સ્નેલનો કાયદો વર્ણવે છે કે હવામાંથી પાણી અથવા કાચ જેવા વિવિધ ઘનતાના માધ્યમો વચ્ચેથી પસાર થતી વખતે પ્રકાશ કેવી રીતે વળે છે. આ બેન્ડિંગ (વક્રીવર્તન) શા માટે પાણીમાં સ્ટ્રો વળેલું દેખાય છે અને શા માટે લેન્સ પ્રકાશ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. ઓપ્ટિક્સ, લેન્સ ડિઝાઇન અને મિરાજ અને મેઘધનુષ્ય જેવી ઘટનાઓને સમજવા માટે રીફ્રેક્શનને સમજવું જરૂરી છે.
ફોર્મ્યુલા
n₁ × sin(θ₁) = n₂ × sin(θ₂)
ક્યાં:
- n₁ = પ્રથમ માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ
- θ₁ = ઘટના કોણ (સામાન્યથી)
- n₂ = બીજા માધ્યમનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ
- θ₂ = રીફ્રેક્શનનો કોણ (સામાન્યથી)
ખૂણા હંમેશા સામાન્ય (લંબ) થી સપાટી પર માપવામાં આવે છે, સપાટી પરથી જ નહીં.
સામાન્ય રીફ્રેક્ટિવ સૂચકાંકો
| મધ્યમ | રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ |
|---|---|
| શૂન્યાવકાશ | 1.0 |
| હવા | 1.0003 ≈ 1.0 |
| પાણી | 1.33 |
| કાચ | 1.5 - 1.9 |
| હીરા | 2.42 |
ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એટલે પ્રકાશ તે માધ્યમમાં ધીમી ગતિ કરે છે.
કાર્ય કરેલ ઉદાહરણ
પ્રકાશ હવામાંથી (n=1.0) પાણીમાં (n=1.33) 45°ના ઘટના કોણ પર પ્રવાસ કરે છે.
1.0 × sin(45°) = 1.33 × sin(θ₂)
sin(θ₂) = sin(45°) / 1.33 = 0.707 / 1.33 = 0.531
θ₂ = arcsin(0.531) = 32.1°
ગીચ માધ્યમમાં પ્રવેશતી વખતે પ્રકાશ સામાન્ય તરફ વળે છે. રીફ્રેક્ટેડ કિરણ ઘટના કિરણ (45°) કરતા સામાન્ય (32.1°) ની નજીક છે.
જટિલ કોણ અને કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ
જ્યારે પ્રકાશ ઘનતાથી ઓછા ગીચ માધ્યમ (દા.ત. કાચથી હવા) તરફ જાય છે, ત્યારે ત્યાં એક નિર્ણાયક ખૂણો હોય છે જેની બહાર પ્રકાશ વક્રીભવતો નથી પરંતુ તેના બદલે સંપૂર્ણ રીતે પાછું પ્રતિબિંબિત થાય છે. આ સંપૂર્ણ આંતરિક પ્રતિબિંબ છે:
sin(θc) = n₂ / n₁
કાચ (n=1.5) થી હવા માટે (n=1.0):
θc = arcsin(1.0 / 1.5) = 41.8°
41.8° કરતા વધારે આકસ્મિક ખૂણો કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબનું કારણ બને છે. આ સિદ્ધાંત ફાઇબર ઓપ્ટિક્સને પ્રકાશને પકડવામાં સક્ષમ બનાવે છે.
અરજીઓ
લેન્સ: લેન્સનો આકાર અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પ્રકાશને ફોકસ કરવા અથવા અલગ કરવા માટે એકસાથે કામ કરે છે. મજબૂત રીફ્રેક્શન (ઉચ્ચ એન) એટલે કે પાતળા લેન્સ સમાન કેન્દ્રીય લંબાઈ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
પ્રિઝમ્સ: વિવિધ તરંગલંબાઇ (વિક્ષેપ) પરનું પ્રત્યાવર્તન સફેદ પ્રકાશને સ્પેક્ટ્રમમાં અલગ કરે છે.
ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ: કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કેબલની અંદર પ્રકાશ સંકેતો ધરાવે છે.
ટિપ્સ
હંમેશા સામાન્યથી ખૂણો માપો, સપાટીથી નહીં. જ્યારે પ્રકાશ ગાઢ માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે તે સામાન્ય તરફ વળે છે. જ્યારે ગીચ માધ્યમમાંથી બહાર નીકળે છે, ત્યારે તે સામાન્યથી દૂર વળે છે. આ અસમપ્રમાણતા શા માટે સ્વિમિંગ પુલ છે તેના કરતા છીછરા દેખાય છે.
અમારા Snell's Law Refraction Calculator નો ઉપયોગ તરત જ રીફ્રેક્શન એંગલ શોધવા માટે કરો.