Chapter 2

10.1 भूमिका

इस अनुभाग में प्रकाश के कण और तरंग सिद्धांत के ऐतिहासिक विकास का वर्णन किया गया है। सन् 1637 में दकार्ते ने प्रकाश के कणिका मॉडल को प्रस्तुत किया, जिससे परावर्तन और अपवर्तन के नियमों की व्याख्या हुई। न्यूटन ने इस कणिका सिद्धांत को अपनी पुस्तक 'ऑप्टिक्स' में विकसित किया, जिसके कारण इस सिद्धांत को व्यापक स्वीकृति मिली। इसके विपरीत, सन् 1678 में क्रिस्टिआन हाइगेंस ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत को प्रस्तुत किया, जिसमें प्रकाश को यांत्रिक तरंग माना गया जो किसी माध्यम में संचरित होती है। तरंग सिद्धांत ने अपवर्तन के समय प्रकाश की चाल के व्यवहार को बेहतर समझाया, जो कण सिद्धांत की प्रागुक्ति के विपरीत था। सन् 1850 में फूको के प्रयोग ने जल में प्रकाश की चाल वायु की तुलना में कम होने की पुष्टि की, जिससे तरंग सिद्धांत की पुष्टि हुई। हालांकि तरंग सिद्धांत को न्यूटन के प्रभाव के कारण सहज स्वीकार नहीं मिला, परन्तु टॉमस यंग के व्यतिकरण प्रयोग (1801) ने प्रकाश की तरंग प्रकृति को प्रमाणित किया। मैक्सवेल ने विद्युतचुंबकीय सिद्धांत प्रस्तुत कर प्रकाश को वैद्युतचुंबकीय तरंग बताया, जिससे निर्वात में प्रकाश संचरण की समस्या का समाधान हुआ। इस अध्याय में हम हाइगेंस के सिद्धांत से शुरू करते हुए परावर्तन, अपवर्तन, व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवण की घटनाओं का अध्ययन करेंगे।

• दकार्ते और न्यूटन ने प्रकाश के कण सिद्धांत को विकसित किया।
• हाइगेंस ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत को प्रस्तुत किया।
• फूको के प्रयोग ने तरंग सिद्धांत की पुष्टि की।
• टॉमस यंग के व्यतिकरण प्रयोग ने प्रकाश की तरंग प्रकृति को प्रमाणित किया।
• मैक्सवेल ने प्रकाश को वैद्युतचुंबकीय तरंग बताया।
• इस अध्याय में प्रकाश की तरंग प्रकृति के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन होगा।
• 📌 कण सिद्धांत: प्रकाश को कणों के रूप में मानना।
• 📌 तरंग सिद्धांत: प्रकाश को तरंग के रूप में मानना।
• 📌 वैद्युतचुंबकीय तरंग: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के परिवर्तन से उत्पन्न तरंगें।

10.2 हाइगेंस का सिद्धांत

इस अनुभाग में हाइगेंस के तरंग सिद्धांत का परिचय दिया गया है। तरंगाग्र को परिभाषित करते हुए बताया गया है कि जब कोई तरंग स्रोत (जैसे जल में पत्थर) तरंगें उत्पन्न करता है, तो समान कला में कंपन करने वाले बिंदुओं का समूह तरंगाग्र कहलाता है। यदि स्रोत से निकली तरंगें सभी दिशाओं में समान रूप से फैलती हैं, तो तरंगाग्र गोलीय (स्फेरिकल) होता है। स्रोत से दूर तरंगाग्र का एक छोटा भाग समतल माना जा सकता है। हाइगेंस के अनुसार, किसी समय t=0 पर तरंगाग्र की आकृति ज्ञात हो, तो प्रत्येक बिंदु से द्वितीयक तरंगें उत्पन्न होती हैं जो तरंग की चाल v से फैलती हैं। इन द्वितीयक तरंगों का अग्र आवरण अगले समय t=τ पर नया तरंगाग्र बनाता है। इस ज्यामितीय निर्माण से तरंग के प्रसार की दिशा और गति ज्ञात की जा सकती है। हाइगेंस ने पश्च तरंगों की उपस्थिति को नकारते हुए कहा कि द्वितीयक तरंगों का आयाम आगे की दिशा में अधिकतम और पीछे की दिशा में शून्य होता है। इस सिद्धांत से हम समतल तरंगों के प्रसार को भी समझ सकते हैं।

• तरंगाग्र समान कला में कंपन करने वाले बिंदुओं का पथ है।
• गोलीय तरंगाग्र स्रोत से सभी दिशाओं में समान रूप से फैलती है।
• हाइगेंस के अनुसार, तरंगाग्र के प्रत्येक बिंदु से द्वितीयक तरंगें उत्पन्न होती हैं।
• द्वितीयक तरंगों का अग्र आवरण नया तरंगाग्र बनाता है।
• पश्च तरंगों की अनुपस्थिति के लिए हाइगेंस ने आयाम के भिन्न वितरण का तर्क दिया।
• स्रोत से दूर तरंगाग्र का छोटा भाग समतल माना जा सकता है।
• 📌 तरंगाग्र: समान कला में कंपन करने वाले बिंदुओं का पथ।
• 📌 द्वितीयक तरंगें: तरंगाग्र के प्रत्येक बिंदु से उत्पन्न नई तरंगें।
• 📌 पश्च तरंग: हाइगेंस के सिद्धांत में पीछे की दिशा में उत्पन्न होने वाली तरंग।