आईने में अपना प्रतिबिंब देखना इतना सामान्य है कि आप इसे हल्के में ले सकते हैं, लेकिन सतह के नीचे दुबके रहने पर विचार करने के लिए बहुत कुछ है।
आपके बाथरूम में दर्पण की सपाट सतह एक संपूर्ण प्रतिबिंब दे सकती है, लेकिन घुमावदार फन-हाउस दर्पण ऐसे विचित्र विकृतियां कैसे उत्पन्न करते हैं, जिससे आप अल्ट्रा-लम्बे या छोटे और स्क्वाट लगते हैं? एक स्पष्ट छवि बनाने के लिए प्रत्येक प्रकाश किरण सतह से इतने सही तरीके से कैसे उछल सकती है? आप खुरदरी सतह से स्पष्ट प्रतिबिंब क्यों नहीं देख सकते हैं?
ये प्रश्न उस तरह के हो सकते हैं जिसकी आप कल्पना करते हैं कि एक अति उत्साही बच्चा पूछ सकता है, लेकिन प्रतिबिंब की भौतिकी, और विशेष रूप से परावर्तन का नियम, कई घटनाओं की व्याख्या करता है और अपवर्तन और स्नेल जैसी अधिक जटिल अवधारणाओं को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है कानून।
प्रकाश का परावर्तन
जब कोई प्रकाश तरंग किसी सतह से टकराती है, तो उसका पूरा या उसका कुछ हिस्सा तेजी से घूमेगा और फिर से सतह से दूर परावर्तित हो जाएगा। समतल दर्पण की तरह एक चिकनी सतह के लिए, लगभग सभी प्रकाश जो इसे हिट करते हैं, परावर्तित होते हैं, और परिणामी छवि एक स्वच्छ, "स्पेक्युलर" प्रतिबिंब है। यह प्रतिबिंब का रूप है जिससे आप सबसे अधिक परिचित होंगे, और निस्संदेह जब आप किसी प्रतिबिंब को चित्रित करेंगे तो आप क्या सोचेंगे।
हालाँकि, स्पेक्युलर परावर्तन एकमात्र प्रकार नहीं है: प्रकाश के विसरित परावर्तन भी होते हैं। जब समानांतर प्रकाश किरणें किसी खुरदरी सतह से टकराती हैं, तो अलग-अलग प्रकाश किरणें थोड़ी सी टकराती हैं खुरदरेपन की अनियमितता के परिणामस्वरूप अलग-अलग बिंदु और अलग-अलग दिशाओं में परिलक्षित होते हैं सतह। इसे विसरित परावर्तन कहा जाता है क्योंकि भले ही सभी प्रकाश अभी भी परावर्तित हों, प्रकाश तरंगें चारों ओर बिखरी हुई हैं और एक एकल, कुरकुरा छवि नहीं बनाती हैं।
कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए, एक खिड़की की सतह पर, आप एक दर्पण पर दिखाई देने की तुलना में बहुत कम स्पष्ट रूप से परिभाषित एक हल्का प्रतिबिंब देखेंगे। ऐसा इसलिए है क्योंकि इस तरह के इंटरफेस में कुछ पारंपरिक प्रतिबिंब होते हैं, लेकिन यह भी एक पर्याप्त मौका है कि प्रकाश खिड़की के माध्यम से प्रसारित किया जाएगा।
आप की जरूरत हैस्नेल का नियमपूरी तरह से वर्णन करने के लिए कि खिड़की के माध्यम से प्रेषित प्रकाश का क्या होता है (जो हो जाता हैअपवर्तित), लेकिन परावर्तन का नियम अभी भी बताता है कि इस अधिक जटिल स्थिति में भी परावर्तित प्रकाश का क्या होता है।
महत्वपूर्ण परिभाषाएं
प्रतिबिंब के नियम पर चर्चा करने के लिए आगे बढ़ने से पहले, इस तरह की स्थितियों का वर्णन करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली शब्दावली सीखना एक अच्छा विचार है।
सबसे पहले, दर्पण या सतह के रास्ते में आने वाले प्रकाश को के रूप में संदर्भित किया जाता हैघटना प्रकाश किरणया बस आपतित प्रकाश, और परावर्तन के बाद उस प्रकाश को कहा जाता हैपरावर्तित प्रकाश किरण.
घटना का कोणआपतित की प्रकाश किरण वह कोण है जो वह आपतन बिंदु पर सतह के लिए "सामान्य रेखा" के साथ बनाती है। इस संदर्भ में "सामान्य" का अर्थ वह रेखा है जो उस बिंदु पर सतह से लंबवत रूप से फैली हुई है, इसलिए एक प्रकाश किरण एक से टकराती है मिरर हेड-ऑन में आपतन का 0 डिग्री कोण होगा, जबकि पूरी तरह से तिरछे-घटना किरण में 45 डिग्री का कोण होगा घटना।
परावर्तन कोणघटना के कोण के समान है, लेकिन जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, उस कोण का वर्णन करता है जो परावर्तित प्रकाश किरण आपतन बिंदु पर सतह पर सामान्य रेखा के साथ बनाता है। यह ऊपर परिभाषित आपतन कोण का केवल प्रतिरूप है।
यह भी ध्यान देने योग्य है कि प्रकाश किरण प्रकाश का वर्णन करने के लिए थोड़ा आदर्श तरीका है - आप मूल रूप से केवल इसके बारे में सोचते हैं यह पूरी तरह से सीधी किरणों के संदर्भ में है, जबकि वास्तव में यह एक अनुप्रस्थ तरंग है और इससे कहीं अधिक जटिल है वर्णन करें। हालांकि, प्रतिबिंब को समझने के लिए, आपको इस स्तर के विवरण की आवश्यकता नहीं है - जब आप भौतिकी में कर सकते हैं तो चीजों को सरल बनाना हमेशा अच्छा होता है!
परावर्तन का नियम क्या है?
परावर्तन का नियम कहता है कि प्रकाश की आपतित किरण के लिए आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होगा। सरल शब्दों में कहें तो, यदि कोई प्रकाश किरण सतह के बिल्कुल लंबवत परावर्तक सतह पर पहुँचती है, तो वह सीधे परावर्तित हो जाएगी एक ही रेखा के साथ, लेकिन यदि यह काफी लंबवत नहीं है, तो यह लंबवत रेखा के दूसरी तरफ बराबर से परावर्तित हो जाएगी रकम।
परावर्तन कोण कहते हैंθआर और आपतन कोणθमैं, परावर्तन सूत्र का नियम सरल है:
_r = θ_i
इसलिए यदि आप अपने बाथरूम के दर्पण पर सामान्य रेखा से 45 डिग्री के कोण पर एक लेज़र पॉइंटर चमकाते हैं (तो होने के बीच बिल्कुल आधा रास्ता) दर्पण के चेहरे के साथ संरेखित और उसके लंबवत होने पर), तो यह विपरीत दिशा में ४५ डिग्री पर परावर्तित होगा दिशा।
एक पूल खिलाड़ी के बारे में सोचें जो कुशन के एक फ्लैट सेक्शन से गेंद को उछालता है, या एक टेनिस खिलाड़ी कोण को देखते हुए गेंद को जमीन पर मारने के बाद उछाल देगा। ये दोनों स्थितियां नहीं हैंपूरी तरह सेआपतन कोण और उछलते हुए कोण के संदर्भ में बराबर (क्योंकि दोनों मामलों में कुछ ऊर्जा खो जाती है), लेकिन संक्षेप में, प्रकाश उसी तरह व्यवहार करता है।
परावर्तन के नियम के उदाहरण
परावर्तन के नियम का सबसे सरल उदाहरण है जब आप समतल दर्पण में देखते हैं। कल्पना कीजिए कि आप अपने पैरों पर एक पूर्ण लंबाई के दर्पण में नीचे देख रहे हैं, और सोचें कि प्रकाश किरणें वास्तव में कहाँ यात्रा कर रही हैं।
प्रकाश किरणें आपके पैरों से दर्पण की ओर एक निश्चित कोण पर आती हैं। परावर्तन का नियम हमें बताता है कि जिस कोण पर वह परावर्तित होता है वह उस कोण से मेल खाना चाहिए जिस पर वह घटना हुई थी, इसलिए इसे strike अपने पैरों और अपनी आंखों की ऊंचाई के बीच आधा रास्ता दर्पण, और आप इसकी गणना ठीक से कर सकते हैं त्रिकोणमिति
जब आप टीवी देखने की कोशिश कर रहे होते हैं तो आपने प्रतिबिंबों के साथ कुछ समस्याओं पर ध्यान दिया होगा, और यह रोजमर्रा की जिंदगी में प्रतिबिंब के नियम का एक और उदाहरण है। समस्या यह है कि टीवी एक चिकनी सतह है और यह प्रभावी रूप से सूर्य या दीपक-प्रकाश के लिए एक समतल दर्पण के रूप में कार्य कर रहा है जो आपकी तस्वीर को बर्बाद कर रहा है।
हालांकि इसे ठीक करने के लिए कई तकनीकी प्रयास हैं, आप प्रतिबिंब के नियम का लाभ उठा सकते हैं और बस टीवी को घुमा सकते हैं स्क्रीन पर सामान्य रेखा और आपतित प्रकाश के बीच के कोण को बदलें, इस प्रकार परावर्तन को अपने से बाहर ले जाएं आँख की रेखा।
फ़न-हाउस मिरर थोड़े अधिक जटिल होते हैं, लेकिन आप समझ सकते हैं कि क्या हो रहा है यदि आप इसके बारे में सोचते हैंआकारदर्पण की सतह से। इस बारे में सोचें कि प्रतिबिंब का नियम उस दर्पण पर कैसे लागू होगा जो थोड़ा घुमावदार था, ताकि ऊपर और नीचे बाहर निकले, और केंद्र तुलनात्मक रूप से आगे पीछे हो। आपकी छवि कैसे बदलेगी?
परावर्तन समस्या का उदाहरण नियम
कानून के अर्थ की बुनियादी समझ के साथ आप कई उदाहरण समस्याओं का प्रयास कर सकते हैं, लेकिन एक विशेष रूप से दिलचस्प है और आपको प्रमुख अवधारणाओं को समझने में मदद करनी चाहिए।
कल्पना कीजिए कि दो दर्पण एक दूसरे से 90 डिग्री के कोण पर हैं और एक किनारे पर मिलते हैं, जैसे कि वे आधा चौकोर आकार बना रहे हों। यदि आप इन दो दर्पणों पर प्रकाश की एक किरण चमकाते हैं, तो यह पहले, फिर दूसरे, और फिर दर्पणों से दूर परावर्तित होगी। हालाँकि, जिस कोण पर यह अंततः वापस परावर्तित होता है वह आपतन कोण के समानांतर होता है।
क्या आप इसे साबित कर सकते हैं? कल्पना कीजिए कि प्रकाश पहले दर्पण पर 30° पर आपतित होता है और फिर किरण के पथ पर एक-एक कदम चलते हुए देखें कि आपको क्या मिलता है। यदि आप करते हैं, तो क्या होगा यदि यह विशेष रूप से 30° नहीं था, और आपने अभी कहा था कि यह एक कोण पर घटना थीφइसके बजाय - क्या आप सामान्य रूप से एक ही बात साबित कर सकते हैं?