काँच के आयताकार स्लैब द्वारा अपवर्तन

Refraction through a rectangular glass slab

अपवर्तन की आकर्षक जगत में प्रकाश एक आयताकार कांच के स्लैब से गुजरता है। इससे यह समझने में मदद मिलेगी कि प्रकाश जब कांच जैसे किसी भिन्न माध्यम में प्रवेश करता है और बाहर निकलता है तो उसका व्यवहार कैसा होता है।

काल्पनिक प्रयोग

कल्पना करें की कांच के ब्लॉक की तरह एक आयताकार कांच का स्लैब है। जब प्रकाश की किरण इस कांच के स्लैब में प्रवेश करती है और बाहर निकलती है, तो यह अपवर्तन से गुजरती है, जिसका अर्थ है कि यह प्रकाश की गति में परिवर्तन के कारण दिशा बदलती है क्योंकि यह हवा से कांच और वापस हवा में जाती है।

चरण दर चरण विवेचना

चरण 1: आपतित किरण (इंसीडेंट रे : ग्लास स्लैब में प्रवेश करने वाली किरण )

   हम प्रकाश की एक घटना किरण से शुरुआत करते हैं। यह प्रकाश की एक किरण है जो कांच के स्लैब की सतह तक पहुंचती है। आपतित किरण को एक तीर के निशान वाली सीधी रेखा द्वारा दर्शाया जाता है, जो उसकी दिशा को दर्शाता है।

चरण 2: पहली सतह पर अपवर्तन (ग्लास स्लैब में प्रवेश)

   जैसे ही आपतित किरण हवा से कांच के स्लैब में प्रवेश करती है, यह धीमी हो जाती है क्योंकि प्रकाश हवा की तुलना में कांच में धीमी गति से यात्रा करता है। गति में इस परिवर्तन के कारण किरण सामान्य रेखा की ओर झुक जाती है।

हम प्रकाश की एक आपतित किरण से शुरू करते हैं, जो कांच के स्लैब की पहली सतह की ओर आने वाली प्रकाश की किरण है। इस किरण को एक तीर के सिरे वाली सीधी रेखा द्वारा दर्शाया जाता है, जो इसकी दिशा को दर्शाता है।

चरण 2: पहली सतह पर अपवर्तन

   जैसे ही आपतित किरण कांच के स्लैब में प्रवेश करती है, यह धीमी हो जाती है क्योंकि प्रकाश हवा की तुलना में कांच में धीमी गति से यात्रा करता है। गति में इस परिवर्तन के कारण किरण सामान्य रेखा की ओर झुक जाती है। सामान्य रेखा कांच के स्लैब की सतह पर लंबवत एक काल्पनिक रेखा है।

चरण 3: ग्लास स्लैब के अंदर

   किरण कांच के स्लैब के माध्यम से एक सीधी रेखा में चलती रहती है क्योंकि यह अब कांच के माध्यम के भीतर है।

चरण 4: दूसरी सतह पर अपवर्तन

   जब किरण कांच के स्लैब की दूसरी सतह पर पहुंचती है और हवा में बाहर निकलती है, तो इसकी गति तेज हो जाती है क्योंकि प्रकाश कांच की तुलना में हवा में तेजी से यात्रा करता है। गति में इस परिवर्तन के कारण किरण सामान्य रेखा से दूर झुक जाती है।

चरण 5: उद्गामी किरण {इमर्जेंट रे} (ग्लास स्लैब से बाहर निकलना)

   कांच के स्लैब से निकलने वाली किरण को उद्गामी ( कहीं कहीं इसे निर्गत किरण भी कहा जाता है}। यह एक सीधी रेखा में चलती रहती है, लेकिन आपतित किरण की तुलना में इसकी दिशा बदल जाती है।

गणितीय समीकरण

अपवर्तन के दौरान किरण कितनी मुड़ती है, इसका वर्णन करने के लिए हम स्नेल के नियम का उपयोग कर सकते हैं। स्नेल का नियम इस प्रकार दिया गया है:

$n_{1}\;sin(\theta _{1})=n_{2}\;sin\theta _{2},$

   $n_{1}$​: पहले माध्यम का अपवर्तनांक (इस मामले में, वायु)।

   $n_{2}$​: दूसरे माध्यम (कांच) का अपवर्तनांक।

   $\theta _{1}$: आपतन कोण (आपतित किरण और सामान्य रेखा के बीच का कोण)।

$\theta _{2}$​: अपवर्तन कोण (निर्गत किरण और सामान्य रेखा के बीच का कोण)।

संक्षेप में

एक आयताकार कांच के स्लैब के माध्यम से अपवर्तन की आकर्षक प्रक्रिया इसलिए होती है क्योंकि कांच में प्रवेश करने और बाहर निकलने पर प्रकाश की गति बदल जाती है, जिससे वह मुड़ जाता है। स्नेल का नियम हमें यह समझने में मदद करता है कि इस यात्रा के दौरान किरण कितनी मुड़ती है। प्रकाशिकी में अपवर्तन को समझना महत्वपूर्ण है और इससे हमें लेंस, प्रिज्म और अन्य ऑप्टिकल उपकरणों को डिजाइन करने में मदद मिलती है जो विभिन्न उद्देश्यों के लिए प्रकाश को आकार देते हैं और उसमें हेरफेर करते हैं।