प्रिज़्म से प्रकाश का अपवर्तन

Refraction of Light through a Prism

जब प्रकाश प्रिज्म से होकर गुजरता है, तो यह दो बार मुड़ता है - एक बार प्रिज्म में प्रवेश करने पर और एक बार बाहर निकलने पर - जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश अपने घटक रंगों में बिखर जाता है।

प्रिज्म की संरचना

प्रिज्म एक पारदर्शी ऑप्टिकल तत्व है जिसमें सपाट, पॉलिश सतह होती है जो प्रकाश को अपवर्तित करती है। हम आम तौर पर एक त्रिकोणीय प्रिज्म पर विचार करते हैं, जिसमें दो त्रिकोणीय आधार और तीन आयताकार चेहरे होते हैं। दो अपवर्तक सतहों के बीच के कोण को प्रिज्म का कोण (A) कहा जाता है।

प्रिज्म के माध्यम से अपवर्तन

जब प्रकाश प्रिज्म में प्रवेश करता है, तो माध्यम (हवा से कांच में) में परिवर्तन के कारण यह अपवर्तन (झुकना) से गुजरता है। प्रकाश प्रिज्म से बाहर निकलते ही हवा में फिर से मुड़ जाता है। इन दो अपवर्तनों के संयोजन से प्रकाश दिशा बदलता है और अपने घटक रंगों में फैल जाता है।

प्रिज्म के माध्यम से अपवर्तन के चरण

• आपतित किरण: प्रिज्म में पहली सतह पर प्रवेश करने वाली प्रकाश किरण को आपतित किरण कहा जाता है।
• पहला अपवर्तन: जैसे ही आपतित किरण प्रिज्म में प्रवेश करती है, यह अभिलंब की ओर झुकती है (क्योंकि कांच हवा से सघन होता है)। आपतित किरण और अभिलंब के बीच का कोण आपतन कोण (i₁) है, और अपवर्तित किरण और प्रिज्म के अंदर अभिलंब के बीच का कोण अपवर्तन कोण (r₁) है।
• दूसरा अपवर्तन: प्रिज्म के अंदर प्रकाश किरण दूसरे चेहरे से टकराती है और हवा में निकल जाती है। यहाँ, प्रकाश अभिलंब से दूर झुकता है (क्योंकि यह सघन से विरल माध्यम में जाता है)। प्रिज्म के अंदर इस अपवर्तित किरण और दूसरे चेहरे पर अभिलंब के बीच का कोण r₂ है, और उभरती किरण और हवा में अभिलंब के बीच का कोण निर्गमन कोण (e) है।
• विचलन कोण (D): प्रकाश के समग्र झुकाव को विचलन कोण (D) द्वारा मापा जाता है, जो आपतित किरण की दिशा और उभरती हुई किरण की दिशा के बीच का कोण है।

महत्वपूर्ण कोण और संबंध

प्रिज्म का कोण (A): प्रिज्म की दो अपवर्तक सतहों के बीच का कोण।

विचलन कोण (D): समीकरण द्वारा दिया गया:

$D=(i_{1}+e)-(R_{1}+R_{2})$

न्यूनतम विचलन के लिए, जब प्रिज्म के माध्यम से प्रकाश का पथ सममित होता है,

$i_{1}=e,r_{1}=r_{2},$

$D_{m}in=2i-A$

प्रिज्म का अपवर्तनांक (μ): प्रिज्म पदार्थ का अपवर्तनांक निम्न का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:

$\mu ={\frac {\sin {\frac {(A+Dmin)}{2}}}{sin{\frac {A}{2}}}}$

जहाँ:

A प्रिज्म का कोण है,

D min विचलन का न्यूनतम कोण है।

अनुप्रयोग

• प्रिज्म का उपयोग स्पेक्ट्रोमीटर में प्रकाश तरंगदैर्ध्य का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।
• प्रिज्म खगोल विज्ञान, रसायन विज्ञान और फोरेंसिक विज्ञान जैसे क्षेत्रों में प्रकाश की संरचना का अध्ययन करने में मदद करते हैं।