Chapter 1

1.1 प्रकाश का परावर्तन और अपवर्तन

प्रकाश एक तरंग है जो सीधी रेखा में चलता है। जब प्रकाश किसी सतह से टकराता है, तो वह या तो उसी माध्यम में वापस लौटता है या दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है। प्रकाश के इस व्यवहार को परावर्तन और अपवर्तन कहा जाता है। परावर्तन (Reflection) वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश की किरणें किसी चिकनी सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटती हैं। परावर्तन के नियम हैं: (1) परावर्तित किरण, अपवर्तित किरण और सतह का सामान्य रेखा एक ही तल में होते हैं, (2) परावर्तन का कोण अपवर्तन के कोण के बराबर होता है। अपवर्तन (Refraction) वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश की किरणें एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करते समय अपनी दिशा बदलती हैं। यह दिशा परिवर्तन प्रकाश की गति में बदलाव के कारण होता है। जब प्रकाश कम घनत्व वाले माध्यम से अधिक घनत्व वाले माध्यम में जाता है, तो वह सामान्य रेखा की ओर मुड़ता है, और जब अधिक घनत्व से कम घनत्व वाले माध्यम में जाता है, तो वह सामान्य रेखा से दूर मुड़ता है। इस अनुभाग में परावर्तन और अपवर्तन के नियमों के साथ-साथ इन घटनाओं के भौतिक कारणों को विस्तार से समझाया गया है।

• परावर्तन वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश किरण सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटती है।
• परावर्तन के दो नियम होते हैं: परावर्तित किरण, अपवर्तित किरण और सामान्य एक ही तल में होते हैं; परावर्तन कोण अपवर्तन कोण के बराबर होता है।
• अपवर्तन वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करते समय दिशा बदलती है।
• अपवर्तन प्रकाश की गति में बदलाव के कारण होता है।
• जब प्रकाश कम घनत्व से अधिक घनत्व वाले माध्यम में जाता है तो वह सामान्य की ओर मुड़ता है, और इसके विपरीत भी होता है।
• 📌 परावर्तन: प्रकाश की किरणों का सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटना।
• 📌 अपवर्तन: प्रकाश की किरणों का एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करते समय दिशा बदलना।
• 📌 परावर्तन कोण: सतह के सामान्य और परावर्तित किरण के बीच का कोण।

1.2 अपवर्तनांक, क्रांतिक कोण और पूर्ण आंतरिक परावर्तन

अपवर्तनांक (Refractive Index) किसी माध्यम की प्रकाश के अपवर्तन की क्षमता को दर्शाता है। इसे n से निरूपित किया जाता है और परिभाषित किया जाता है: n = c/v, जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति है और v उस माध्यम में प्रकाश की गति है। अपवर्तनांक एक आयामहीन संख्या है जो प्रकाश की गति में कमी को दर्शाती है। क्रांतिक कोण (Critical Angle) वह न्यूनतम कोण है जिसके लिए प्रकाश किरण पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) के लिए सतह पर अपवर्तन के बजाय पूरी तरह से परावर्तित हो जाती है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन तब होता है जब प्रकाश अधिक घनत्व वाले माध्यम से कम घनत्व वाले माध्यम की सीमा पर आता है और अपवर्तन कोण 90° होता है। इस स्थिति में प्रकाश पूरी तरह से वापस परावर्तित हो जाता है और कोई प्रकाश अपवर्तित नहीं होता। क्रांतिक कोण को θc से दर्शाया जाता है और यह अपवर्तनांक से संबंधित होता है: sin θc = n₂/n₁, जहाँ n₁ > n₂। इस अनुभाग में विभिन्न माध्यमों के अपवर्तनांक और उनके क्रांतिक कोणों की तालिका भी दी गई है, जिससे इन अवधारणाओं को समझना आसान हो जाता है। **Table on page 10 (5 rows × 3 cols)** | पदार्थ माध्यम | अपवर्तनांक | क्रांतिक कोण | | --- | --- | --- | | जल | 1.33 to | 48.75° | | क्राउन काँच | :unselected: 1.52 | 41.14° | | सघन फ्लिंट काँच | 1.62 | 37.31° | | हीरा not | 2.42 | 24.41° | **Table on page 19 (8 rows × 3 cols)** | लेंस के लिए आभासी बिंब का कार्य करता है। अर्थात इससे दूसरे लेंस के लिए किरणें आती हुई प्रतीत होती हैं। | | | | --- | --- | --- | | 1 1 1 | | | | 02 10 -10 | | | | | या U2 = ०० यह आभासी प्रतिबिंब दूसरे लेंस के बायीं ओर अनंत दूरी पर बनता है। यह तीसरे लेंस के लिए बिंब की भाँति कार्य करता है। | | | | 1 1 1 | | | | U3 U3 f3 | | | | 1 1 अथवा 830 या 03 = 30 cm | ed | | | अंतिम प्रतिबिंब तीसरे लेंस के दायीं ओर 30 cm दूरी पर बनता है। | |

• अपवर्तनांक n = c/v होता है, जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति और v माध्यम में प्रकाश की गति है।
• क्रांतिक कोण वह कोण है जिस पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन शुरू होता है।
• पूर्ण आंतरिक परावर्तन तब होता है जब प्रकाश अधिक घनत्व से कम घनत्व वाले माध्यम की सीमा पर आता है।
• क्रांतिक कोण sin θc = n₂/n₁ से निकाला जाता है, जहाँ n₁ > n₂।
• तालिका में जल, क्राउन काँच, सघन फ्लिंट काँच और हीरे के अपवर्तनांक और क्रांतिक कोण दिए गए हैं।
• 📌 अपवर्तनांक: किसी माध्यम में प्रकाश की गति का निर्वात की गति के अनुपात।
• 📌 क्रांतिक कोण: वह न्यूनतम कोण जिस पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है।
• 📌 पूर्ण आंतरिक परावर्तन: प्रकाश का पूरी तरह से परावर्तित होना जब वह अधिक घनत्व से कम घनत्व वाले माध्यम की सीमा पर आता है।