तरंगें एक दूसरे के साथ अंतर्क्रिया करती हैं और कैसे ये अंतर्क्रिया विभिन्न अवलोकनीय पैटर्न उत्पन्न करते हैं। इंटरफेरेंस न केवल हमारे प्रकाश के स्वभाव को समझने को बढ़ाता है बल्कि ऑप्टिक्स, फोटोग्राफी, फिल्ममेकिंग आदि जैसे उद्योगों में प्रौद्योगिकी और नवाचार को प्रेरित करता है।

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