अपवर्तन और पूर्ण आंतरिक परावर्तन सिम्युलेटर
इस सिमुलेशन के समीकरण
| n₁ | जिस पदार्थ में प्रकाश शुरू होता है (n₁) | अपवर्तनांक: वहाँ प्रकाश निर्वात की तुलना में कितने गुना धीमा चलता है | |
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| n₂ | जिस पदार्थ में वह प्रवेश करता है (n₂) | चुनी गई तरंगदैर्ध्य पर, इसलिए यह रंग के साथ थोड़ा बदलता है | |
| θ₁ | आपतन कोण θ₁ (°) | अभिलंब से मापा गया, यानी सतह के लंबवत धराशायी रेखा से, सतह से नहीं | |
| θ₂ | अपवर्तन कोण | सघन पदार्थ में जाते समय θ₁ से छोटा (किरण अभिलंब की ओर मुड़ती है), उससे बाहर आते समय बड़ा |
मौजूदा मानों के साथ:
| v | दूसरे पदार्थ में प्रकाश की चाल | c = 299,792 km/s; चलते बिंदु इसी गुणक से धीमे होते हैं, और चाल का यही बदलाव किरण को मोड़ता है |
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मौजूदा मानों के साथ:
| θ_c | क्रांतिक कोण | केवल सघन से कम सघन पदार्थ में जाते समय होता है (n₁, n₂ से बड़ा); इसके पार कोई प्रकाश नहीं निकलता और सारा परावर्तित हो जाता है |
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मौजूदा मानों के साथ:
| θ_B | ब्रूस्टर कोण | आपतन तल में ध्रुवित प्रकाश यहाँ बिल्कुल परावर्तित नहीं होता, इसलिए परावर्तन पूरी तरह ध्रुवित होता है; पोलराइज़्ड धूप के चश्मे इसी का उपयोग करते हैं |
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मौजूदा मानों के साथ:
| R | परावर्तित प्रकाश का अंश | फ़्रेनेल समीकरण, अध्रुवित प्रकाश के लिए; बाक़ी, T = 1 − R, पार निकल जाता है। चार्ट इन्हें कोण के सापेक्ष दिखाता है |
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मौजूदा मानों के साथ:
| λ | तरंगदैर्ध्य λ (nm) | कॉशी सूत्र: बैंगनी प्रकाश को लाल से बड़ा अपवर्तनांक मिलता है, इसलिए वह ज़्यादा मुड़ता है, और इसी से प्रिज़्म स्पेक्ट्रम बनाता है |
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मौजूदा मानों के साथ:
| A | प्रिज़्म का शीर्ष कोण A (°) | प्रिज़्म के शीर्ष का कोण | |
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| δ | विचलन | किरण अपनी मूल दिशा से कितना घूमती है; यह सबसे कम, δ_min, तब होता है जब किरण प्रिज़्म को सममित रूप से पार करती है |
मौजूदा मानों के साथ:
| θ_max | फ़ाइबर का स्वीकृति कोण | जो प्रकाश फ़ाइबर के सिरे में अक्ष से इससे ज़्यादा कोण पर आता है, वह दीवार पर क्रांतिक कोण से कम पर टकराता है और बाहर निकल जाता है |
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मौजूदा मानों के साथ:
अपवर्तन सिम्युलेटर कैसे इस्तेमाल करें
- वह पदार्थ चुनें जिसमें प्रकाश शुरू होता है और वह जिसमें प्रवेश करता है, फिर आपतन कोण सेट करें। किरण सीमा पर स्नेल के नियम से मुड़ती है, एक हल्की परावर्तित किरण वापस जाती है, और सफ़ेद बिंदु दिखाते हैं कि सघन पदार्थ में प्रकाश धीमा हो जाता है। धराशायी रेखा अभिलंब है, जिससे सभी कोण मापे जाते हैं।
- पानी, काँच या हीरे से शुरू करें, हवा में जाएँ और कोण बढ़ाएँ। अपवर्तित किरण सतह की ओर झुकती जाती है और धुंधली होती है, और क्रांतिक कोण के पार ग़ायब हो जाती है: सारा प्रकाश परावर्तित होता है। इसे होते देखने के लिए कोण को आगे-पीछे घुमाएँ चुनें, और चार्ट पर परावर्तित हिस्सा देखें, जो ब्रूस्टर कोण भी दिखाता है, जहाँ आपतन तल में ध्रुवित प्रकाश बिल्कुल परावर्तित नहीं होता।
- प्रिज़्म पर जाएँ और सफ़ेद प्रकाश चुनें ताकि किरण अपने रंगों में बँट जाए, या ऑप्टिकल फ़ाइबर पर जाएँ ताकि पूर्ण आंतरिक परावर्तन से फँसा प्रकाश दिखे, जो बहुत तिरछा घुसने पर बाहर निकल जाता है। लेंस और दर्पण के लिए लेंस और दर्पण सिम्युलेटर किरण आरेख बनाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
स्नेल का नियम क्या है?
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂: किसी सीमा के दोनों ओर अपवर्तनांक गुणा अभिलंब से कोण की ज्या बराबर होती है। अपवर्तनांक n बताता है कि पदार्थ में प्रकाश निर्वात से कितने गुना धीमा चलता है, पानी में 1.33 और काँच में लगभग 1.5, इसलिए हवा से काँच में जाता प्रकाश अभिलंब की ओर मुड़ता है।
क्रांतिक कोण क्या है?
वह आपतन कोण जिसके बाद प्रकाश सघन पदार्थ से बाहर नहीं निकल पाता: sin θ_c = n₂ ÷ n₁। पानी से हवा में यह 48.6° है, काँच से लगभग 41° और हीरे से 24.4°, जिसका छोटा क्रांतिक कोण तराशे गए हीरे में प्रकाश को फँसा लेता है और उसे चमकाता है। इसके पार सारा प्रकाश परावर्तित होता है: पूर्ण आंतरिक परावर्तन।
प्रिज़्म सफ़ेद प्रकाश को क्यों बाँटता है?
काँच का अपवर्तनांक लाल की तुलना में बैंगनी प्रकाश के लिए थोड़ा ज़्यादा होता है (वर्ण-विक्षेपण), इसलिए हर सतह पर बैंगनी ज़्यादा मुड़ता है। क्राउन काँच में अपवर्तनांक 400 nm पर लगभग 1.531 से 700 nm पर 1.513 तक जाता है, जो 60° प्रिज़्म से निकले प्रकाश को लगभग 2° में फैलाने के लिए काफ़ी है। सिम्युलेशन हर पदार्थ के लिए कॉशी सूत्र n = A + B ÷ λ² इस्तेमाल करता है।
ऑप्टिकल फ़ाइबर प्रकाश को कैसे ले जाते हैं?
पूर्ण आंतरिक परावर्तन से: प्रकाश कम अपवर्तनांक वाले पदार्थ से घिरे काँच के कोर में चलता है और हर बार दीवार से क्रांतिक कोण के पार टकराता है, इसलिए कुछ भी बाहर नहीं निकलता। उसे स्वीकृति कोण के भीतर घुसना होता है, जो संख्यात्मक द्वारक NA = √(n_कोर² − n_आवरण²) से तय होता है। असली फ़ाइबर का आवरण कोर से केवल लगभग 1% कम अपवर्तनांक का होता है, जिससे स्वीकृति कोण लगभग 12° बनता है।
यह कहता है कि WebGL बंद है।
3D दृश्य के लिए WebGL चाहिए, जो हर आधुनिक ब्राउज़र में होता है। ब्राउज़र सेटिंग में हार्डवेयर एक्सेलरेशन बंद होने या बहुत पुराने ग्राफ़िक्स ड्राइवर से यह बंद हो सकता है। हार्डवेयर एक्सेलरेशन चालू करें या दूसरा ब्राउज़र आज़माएँ।
क्या कुछ अपलोड होता है?
नहीं। सिमुलेशन आपका अपना ब्राउज़र WebGL से बनाता है; कहीं कुछ नहीं भेजा जाता, और पेज लोड होने के बाद यह ऑफ़लाइन भी चलता रहता है।