तरंग ऑप्टिक्स

Wave Optics

• तरंग प्रकाशिकी प्रकाश के तरंग गुणों से संबंधित है, जिसमें व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवीकरण जैसी घटनाएँ शामिल होती हैं जिन्हें किरण प्रकाशिकी द्वारा समझाया नहीं जा सकता।

ह्यूजेंस का सिद्धांत

• ह्यूजेंस के सिद्धांत के अनुसार, तरंगाग्र के प्रत्येक बिंदु को द्वितीयक गोलीय तरंगिकेन्द्रों के स्रोत के रूप में माना जा सकता है। बाद के समय में इन तरंगिकेन्द्रों का आवरण नया तरंगाग्र प्रदान करता है।

• यह सिद्धांत तरंगों के परावर्तन, अपवर्तन और विवर्तन को समझाता है।

प्रकाश तरंगों का व्यतिकरण

• व्यतिकरण वह घटना है जहाँ दो या दो से अधिक तरंगें अतिच्छादित होकर एक परिणामी तरंग बनाती हैं जिसका आयाम बड़ा, छोटा या समान हो सकता है।

• जब तरंगें कला में होती हैं तो रचनात्मक व्यतिकरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ा आयाम होता है।

• जब तरंगें कला में नहीं होती हैं तो विनाशात्मक व्यतिकरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप छोटा आयाम होता है।

• व्यतिकरण को देखने के लिए प्रकाश स्रोत सुसंगत होने चाहिए (जिनमें स्थिरांक कलांतर हो)।

• व्यतिकरण पैटर्न प्रकाश की तरंगदैर्ध्य, स्लिटों के बीच की दूरी और स्लिटों और पर्दे के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।

• व्यतिकरण के उदाहरणों में यंग का द्वि-स्लिट प्रयोग, पतली फिल्म व्यतिकरण और न्यूटन की वलयें शामिल हैं।

विवर्तन

• विवर्तन तरंगों का बाधाओं या छिद्रों के चारों ओर मुड़ना है। यह तब महत्वपूर्ण होता है जब बाधा या छिद्र का आकार तरंग की तरंगदैर्ध्य के तुलनीय हो।

• विवर्तन की मात्रा प्रकाश की तरंगदैर्ध्य और छिद्र के आकार पर निर्भर करती है।

• विवर्तन पैटर्न वैकल्पिक उज्ज्वल और अँधेरे फ्रिंज द्वारा विशेषता होती हैं।

• उदाहरणों में एकल स्लिट, दोहरे स्लिट और वृत्तीय छिद्र द्वारा विवर्तन शामिल हैं।

प्रकाश का ध्रुवीकरण

• प्रकाश तरंगें अनुप्रस्थ तरंगें होती हैं। ध्रुवीकरण एक ऐसी घटना है जहाँ एक अनुप्रस्थ तरंग के कंपन एक विशेष दिशा तक सीमित होते हैं।

• असंरचित प्रकाश में तरंगें संचरण की दिशा के लंबवत सभी दिशाओं में कंपित होती हैं।

• ध्रुवीकृत प्रकाश में तरंगें एक ही दिशा में कंपित होती हैं।

• ध्रुवीकरण ध्रुवीकरणकों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जैसे पोलराइड फिल्टर। ये फिल्टर प्रकाश तरंगों को एक विशिष्ट दिशा में कंपित होने देने की अनुमति देते हैं।

• ध्रुवीकृत प्रकाश के अनुप्रयोगों में धूप का चश्मा, 3डी फ़िल्में और विभिन्न प्रकाशिक उपकरण शामिल हैं।

यंग का द्वि-स्लिट प्रयोग

• प्रकाश की तरंग प्रकृति को प्रदर्शित करने वाला एक प्रमुख प्रयोग।

• दो संकीर्ण स्लिटों को एकवर्णी प्रकाश स्रोत से रोशन किया जाता है।

• स्लिटों के पीछे पर्दे पर मनाया जाने वाला व्यतिकरण पैटर्न उज्ज्वल और काली फ्रिंजों से बना होता है।

• फ्रिंज की चौड़ाई प्रकाश की तरंगदैर्ध्य, स्लिटों के बीच की दूरी और स्लिटों और पर्दे के बीच की दूरी पर निर्भर करती है।

तरंग प्रकाशिकी के अनुप्रयोग

• इंटरफेरोमेट्री: सटीक माप में उपयोग किया जाता है, जैसे प्रकाश की तरंगदैर्ध्य निर्धारित करना और खगोल विज्ञान में अत्यंत छोटी दूरियों को मापना।

• विवर्तन झंझरी: स्पेक्ट्रोमीटर में प्रकाश को इसके घटक तरंगदैर्ध्य में अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है।

• ध्रुवीकृत प्रकाश: विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें धूप का चश्मा, एलसीडी स्क्रीन और प्रकाशिक उपकरण शामिल हैं।

• होलोग्राफी: त्रि-आयामी छवियाँ बनाने की तकनीक।

पतली फिल्म व्यतिकरण

• पतली फिल्म के ऊपरी और निचले पृष्ठों से परावर्तित प्रकाश तरंगों का व्यतिकरण।

• व्यतिकरण पैटर्न फिल्म की मोटाई, फिल्म के अपवर्तनांक और प्रकाश की तरंगदैर्ध्य पर निर्भर करता है।

• परावर्तित किरणों के पथ अंतर के आधार पर यह रचनात्मक या विनाशात्मक हो सकता है।

• उदाहरणों में साबुन के बुलबुले, पानी पर तेल की परतें और व्यतिकरण फिल्टर शामिल हैं।

विवर्तन झंझरी

• बड़ी संख्या में निकट-स्थित समानांतर स्लिट या खांचे से मिलकर बनी युक्ति।

• प्रकाश को इसके घटक तरंगदैर्ध्य में अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो दोहरे स्लिट्स की तुलना में अधिक तीव्र रूप से परिभाषित व्यतिकरण पैटर्न उत्पन्न करता है।

• स्पेक्ट्रोस्कोपी में दोहरे स्लिट्स की तुलना में इसका अधिक उपयोग होता है।