जीव विज्ञान पढ़ने की विधियाँ क्या हैं? जीव विज्ञान के तरीके

रेफ्रेक्टोमेट्री लागत पर विश्लेषण के सबसे सरल भौतिक तरीकों में से एक है न्यूनतम मात्राविश्लेषण और बहुत के लिए किया जाता है कम समय. इस विधि का उपयोग पदार्थों की पहचान करने, उनकी शुद्धता स्थापित करने और समाधानों की सांद्रता निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

रेफ्रेक्टोमेट्री विधि विश्लेषक के अपवर्तक सूचकांक एन को मापने पर आधारित है। अपवर्तनांक हवा में प्रकाश की गति और अध्ययनाधीन पदार्थ में प्रकाश की गति का अनुपात है। अपवर्तक सूचकांक का मान पदार्थ की प्रकृति, तापमान और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है जिस पर निर्धारण किया जाता है। विलयनों में, अपवर्तनांक विलेय की सांद्रता और विलायक की प्रकृति पर भी निर्भर करता है।

विभिन्न घनत्व वाले मीडिया में प्रकाश किरण के प्रसार की अलग-अलग गति एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर इसकी दिशा में बदलाव का कारण बनती है, अर्थात। अपवर्तन. हवा में प्रकाश के प्रसार की गति v 1 और पदार्थ v 2 में प्रकाश के प्रसार की गति का अनुपात, प्रकाश किरण α के आपतन कोण और उसके अपवर्तन कोण β की ज्या के अनुपात के बराबर, कहा जाता है अपवर्तन का सूचकांक (गुणांक) nऔर किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए एक स्थिर मान है:

जब प्रकाश की किरण n के कम मान वाले माध्यम से उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम में गुजरती है (चित्र 13a) β< α. Если угол падения α луча С (рис.13б) приближается к 90 0 , то β < 90 0 . При дальнейшем увеличении угла падения (луч D) падающий свет полностью отражается от границы раздела и не попадает в менее плотную среду, происходит полное внутреннее отражение. Справа (при наблюдении против светового потока) от предельного луча D" находится затемненное поле, слева – освещенное поле.

चित्र 13. एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की किरण का अपवर्तन:

ए - कम घने माध्यम 1 से अधिक घने माध्यम 2 में गुजरते समय प्रकाश की किरण का अपवर्तन; बी - 90 0 के करीब आने वाले आपतन कोण पर प्रकाश किरण का अपवर्तन; सीमा किरण डी - डी" (कुल आंतरिक प्रतिबिंब)।

अपवर्तक सूचकांक एक विशेष उपकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है जिसे रेफ्रेक्टोमीटर कहा जाता है। व्यवहार में, रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग किया जाता है विभिन्न प्रणालियाँ: प्रयोगशाला - आरएल, यूनिवर्सल - आरएलयू, आरएल - 2, "करात - एमटी", आदि।

रेफ्रेक्टोमीटर उपकरण दो मीडिया की सीमा पर प्रकाश किरण के कुल आंतरिक प्रतिबिंब की घटना पर आधारित है (एक ग्लास प्रिज्म है, दूसरा विश्लेषण किया गया समाधान है) या प्रकाश की सीमा पर सीमित किरण की स्थिति पर आधारित है और छाया (चित्र 14)।

चावल। 14. रेफ्रेक्टोमीटर आरएल - 2 का आरेख:

1 - स्रोत से प्रकाश; 2 - दर्पण; 3 - प्रकाश प्रिज्म; 4 - मापने वाला प्रिज्म; 5 - क्षतिपूर्तिकर्ता; 6- लेंस; 7 - प्रिज्म; 8 - क्रॉसहेयर और एक अपवर्तक सूचकांक पैमाने के साथ प्लेट; 9 - नेत्रिका.

स्रोत 1 से प्रकाश दर्पण 2 से टकराता है और, परावर्तित होकर, ऊपरी प्रकाश प्रिज्म 3 में गुजरता है, फिर निचले मापने वाले प्रिज्म 4 में, जो उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ विशेष ग्लास से बना होता है। प्रिज्म 3 और 4 की कर्ण सतहों के बीच, विश्लेषण किए जा रहे तरल की 1-2 बूंदें एक केशिका का उपयोग करके रखी जाती हैं। प्रिज्म को यांत्रिक क्षति से बचाने के लिए, केशिका को इसकी सतह को नहीं छूना चाहिए।

प्रिज्म 4 की सतह उस इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करती है जिस पर प्रकाश किरण अपवर्तित होती है। किरणों के प्रकीर्णन के कारण प्रकाश और छाया की सीमा इंद्रधनुषी और धुंधली हो जाती है; फैलाव कम्पेसाटर 5 इस घटना को समाप्त करता है। इसके बाद, प्रकाश लेंस 6 और प्रिज्म 7 से होकर गुजरता है। प्लेट 8 पर दृष्टि रेखाएं (दो पार की गई सीधी रेखाएं) और ऐपिस 9 में देखे गए अपवर्तक सूचकांकों का एक पैमाना होता है। अपवर्तक सूचकांक को तीन के साथ पैमाने पर पढ़ा जाता है दशमलव स्थानों पर, चौथे अंक का आकलन आँख से किया जाता है।

ऐपिस 9 में, इंटरफ़ेस स्थापित करने के लिए प्रतिच्छेदी रेखाओं वाला एक क्षेत्र दिखाई देता है। ऐपिस को घुमाने से, क्रॉसहेयर बिंदु फ़ील्ड इंटरफ़ेस के साथ संरेखित हो जाता है (चित्र 15)।

चावल। 15. रेफ्रेक्टोमीटर ऐपिस में देखने का क्षेत्र:

बाईं ओर - अपवर्तक सूचकांक पैमाना; दाईं ओर शुष्क पदार्थों के प्रतिशत का पैमाना है; प्रिज्मों के बीच आसुत जल होता है।

फ़ील्ड इंटरफ़ेस की स्थिति कुल आंतरिक प्रतिबिंब के कोण से मेल खाती है और विश्लेषण किए गए तरल के अपवर्तक सूचकांक पर निर्भर करती है।

प्रयोगशाला रेफ्रेक्टोमीटर आरएल - 2 (चित्र 16) के दो पैमाने हैं - अपवर्तक सूचकांक (1.33 से 1.54 तक) और शुष्क पदार्थ सामग्री, % (wt.) सुक्रोज में व्यक्त - 0 से 95% (wt.) तक।

अपवर्तक सूचकांक आमतौर पर (20 ± 0.3) º सी के तापमान और सोडियम स्पेक्ट्रम की डी लाइन की तरंग दैर्ध्य (589.3 एनएम) पर मापा जाता है। ऐसी स्थितियों के तहत निर्धारित अपवर्तक सूचकांक सूचकांक एन डी 20 द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है।

आसुत जल का अपवर्तनांक n 1 0 = 1.33299 है, व्यावहारिक रूप से वही सूचकांक n 0 = 1.333 के रूप में संदर्भ के रूप में लिया जाता है।

चित्र 16. रेफ्रेक्टोमीटर आरएल - 2:

1 - आधार; 2 - स्तंभ; 3 - शरीर; 4 - प्रकाश और छाया के वर्णक्रमीय रंग को खत्म करने के लिए फैलावदार डायल; 5 - परावर्तक दर्पण; 6 - मापने वाले प्रिज्म का कक्ष; 7 - प्रिज्म को जोड़ने वाला काज; 8 - प्रकाश प्रिज्म; 9 - थर्मामीटर; 10 - रेफ्रेक्टोमीटर पैमाने को समायोजित करने के लिए छेद; 11 - पढ़ने का पैमाना; 12 - संभाल; 13- नेत्रिका

परिचालन प्रक्रिया:

1. प्रिज्म की संपर्क सतहों की सफाई की जाँच करें (माप शुरू करने से पहले)।

2. शून्य बिंदु की जाँच करना। मापने वाले प्रिज्म की सतह पर आसुत जल की 2-3 बूंदें लगाएं और ध्यान से प्रकाश प्रिज्म से ढक दें। प्रकाश खिड़की खोलें और दर्पण का उपयोग करके इसे प्रकाश स्रोत की उच्चतम तीव्रता की दिशा में रखें। स्क्रू को घुमाकर, ऐपिस के दृश्य क्षेत्र में प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों के बीच एक तेज, स्पष्ट अंतर प्राप्त करें। स्क्रू को घुमाकर, प्रकाश और छाया की रेखा को बिल्कुल तब तक संरेखित करें जब तक कि वह ऐपिस की ऊपरी खिड़की में रेखा के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल न खा ले। खड़ी रेखाऐपिस की निचली खिड़की में माप परिणाम दर्शाया गया है - 20 डिग्री सेल्सियस पर पानी का अपवर्तनांक - 1.333। अन्य रीडिंग के मामले में, स्क्रू के साथ अपवर्तक सूचकांक को 1.333 पर सेट करें, और प्रकाश और छाया की सीमा को लाइनों के चौराहे के बिंदु पर लाने के लिए एक कुंजी (समायोजन स्क्रू को हटा दें) का उपयोग करें।

3. अपवर्तनांक का निर्धारण. उपकरण को शून्य बिंदु पर स्थापित करने के बाद, प्रकाश प्रिज्म के कक्ष को उठाएं और फिल्टर पेपर या धुंधले कपड़े से पानी हटा दें। फिर परीक्षण समाधान की 1-2 बूंदें मापने वाले प्रिज्म के तल पर डाली जाती हैं, और कक्ष बंद कर दिया जाता है। स्क्रू को तब तक घुमाएँ जब तक प्रकाश और छाया की सीमा रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल न खा जाए। समाधान का अपवर्तनांक ऐपिस की निचली खिड़की में एक स्केल का उपयोग करके मापा जाता है।

4. दो-घटक समाधान की एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच संबंध एक अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके स्थापित किया जाता है। एक ग्राफ बनाने के लिए, रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थ की तैयारी से मानक समाधान तैयार किए जाते हैं, अपवर्तक सूचकांकों को 3-4 बार मापा जाता है, अंकगणितीय माध्य की गणना की जाती है और परिणामी मान को ऑर्डिनेट अक्ष पर प्लॉट किया जाता है, और समाधान की एकाग्रता भुज अक्ष पर आलेखित किया गया है। ऐसा ग्राफ अक्सर लगभग सीधी रेखा का प्रतिनिधित्व करता है। विश्लेषित विलयन के अपवर्तनांक को मापकर उसकी सान्द्रता ग्राफ से ज्ञात की जाती है।

5. रेफ्रेक्टोमीटर पर काम खत्म करें। प्रत्येक निर्धारण के बाद, दोनों कक्षों को पानी से धोना और फिल्टर पेपर या नैपकिन से पोंछकर कक्षों के बीच रूई की एक पतली परत बिछाना आवश्यक है।

किसी पदार्थ के अपवर्तक गुण, उसके अणु की संरचना से निर्धारित होते हैं, आणविक अपवर्तन की विशेषता होती है आर एमऔर लोरेंत्ज़-लोरेंत्ज़ समीकरण द्वारा वर्णित हैं:

कहा पे एम - दाढ़ जनपदार्थ, जी/मोल;

डी - घनत्व x 10 3 किग्रा/मीटर 3।

आणविक अपवर्तन तापमान पर निर्भर नहीं करता है और एकत्रीकरण की अवस्थापदार्थ. के लिए रासायनिक यौगिकयह एक योगात्मक मूल्य है जिसका उपयोग संरचना और संरचना को स्थापित करने के लिए किया जाता है कार्बनिक पदार्थ. आणविक अपवर्तन की गणना परमाणु अपवर्तन और एकाधिक बंधों की वृद्धि के योग के रूप में की जाती है (तालिका 1)। दूसरी ओर, पहचाने गए पदार्थ का अपवर्तनांक और घनत्व 20 डिग्री सेल्सियस पर मापा जाता है। ये मान, साथ ही पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान, समीकरण में दर्ज किए जाते हैं। दोनों मामलों में, लगभग समान आणविक अपवर्तन प्राप्त किया जाना चाहिए।

तालिका नंबर एक

कुछ का परमाणु अपवर्तन रासायनिक तत्वऔर कई बांडों की वृद्धि (20 0 सी, λ = 589 एनएम)

आइए क्लोरोबेंजीन के उदाहरण का उपयोग करके आणविक अपवर्तन की गणना पर विचार करें, जिसके अणु में 6 कार्बन परमाणु, 5 हाइड्रोजन परमाणु, 1 क्लोरीन परमाणु होते हैं, और 3 दोहरे बंधन भी होते हैं, इसलिए:

आर एम= 6x2.418 + 5x1.100 + 1x5.967 + 3x1.733 = 31.2.

प्रायोगिक तौर पर यह पाया गया कि विश्लेषित द्रव का अपवर्तनांक 1.5248 है। क्लोरोबेंजीन का घनत्व 1.107 × 10 3 किग्रा/मीटर 3 है, दाढ़ द्रव्यमान 112.56 ग्राम/मोल है। हम इन मानों को सूत्र में दर्ज करते हैं और प्राप्त करते हैं:

दो मूल्यों के बीच थोड़ा अंतर आर एम(31.2 - 30.9 = 0.3) इंगित करता है कि जिस तरल का विश्लेषण किया जा रहा है वह वास्तव में क्लोरोबेंजीन है। दो तरीकों से पाए गए आरएम के मूल्यों के बीच महत्वपूर्ण विसंगतियां प्रयोगात्मक त्रुटियों, विश्लेषक के महत्वपूर्ण संदूषण, साथ ही इस तथ्य के कारण हो सकती हैं कि दवा क्लोरोबेंजीन नहीं है।

ऑपरेशन के दौरान सावधानियां

डिवाइस में प्रिज्म सबसे जल्दी विफल हो जाते हैं, इसलिए उन्हें संभालते समय निम्नलिखित सावधानियां बरतनी चाहिए।

1. अपवर्तक सूचकांक निर्धारित करने से पहले, प्रिज्म को गंदगी और धूल से अच्छी तरह साफ किया जाता है।

2. अम्ल और क्षार के अपवर्तक सूचकांकों को नहीं मापा जाता है, क्योंकि वे प्रिज्म की सतह को संक्षारित करते हैं।

3. माप लेने के बाद, प्रिज्म की सतह को पानी या अल्कोहल से सिक्त एक साफ, मुलायम कपड़े से पोंछें, पोंछकर सुखा लें और प्रिज्म के बीच एक छोटा, सूखा, साफ कपड़ा या रूई रखें।

बी) प्रिज्म के बीच परीक्षण तरल को लंबे समय तक छोड़ दें, क्योंकि प्रिज्म की सतह तब एक पतली मैट परत से ढकी होती है और अपवर्तक सूचकांक को मापना असंभव हो जाता है।

प्रयोगशाला असाइनमेंट नंबर 7

1. कार्बनिक विलायकों के अपवर्तनांक निर्धारित करें और तुलना करें ज्ञात मूल्यएन 20 डी . प्राप्त परिणामों का विश्लेषण करें।

कार्बनिक सॉल्वैंट्स एन 20 डी

इथेनॉल 1.3613

क्लोरोफॉर्म 1.4467

टोल्यूनि 1.4992

मिथाइल आयोडाइड 1.5207

एनिलीन 1.5863

1 - ब्रोमोनफैथलीन 1.6582

2. पानी में एथिल अल्कोहल की सांद्रता पर अपवर्तक सूचकांकों की निर्भरता का एक अंशांकन ग्राफ बनाएं।

3. शिक्षक द्वारा दिए गए पानी में एथिल अल्कोहल के घोल की सांद्रता निर्धारित करें।

4. इथेनॉल के आणविक अपवर्तन को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित और गणना करें। प्राप्त परिणामों का विश्लेषण करें।

प्रयोगशाला कार्य №8

किसी भी उत्पाद के उत्पादन के लिए एक विशिष्ट रणनीति की योजना बनाने के लिए गणना करते समय या विभिन्न उद्देश्यों के लिए संरचनाओं के निर्माण के लिए एक परियोजना तैयार करते समय भौतिकी के नियम बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई मात्राओं की गणना की जाती है, इसलिए योजना कार्य शुरू होने से पहले माप और गणना की जाती है। उदाहरण के लिए, कांच का अपवर्तनांक आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या के अनुपात के बराबर होता है।

तो पहले प्रक्रिया चल रही हैकोणों को मापें, फिर उनकी ज्या की गणना करें, और केवल तभी आप वांछित मान प्राप्त कर सकते हैं। सारणीबद्ध डेटा की उपलब्धता के बावजूद, हर बार अतिरिक्त गणना करना उचित होता है, क्योंकि अक्सर संदर्भ पुस्तकों का उपयोग किया जाता है आदर्श स्थितियाँजिसे हासिल किया जा सकता है वास्तविक जीवनलगभग असंभव. इसलिए, वास्तव में, संकेतक आवश्यक रूप से तालिका से भिन्न होगा, और कुछ स्थितियों में यह मौलिक महत्व का है।

पूर्ण सूचक

पूर्ण अपवर्तक सूचकांक कांच के ब्रांड पर निर्भर करता है, क्योंकि व्यवहार में बड़ी संख्या में विकल्प होते हैं जो संरचना और पारदर्शिता की डिग्री में भिन्न होते हैं। औसतन यह 1.5 है और एक दिशा या किसी अन्य में इस मान के आसपास 0.2 तक उतार-चढ़ाव होता है। दुर्लभ मामलों में, इस आंकड़े से विचलन हो सकता है।

पुनः, यदि महत्वपूर्ण हो सटीक सूचक, तो अतिरिक्त माप अपरिहार्य हैं। लेकिन वे 100% विश्वसनीय परिणाम भी नहीं देते हैं, क्योंकि अंतिम मूल्य माप के दिन आकाश में सूर्य की स्थिति और बादल छाए रहने से प्रभावित होगा। सौभाग्य से, 99.99% मामलों में केवल यह जानना पर्याप्त है कि कांच जैसी सामग्री का अपवर्तनांक एक से अधिक और दो से कम है, और अन्य सभी दसवें और सौवें हिस्से से कोई फर्क नहीं पड़ता।

भौतिकी की समस्याओं को हल करने में मदद करने वाले मंचों पर अक्सर यह सवाल उठता है: कांच और हीरे का अपवर्तनांक क्या है? बहुत से लोग सोचते हैं कि चूँकि ये दोनों पदार्थ दिखने में एक जैसे हैं तो इनके गुण भी लगभग एक जैसे ही होने चाहिए। लेकिन ये ग़लतफ़हमी है.

कांच का अधिकतम अपवर्तन लगभग 1.7 होगा, जबकि हीरे के लिए यह सूचक 2.42 तक पहुँच जाता है। दिया गया जीईएमपृथ्वी पर मौजूद कुछ सामग्रियों में से एक है जिसका अपवर्तनांक 2 से अधिक है। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना और प्रकाश किरणों के उच्च स्तर के प्रकीर्णन के कारण है। तालिका मान में परिवर्तन में कटौती न्यूनतम भूमिका निभाती है।

सापेक्ष सूचक

कुछ वातावरणों के लिए सापेक्ष संकेतक को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

- पानी के सापेक्ष कांच का अपवर्तनांक लगभग 1.18 है;
- वायु के सापेक्ष उसी पदार्थ का अपवर्तनांक 1.5 के बराबर है;
- अल्कोहल के सापेक्ष अपवर्तनांक - 1.1.

संकेतक का मापन और सापेक्ष मूल्य की गणना एक प्रसिद्ध एल्गोरिदम के अनुसार की जाती है। एक सापेक्ष पैरामीटर खोजने के लिए, आपको एक तालिका मान को दूसरे से विभाजित करना होगा। या दो वातावरणों के लिए प्रायोगिक गणना करें, और फिर प्राप्त डेटा को विभाजित करें। ऐसे ऑपरेशन अक्सर प्रयोगशाला भौतिकी कक्षाओं में किए जाते हैं।

अपवर्तनांक का निर्धारण

व्यवहार में कांच का अपवर्तनांक निर्धारित करना काफी कठिन है, क्योंकि प्रारंभिक डेटा को मापने के लिए उच्च परिशुद्धता उपकरणों की आवश्यकता होती है। कोई भी त्रुटि बढ़ जाएगी, क्योंकि गणना जटिल सूत्रों का उपयोग करती है जिनके लिए त्रुटियों की अनुपस्थिति की आवश्यकता होती है।

सामान्य तौर पर, यह गुणांक दर्शाता है कि किसी निश्चित बाधा से गुजरते समय प्रकाश किरणों के प्रसार की गति कितनी बार धीमी हो जाती है। इसलिए, यह केवल पारदर्शी सामग्रियों के लिए विशिष्ट है। गैसों के अपवर्तनांक को संदर्भ मान अर्थात एक इकाई के रूप में लिया जाता है। ऐसा इसलिए किया गया ताकि गणना करते समय किसी मूल्य से शुरुआत करना संभव हो सके।

अगर सुरज की किरणतालिका मान के बराबर अपवर्तक सूचकांक के साथ कांच की सतह पर गिरता है, तो इसे कई तरीकों से बदला जा सकता है:

1. शीर्ष पर एक फिल्म चिपका दें, जिसका अपवर्तनांक कांच से अधिक होगा। इस सिद्धांत का उपयोग कार की खिड़की को रंगने में किया जाता है ताकि यात्री आराम में सुधार हो सके और ड्राइवर को यातायात की स्थिति के बारे में स्पष्ट जानकारी मिल सके। फिल्म पराबैंगनी विकिरण को भी रोकेगी।
2. कांच को पेंट से पेंट करें। सस्ते उत्पादों के निर्माता यही करते हैं धूप का चश्मा, लेकिन यह विचार करने योग्य है कि यह दृष्टि के लिए हानिकारक हो सकता है। में अच्छे मॉडलएक विशेष तकनीक का उपयोग करके कांच को तुरंत रंगीन बनाया जाता है।
3. गिलास को किसी तरल पदार्थ में डुबोएं। यह केवल प्रयोगों के लिए उपयोगी है.

यदि प्रकाश की किरण कांच से गुजरती है, तो अपवर्तनांक होता है अगली सामग्रीसापेक्ष गुणांक का उपयोग करके गणना की जाती है, जिसे तालिका मानों की तुलना करके प्राप्त किया जा सकता है। व्यावहारिक या प्रायोगिक भार उठाने वाले ऑप्टिकल सिस्टम के डिज़ाइन में ये गणनाएँ बहुत महत्वपूर्ण हैं। यहां त्रुटियां अस्वीकार्य हैं, क्योंकि वे पूरे डिवाइस के गलत संचालन को जन्म देंगी और फिर इसकी मदद से प्राप्त कोई भी डेटा बेकार हो जाएगा।

अपवर्तक सूचकांक वाले कांच में प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए, आपको निर्वात में गति के निरपेक्ष मान को अपवर्तक सूचकांक से विभाजित करना होगा। वैक्यूम का उपयोग संदर्भ माध्यम के रूप में किया जाता है क्योंकि किसी भी पदार्थ की अनुपस्थिति के कारण अपवर्तन वहां संचालित नहीं होता है जो किसी दिए गए पथ के साथ प्रकाश किरणों की चिकनी गति में हस्तक्षेप कर सकता है।

किसी भी गणना किए गए संकेतक में, गति संदर्भ माध्यम की तुलना में कम होगी, क्योंकि अपवर्तक सूचकांक हमेशा एकता से अधिक होता है।

पाठ 25/III-1 विभिन्न माध्यमों में प्रकाश का प्रसार। दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश का अपवर्तन।

नई सामग्री सीखना.

अब तक, हमने हमेशा की तरह, हवा में, एक माध्यम में प्रकाश के प्रसार पर विचार किया है। प्रकाश विभिन्न माध्यमों में फैल सकता है: एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाना; घटना के बिंदुओं पर, किरणें न केवल सतह से परावर्तित होती हैं, बल्कि आंशिक रूप से इससे होकर गुजरती हैं। इस तरह के बदलाव कई खूबसूरत और दिलचस्प घटनाओं का कारण बनते हैं।

दो माध्यमों की सीमा से गुजरने वाले प्रकाश के प्रसार की दिशा को बदलना प्रकाश का अपवर्तन कहलाता है।

दो पारदर्शी माध्यमों के बीच इंटरफ़ेस पर आपतित प्रकाश किरण का एक भाग परावर्तित होता है, और दूसरा भाग दूसरे माध्यम में चला जाता है। इस स्थिति में, दूसरे माध्यम में जाने वाली प्रकाश किरण की दिशा बदल जाती है। इसलिए, घटना को अपवर्तन कहा जाता है, और किरण को अपवर्तित कहा जाता है।

1 – घटना किरण

2 - परावर्तित किरण

3 – अपवर्तित किरण α β

OO 1 - दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस

एमएन - लंबवत ओ ओ 1

किरण और दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ के लम्बवत, किरण के आपतन बिंदु तक नीचे आने वाले कोण को अपवर्तन कोण कहा जाता है। γ (गामा).

निर्वात में प्रकाश 300,000 किमी/सेकेंड की गति से यात्रा करता है। किसी भी माध्यम में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में हमेशा कम होती है। इसलिए जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है तो उसकी गति कम हो जाती है और इससे प्रकाश का अपवर्तन होता है। किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश प्रसार की गति जितनी कम होगी, इस माध्यम का ऑप्टिकल घनत्व उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए, वायु में निर्वात की तुलना में अधिक ऑप्टिकल घनत्व होता है, क्योंकि वायु में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में थोड़ी कम होती है। पानी का ऑप्टिकल घनत्व हवा के ऑप्टिकल घनत्व से अधिक होता है क्योंकि हवा में प्रकाश की गति पानी की तुलना में अधिक होती है।

दो मीडिया के ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक भिन्न होते हैं, उनके इंटरफ़ेस पर उतना ही अधिक प्रकाश अपवर्तित होता है। दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश की गति जितनी अधिक बदलती है, वह उतना ही अधिक अपवर्तित होता है।

प्रत्येक पारदर्शी पदार्थ के लिए इतना महत्वपूर्ण है शारीरिक विशेषता, प्रकाश के अपवर्तनांक के रूप में एन।यह दर्शाता है कि किसी दिए गए पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कितनी गुना कम है।

प्रकाश का अपवर्तनांक

पदार्थ	पदार्थ	पदार्थ
	काला नमक	तारपीन
	देवदार का तेल	एथिल अल्कोहोल

ग्लिसरॉल	प्लेक्सीग्लास	ग्लास (हल्का)
	कार्बन डाइसल्फ़ाइड

आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच का अनुपात प्रत्येक माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व पर निर्भर करता है। यदि प्रकाश की किरण कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होगा। यदि प्रकाश की किरण उच्च ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से आती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से छोटा होगा। यदि प्रकाश की किरण अधिक ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम में गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है।

अर्थात्, यदि n 1 γ; यदि n 1 >n 2 तो α<γ.

प्रकाश अपवर्तन का नियम :

आपतित किरण, अपवर्तित किरण और किरण के आपतन बिंदु पर दो माध्यमों के बीच इंटरफेस का लंबवत भाग एक ही तल में स्थित होता है।

आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच संबंध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।

जहां आपतन कोण की ज्या है और अपवर्तन कोण की ज्या है।

कोण 0 - 900 के लिए ज्या और स्पर्शरेखा का मान

डिग्री	डिग्री	डिग्री

प्रकाश अपवर्तन का नियम सबसे पहले 1626 के आसपास डच खगोलशास्त्री और गणितज्ञ डब्ल्यू. स्नेलियस द्वारा तैयार किया गया था, जो लीडेन विश्वविद्यालय (1613) में प्रोफेसर थे।

16वीं शताब्दी के लिए, प्रकाशिकी एक अति-आधुनिक विज्ञान था, पानी से भरी कांच की गेंद से, जिसका उपयोग लेंस के रूप में किया जाता था, एक आवर्धक कांच उत्पन्न हुआ। और इससे उन्होंने एक दूरबीन और एक माइक्रोस्कोप का आविष्कार किया। उस समय, नीदरलैंड को तट को देखने और दुश्मनों से समय पर बचने के लिए दूरबीनों की आवश्यकता थी। यह प्रकाशिकी ही थी जिसने नेविगेशन की सफलता और विश्वसनीयता सुनिश्चित की। इसलिए, नीदरलैंड में, कई वैज्ञानिक प्रकाशिकी में रुचि रखते थे। डचमैन स्केल वान रूयेन (स्नेलियस) ने देखा कि कैसे प्रकाश की एक पतली किरण दर्पण में परिलक्षित होती थी। उन्होंने आपतन कोण और परावर्तन कोण को मापा और स्थापित किया: परावर्तन का कोण आपतन कोण के बराबर होता है। वह प्रकाश परावर्तन के नियमों का भी मालिक है। उन्होंने प्रकाश के अपवर्तन का नियम प्रतिपादित किया।

आइए प्रकाश अपवर्तन के नियम पर विचार करें।

इसमें पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक शामिल होता है, उस स्थिति में जब दूसरे का ऑप्टिकल घनत्व अधिक होता है। यदि प्रकाश अपवर्तित होता है और कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से गुजरता है, तो α< γ, тогда

यदि पहला माध्यम निर्वात है, तो n 1 =1 फिर .

इस सूचक को दूसरे माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है:

निर्वात में प्रकाश की गति, किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति कहां है।

पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश के अपवर्तन का परिणाम यह तथ्य है कि हम सूर्य और तारों को उनकी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर देखते हैं। प्रकाश का अपवर्तन मृगतृष्णा, इंद्रधनुष की उपस्थिति को समझा सकता है... प्रकाश अपवर्तन की घटना संख्यात्मक ऑप्टिकल उपकरणों के संचालन सिद्धांत का आधार है: माइक्रोस्कोप, टेलीस्कोप, कैमरा।

प्रकाशिकीभौतिकी की एक शाखा है जो प्रकाश विकिरण की प्रकृति, उसके प्रसार और पदार्थ के साथ अंतःक्रिया का अध्ययन करती है। प्रकाश तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। प्रकाश तरंगों की तरंगदैर्ध्य अंतराल में समाहित होती है। इस श्रेणी की तरंगें मानव आँख से समझी जाती हैं।

प्रकाश किरणों नामक रेखाओं के साथ यात्रा करता है। किरण (या ज्यामितीय) प्रकाशिकी सन्निकटन में, प्रकाश की परिमित तरंग दैर्ध्य की उपेक्षा की जाती है, यह मानते हुए कि λ→0। कई मामलों में, ज्यामितीय प्रकाशिकी किसी को ऑप्टिकल प्रणाली की काफी अच्छी तरह से गणना करने की अनुमति देती है। सबसे सरल ऑप्टिकल सिस्टम एक लेंस है।

प्रकाश के हस्तक्षेप का अध्ययन करते समय, यह याद रखना चाहिए कि हस्तक्षेप केवल सुसंगत स्रोतों से देखा जाता है और हस्तक्षेप अंतरिक्ष में ऊर्जा के पुनर्वितरण से जुड़ा होता है। यहां अधिकतम और न्यूनतम प्रकाश तीव्रता की स्थितियों को सही ढंग से लिखने में सक्षम होना और पतली फिल्मों के रंग, समान मोटाई और समान झुकाव की धारियों जैसे मुद्दों पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है।

प्रकाश विवर्तन की घटना का अध्ययन करते समय, ह्यूजेन्स-फ़्रेज़नेल सिद्धांत, फ़्रेज़नेल ज़ोन विधि को समझना आवश्यक है, और यह समझना आवश्यक है कि एकल स्लिट और विवर्तन झंझरी पर विवर्तन पैटर्न का वर्णन कैसे किया जाए।

प्रकाश के ध्रुवीकरण की घटना का अध्ययन करते समय, आपको यह समझने की आवश्यकता है कि इस घटना का आधार प्रकाश तरंगों की अनुप्रस्थता है। ध्रुवीकृत प्रकाश उत्पन्न करने की विधियों और ब्रूस्टर तथा मालुस के नियमों पर ध्यान देना चाहिए।