विवर्तन

Diffraction

विवर्तन, तरंग प्रकाशिकी में, एक मौलिक अवधारणा है जो बताती है कि प्रकाश तरंगों सहित तरंगें किसी बाधा या छिद्र का सामना करने पर कैसे झुकती हैं या फैलती हैं।

विवर्तन वह घटना है , जो तब घटित होती है, जब एक तरंग किसी बाधा या छिद्र का सामना करती है, जिसका आकार तरंग की तरंग दैर्ध्य के बराबर होता है। इसके कारण लहरें सीधी रेखा में चलने के बजाय दिशा बदल देती हैं और फैल जाती हैं। तरंग प्रकाशिकी के संदर्भ में, प्रायः प्रकाश के विवर्तन पर चर्चा करते हैं।

विवर्तन के गणितीय विवरण

विवर्तन के गणितीय विवरण में विवर्तन का कोण (θ) और तरंग की तरंग दैर्ध्य (λ), साथ ही बाधा या द्वारक (एपर्चर) का आकार और ज्यामिति शामिल है। विवर्तन कोण के लिए मूल समीकरण यहां दिया गया है:

$\sin \theta =m\cdot {\frac {\lambda }{a}}$

जहाँ:

   θ विवर्तन का कोण है।

   λ तरंग की तरंगदैर्ध्य है (उदाहरण के लिए, प्रकाश की तरंगदैर्घ्य)।

   m विवर्तन पैटर्न के क्रम का प्रतिनिधित्व करने वाला एक पूर्णांक (सकारात्मक या नकारात्मक) है।

   a द्वारक का आकार है।

महत्वपूर्ण अवधारणाएं

एकल द्वारक (सिंगल-स्लिट) विवर्तन

जब प्रकाश एक संकीर्ण स्लिट या एपर्चर से गुजरता है, तो यह एक विवर्तन पैटर्न बनाता है जिसमें एक केंद्रीय उज्ज्वल अधिकतम (शून्य क्रम, m = 0 ) और दोनों तरफ बारी-बारी से तम और उज्ज्वल किनारे (फ्रिंज) होते हैं। केंद्रीय उच्चिष्ठ क्षेत्र (अधिकतम) की चौड़ाई द्वितीयक अधिकतम की तुलना में अधिक व्यापक है।

विविध रेखा-छिद्र (मल्टीपल-स्लिट) विवर्तन

विवर्तन तब भी होता है, जब प्रकाश कई रेखा-छिद्र (स्लिटों) या विवर्तन झंझरी से होकर गुजरता है।इन अनेक झिरियों से प्रकाश तरंगों के हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप चमकीले और गहरे रंग के फ्रिजों का एक विन्यास (पैटर्न) बनता है।

विवर्तन झंझरी समीकरण

प्रति इकाई लंबाई (N) में कई स्लिट के साथ एक विवर्तन झंझरी के लिए, m वें क्रम के अधिकतम के लिए विवर्तन कोण (θ) इस प्रकार दिया जाता है:

Nλsin⁡θ=mλ

यह समीकरण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, अधिकतम (m) के क्रम और विवर्तन झंझरी के विवर्तन के कोण से संबंधित है।

विवर्तन का महत्व

• तरंग प्रकाशिकी में विवर्तन एक महत्वपूर्ण अवधारणा है क्योंकि यह विभिन्न ऑप्टिकल घटनाओं की व्याख्या करता है, जिसमें प्रकाश के संकीर्ण स्लिट से गुजरने या बाधाओं का सामना करने पर बनने वाले पैटर्न भी शामिल हैं।
• यह सूक्ष्मदर्शी, दूरबीन और स्पेक्ट्रोमीटर जैसे ऑप्टिकल उपकरणों के डिजाइन में मौलिक है।
• विवर्तन क्रिस्टलोग्राफी के अध्ययन में भी एक भूमिका निभाता है, जहां क्रिस्टल की परमाणु संरचना निर्धारित करने के लिए एक्स-रे विवर्तन पैटर्न का उपयोग किया जाता है।

संक्षेप में

तरंग प्रकाशिकी में विवर्तन किसी बाधा या छिद्र का सामना करने पर तरंगों का झुकना या फैलना है। विवर्तन से जुड़े गणितीय समीकरण हमें यह समझने में मदद करते हैं कि विवर्तन का कोण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और एपर्चर या बाधा के आकार से कैसे संबंधित है। प्रकाशिकी और भौतिकी में व्यापक अनुप्रयोगों के साथ विवर्तन एक मौलिक अवधारणा है।