विज्ञान की परिचय: प्रकाशिकी

Introduction to Optics

• प्रकाशिकी भौतिकी की वह शाखा है जो प्रकाश के व्यवहार और गुणों, जिसमें पदार्थ के साथ उसकी अन्योन्यक्रियाएँ शामिल हैं, का अध्ययन करती है।
• इसमें प्रकाश की परावर्तन और अपवर्तन से लेकर प्रकाश तरंगों के व्यतिकरण और विवर्तन तक की विस्तृत घटनाएँ शामिल हैं।
• प्रकाशिकी के अनेक अनुप्रयोग विभिन्न क्षेत्रों में हैं, जिनमें खगोल विज्ञान, दूरसंचार और चिकित्सा इमेजिंग शामिल हैं।

प्रकाश एक तरंग के रूप में

• प्रकाश तरंगीय गुणों को प्रदर्शित करता है, जिसमें व्यतिकरण और विवर्तन शामिल हैं।
• प्रकाश तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, जिसका अर्थ है कि वे दोलनशील विद्युत और चुम्बकीय क्षेत्रों से बनी हैं।
• ये तरंगें निर्वात में लगभग 299,792,458 मीटर प्रति सेकंड की गति से यात्रा करती हैं।
• प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य दृश्य स्पेक्ट्रम में विभिन्न रंगों के अनुरूप होती हैं।

परावर्तन

• परावर्तन सतह से प्रकाश का उछलना है।
• आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है।
• चमकदार परावर्तन तब होता है जब प्रकाश एक चिकनी सतह से परावर्तित होता है, जिससे एक स्पष्ट प्रतिबिंब बनता है।
• विसरित परावर्तन तब होता है जब प्रकाश एक खुरदरी सतह से परावर्तित होता है, जिससे प्रकाश कई दिशाओं में बिखर जाता है।

अपवर्तन

• अपवर्तन प्रकाश की वह वक्रता है जो जब एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरती है।
• यह वक्रता प्रकाश की गति में परिवर्तन के कारण होती है क्योंकि यह एक अलग माध्यम में प्रवेश करती है।
• किसी पदार्थ का अपवर्तनांक यह बताता है कि उसमें से गुजरते समय प्रकाश कितना मुड़ता है।
• स्नेल का नियम आपतन और अपवर्तन के कोणों और दोनों माध्यमों के अपवर्तनांक के बीच संबंध का वर्णन करता है।

लेंस

• लेंस वक्र सतहों वाले पारदर्शी वस्तुएँ हैं जो प्रकाश किरणों को अभिसरण या अपसरण कर सकती हैं।
• अभिसारी लेंस (उत्तल लेंस) समानांतर प्रकाश किरणों को एक फोकस पर लाते हैं।
• अपसारी लेंस (अवतल लेंस) समानांतर प्रकाश किरणों को फैलाते हैं।
• कैमरों, दूरबीनों और सूक्ष्मदर्शी जैसी विभिन्न प्रकाशिक उपकरणों में लेंस का उपयोग किया जाता है।

व्यतिकरण

• जब दो या दो से अधिक प्रकाश तरंगें अतिव्याप्त होती हैं, तो व्यतिकरण होता है।
• जब तरंगें एक-दूसरे को बढ़ावा देती हैं, तो आयाम बढ़ता है, तो रचनात्मक व्यतिकरण होता है।
• जब तरंगें एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं तो आयाम कम हो जाता है, तो विनाशी व्यतिकरण होता है।
• साबुन के बुलबुले या तेल की चमक जैसी पतली फिल्मों में व्यतिकरण पैटर्न देखे जा सकते हैं।

विवर्तन

• बाधाओं या छिद्रों के चारों ओर प्रकाश तरंगों का झुकना विवर्तन है।
• विवर्तन की मात्रा प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और बाधा या छिद्र के आकार पर निर्भर करती है।
• जब प्रकाश एक संकरी भट्ठी से गुजरता है या किनारे के आसपास होता है, तो विवर्तन पैटर्न देखे जा सकते हैं।

ध्रुवीकरण

• ध्रुवीकरण प्रकाश तरंगों का एक गुण है जो विद्युत क्षेत्र सदिश के दोलन की दिशा का वर्णन करता है।
• अध्रुवीकृत प्रकाश में विद्युत क्षेत्र सदिश यादृच्छिक दिशाओं में दोलन करते हैं।
• ध्रुवीकृत प्रकाश में विद्युत क्षेत्र सदिश एक विशिष्ट दिशा में दोलन करते हैं।
• ध्रुवीकृत प्रकाश को ध्रुवीकरण फिल्टर का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

प्रकाशिकी के अनुप्रयोग

• प्रकाशिक यंत्र: दूरबीनें, सूक्ष्मदर्शी, कैमरे और चश्मे प्रकाशिकी के सिद्धांतों पर निर्भर करते हैं।
• चिकित्सा इमेजिंग: एंडोस्कोपी और नेत्र विज्ञान जैसी तकनीकों में प्रकाशिक सिद्धांतों का उपयोग चिकित्सा स्थितियों के निदान और उपचार के लिए किया जाता है।
• प्रकाशिक तंतु संचार: प्रकाशिक तंतु प्रकाश का उपयोग करके जानकारी प्रसारित करते हैं, जिससे उच्च गति वाले डेटा संचरण की अनुमति मिलती है।
• स्पेक्ट्रोस्कोपी: स्पेक्ट्रोमीटर पदार्थ के साथ प्रकाश के संपर्क का उपयोग पदार्थों की संरचना और संरचना का अध्ययन करने के लिए करते हैं।