आवृत्ति पर अपवर्तन का प्रभाव: कैसे, क्यों नहीं, विस्तृत तथ्य

इस लेख में, हम विस्तृत तथ्यों के साथ, आवृत्ति पर अपवर्तन के प्रभाव, अपवर्तन से आवृत्ति कैसे प्रभावित होती है, इस पर चर्चा करेंगे।

जैसे ही एक तरंग एक माध्यम से दूसरे माध्यम में फैलती है, तरंग की गति बदल जाती है, और इसलिए तरंगदैर्घ्य भी बदलता रहता है। इसके कारण, तरंग अपवर्तन कोण बनाते हुए अपने प्रसार की दिशा बदल देती है।

अपवर्तन क्या है?

प्रकाश, ध्वनि या माध्यम के अंदर आने वाले किसी भी कंपन की तरंग दैर्ध्य को अपवर्तन कहा जाता है।

अपवर्तन पर, तरंग की दिशा बदलती है और माध्यम के घनत्व, तापमान और दबाव ढाल के आधार पर अपवर्तन के कोण पर फैलती है।

पर और अधिक पढ़ें अपवर्तन के प्रकार: तुलनात्मक विश्लेषण.

क्या अपवर्तन आवृत्ति को प्रभावित करता है?

दो अलग-अलग माध्यमों से फैलने वाले एक निश्चित आयाम की एक लहर, तरंग दैर्ध्य का आयाम भिन्न होता है माध्यम के घनत्व के आधार पर जिसके माध्यम से यह यात्रा करता है।

यदि तरंग विरल से सघन माध्यम में जाती है, तो तरंग की गति कम हो जाती है और तरंग दैर्ध्य का आयाम भी कम हो जाता है। जब कोई तरंग सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है तो वही विपरीत होता है।

तरंग की गति समीकरण द्वारा दी जाती है

गति = आवृत्ति * तरंग दैर्ध्य

वी = एफ * λ

जैसे-जैसे तरंग की गति बढ़ती या घटती है, तरंगदैर्घ्य भी क्रमशः बढ़ता या घटता है, और इसलिए तरंग की आवृत्ति कुछ नहीं बदला है।

दो अलग-अलग माध्यमों से यात्रा करने वाली लहर पर विचार करें। चलो नहीं₂>n₁, वह दूसरा माध्यम माध्यम 1 से सघन हो।

चूंकि तरंग अपवर्तनांक n . वाले माध्यम 1 से फैलती है₁ मध्यम 2 से अपवर्तनांक n . के साथ₂, तरंग की गति कम हो जाती है क्योंकि माध्यम 2 माध्यम 1 से सघन होता है और तरंग का आयाम भी कम हो जाता है। फिर से, जैसे तरंग पिछले माध्यम में वापस जाती है, यानी सघन से विरल माध्यम की ओर, तरंग दैर्ध्य और तरंग की गति वापस बढ़ जाती है। इस प्रक्रिया में, तरंग के नोड्स की घटना की आवृत्ति समान रहती है।

पर और अधिक पढ़ें दोलन आवृत्ति क्या है: रोचक तथ्य और अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न.

क्या अपवर्तन का सूचकांक आवृत्ति को प्रभावित करता है?

अपवर्तन का सूचकांक एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाते समय अपवर्तन के कोण को निर्धारित करता है।

माध्यम में तरंग की गति उस माध्यम के अपवर्तनांक पर निर्भर करती है, लेकिन तरंग की आवृत्ति अपवर्तनांक से अप्रभावित रहती है।

माध्यम का अपवर्तनांक समीकरण द्वारा बताया गया है:

एन = सी / वी

यदि माध्यम से संचरण करते समय प्रकाश की गति कम हो जाती है तो इसका अर्थ है कि अपवर्तन सूचकांक 1 से अधिक है।

निर्वात में, प्रकाश की गति समान रहती है और इसलिए निर्वात का अपवर्तनांक एक होता है, और प्रकाश की किरण 180⁰ कोण।

यदि माध्यम का अपवर्तनांक 1 से अधिक है तो तरंग की तरंगदैर्घ्य कम हो जाती है; और सघन माध्यम से विरल माध्यम की ओर यात्रा करते समय, तरंगदैर्घ्य बढ़ जाता है, लेकिन तरंग की आवृत्ति समान रहती है।

पर और अधिक पढ़ें अपवर्तक सूचकांक.

क्या अपवर्तन आवृत्ति से प्रभावित होता है?

अपवर्तन के बाद तरंग की आवृत्ति में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

तरंग का अपवर्तनांक माध्यम की पारगम्यता के सीधे समानुपाती होता है और यह निर्धारित करता है कि तरंग माध्यम से कितनी तेजी से यात्रा कर सकती है। पारगम्यता माध्यम में तरंग दैर्ध्य की आवृत्ति पर निर्भर करती है।

हम घनत्व के आधार पर माध्यम की पारगम्यता के बारे में बात कर सकते हैं जो माध्यम में तरंग के वेग को महत्वपूर्ण रूप से तय करता है। दुर्लभ माध्यम में, पारगम्यता अधिक होगी क्योंकि तरंग दैर्ध्य बढ़ने पर प्रकाश की आवृत्ति कम हो जाएगी। तरंग का वेग बढ़ेगा अत: अपवर्तनांक अधिक होगा।

कम पारगम्यता वाले माध्यम में, माध्यम से फैलने वाली तरंग की आवृत्ति अधिक होगी, इसलिए तरंग दैर्ध्य कम होगा, तरंग का वेग कम होगा और तरंग छोटे कोण पर अपवर्तित होगी। यह सघन माध्यम के मामले में है।

अपवर्तन आवृत्ति को प्रभावित क्यों नहीं करता है?

विभिन्न माध्यमों से फैलने वाली तरंग की आवृत्ति में परिवर्तन नहीं होता है।

तरंग की ऊर्जा अपवर्तन से पहले और बाद में संरक्षित रहती है, जिसका अर्थ है कि तरंग की आवृत्ति अप्रभावित रहती है।

तरंग से जुड़ी ऊर्जा समीकरण द्वारा दी जाती है

ई = एचएफ = एचवी / λ

जैसे-जैसे माध्यम की पारगम्यता के आधार पर तरंग की गति बढ़ती या घटती है, तरंग की तरंग दैर्ध्य भी क्रमशः बढ़ती या घटती है, और इसलिए आवृत्ति अप्रभावित रहती है।

गति अंतरिक्ष में फैलने वाली तरंग दैर्ध्य के सीधे आनुपातिक है। विभिन्न घनत्वों वाले माध्यमों से प्रसार करते समय, गति, आयाम और इसलिए तरंग की तरंग दैर्ध्य भिन्न होती है, लेकिन प्रति इकाई समय में होने वाली तरंगों की संख्या अपवर्तन के बाद भी समान रहती है।

पर और अधिक पढ़ें क्या प्रकाश कोनों के आसपास झुक सकता है? महत्वपूर्ण अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न.

क्या आवृत्ति अपवर्तन कोण को प्रभावित करती है?

अपवर्तन का कोण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में यात्रा करते समय तरंग की गति में परिवर्तन पर निर्भर करता है।

माध्यम के घनत्व के आधार पर तरंग की गति भिन्न होती है और अपवर्तन पर एक विशेष कोण पर बदल जाती है।

विचार करें कि एक प्रकाश तरंग हवा से कांच तक फैल रही है तो माध्यम का अपवर्तनांक स्नेल के नियम द्वारा दिया गया है

n_वायु/n_कांच=पाप_r/पाप_i

अपवर्तनांक प्रसार करते समय विभिन्न माध्यमों में तरंग की गति के सीधे समानुपाती होता है, तब

n_वायु/n_कांच=v₂/v₁

अत,

v₂/v₁=पाप_r/पाप_i

अपवर्तन कोण अपवर्तन के बाद प्रकाश की गति पर निर्भर करता है और आपतित कोण आपतित प्रकाश की गति पर निर्भर करता है।

चूंकि, गति तरंगदैर्घ्य और आवृत्ति का गुणनफल है, हम लिख सकते हैं

v₂/v₁= λ_2f/ λ_1f

प्रकाश की आवृत्ति अपवर्तन के बाद समान रहती है, इसलिए,

v₂/v₁= λ_2f/ λ_1f

यही कारण है,

पाप_r/पाप_i=v₂/v₁= λ₂/ λ₁

एक स्थिर तरंगदैर्घ्य के लिए, तरंग की आवृत्ति बढ़ने से तरंग का वेग बढ़ जाएगा, और अपवर्तन के बाद तरंग अधिक कोण पर अपवर्तित हो जाएगी। यदि आवृत्ति कम है, तो तरंग की गति कम हो जाएगी और अपवर्तनांक छोटा हो जाएगा।

पर और अधिक पढ़ें गोलाकार दर्पण | सभी महत्वपूर्ण अवधारणाएं और 10+ अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न.

आम सवाल-जवाब

क्या निर्वात में प्रकाश की तरंगदैर्घ्य भिन्न होती है?

प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीधे प्रकाश की गति से मेल खाती है।

निर्वात में यात्रा करते समय प्रकाश की गति में परिवर्तन नहीं होता है, अर्थात v=c, इसलिए अपवर्तनांक n= c/v = 1. चूंकि v स्थिर रहता है, तरंगदैर्घ्य भी स्थिर रहता है।

क्या तापमान प्रकाश के अपवर्तन को प्रभावित करता है?

प्रकाश का अपवर्तन अपवर्तनांक, घनत्व, माध्यम की पारगम्यता और तापमान पर भी निर्भर करता है।

यदि तापमान बढ़ता है तो माध्यम का घनत्व कम हो जाता है और माध्यम में तरंग की गति बढ़ जाती है। अत: अपवर्तित किरण अभिलंब से बड़ा कोण बनाते हुए अपवर्तित हो जाएगी।

यह भी पढ़ें:

• अपवर्तन पर तरंग दैर्ध्य का प्रभाव
• प्रकाश के लिए डॉपलर प्रभाव
• तरंग दैर्ध्य पर अपवर्तन का प्रभाव
• रोबोट अंत प्रभावकारक
• डॉपलर प्रभाव के उदाहरण
• ओजोन परत क्षय प्रभाव