न्यूटन के वलयों[संपादित करें]

न्यूटन के वलयों को देखने की व्यवस्था: एक उत्तल स्थिरांक को निचली सतह के ऊपर रखा जाता है।

न्यूटन के वलयों एक ऐसी घटना है जिसमें दो सतहों, आमतौर पर एक गोलाकार सतह और एक आसन्न स्पर्श वाली सपाट सतह के बीच प्रकाश के परावर्तन द्वारा एक व्यतिकरण पैटर्न बन जाता है। इसका नाम आइजैक न्यूटन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1666 में इसकी जांच की थी। जब एकरंगा प्रकाश के साथ देखा जाता है, तो न्यूटन के वलयों दो सतहों के बीच संपर्क के बिंदु पर केंद्रित संकेंद्रित, बारी-बारी से उज्ज्वल और अंधेरे छल्ले की एक श्रृंखला के रूप में दिखाई देते हैं। जब सफेद रोशनी से देखा जाता है, तो यह इंद्रधनुषी रंगों का एक संकेंद्रित वलय का नमूना बनता है क्योंकि प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्घ्य सतहों के बीच हवा की परत की विभिन्न मोटाई में व्यतिकरण करती हैं।

इतिहास[संपादित करें]

इस घटना का वर्णन सबसे पहले रॉबर्ट हुक ने अपनी 1665 की पुस्तक माइक्रोग्राफिया में किया था। इसका नाम गणितज्ञ और भौतिक वैज्ञानिक सर आइजैक न्यूटन से लिया गया है, जिन्होंने 1666 में लिंकनशायर में घर पर रहते हुए इस घटना का अध्ययन किया था,क्योकि ग्रेट प्लेग के समय ट्रिनिटी कॉलेज, कैम्ब्रिज को बंद कर दिया गया था। उन्होंने "ऑफ कलर्स" नामक निबंध में अपनी टिप्पणियाँ दर्ज कीं। यह घटना न्यूटन, जो प्रकाश की कणिका प्रकृति के पक्षधर थे, और हुक, जो प्रकाश की तरंग जैसी प्रकृति के पक्षधर थे, के बीच विवाद का स्रोत बन गई। न्यूटन के विश्लेषण को हुक की मृत्यु के बाद, उनके ग्रंथ "ऑप्टिक्स" का हिस्सा बनाया गया, जो 1704 में प्रकाशित हुआ।

सिद्धांत[संपादित करें]

यह नमूना एक ऑप्टिकल फ्लैट ग्लास पर बहुत थोड़ा घुमावदार उत्तल कांच रखकर बनाया गया है। कांच के दो टुकड़े केवल केंद्र पर ही संपर्क बनाते हैं। अन्य बिंदुओं पर दोनों सतहों के बीच थोडी हवा का अंतर होता है, जो केंद्र से त्रिज्यात दूरी के साथ बढ़ता ह।

ऊपर से आपतित मोनोक्रोमैटिक (एकल रंग) प्रकाश पर विचार करें जो शीर्ष लेंस की निचली सतह और उसके नीचे ऑप्टिकल फ्लैट की ऊपरी सतह दोनों से परावर्तित होता है। [2] प्रकाश कांच के लेंस से होकर गुजरता है जब तक कि यह कांच से हवा की सीमा तक नहीं आ जाता है, जहां संचरित प्रकाश उच्च अपवर्तक सूचकांक ( एन ) मान से कम एन मान तक चला जाता है। संचरित प्रकाश इस सीमा से बिना किसी चरण परिवर्तन के गुजरता है। आंतरिक परावर्तन से गुजरने वाले परावर्तित प्रकाश (कुल का लगभग 4%) में भी कोई चरण परिवर्तन नहीं होता है। हवा में संचारित होने वाला प्रकाश नीचे की सपाट सतह पर परावर्तित होने से पहले एक दूरी तय करता है। इस हवा से कांच की सीमा पर परावर्तन आधे-चक्र (180°) चरण बदलाव का कारण बनता है क्योंकि हवा में कांच की तुलना में कम अपवर्तक सूचकांक होता है। निचली सतह पर परावर्तित प्रकाश (फिर से) t की दूरी लौटाता है और लेंस में वापस चला जाता है। अतिरिक्त पथ की लंबाई सतहों के बीच के अंतर के दोगुने के बराबर है। दो परावर्तित किरणें अतिरिक्त पथ लंबाई 2t के कारण होने वाले कुल चरण परिवर्तन और सपाट सतह पर प्रतिबिंब में प्रेरित अर्ध-चक्र चरण परिवर्तन के अनुसार विषयसूची को टॉगल करें व्यतिकरण करेंगी। जब दूरी 2t शून्य होती है (लेंस ऑप्टिकल फ्लैट को छूता है) तो तरंगें विनाशकारी रूप से व्यतिकरण करती हैं, इसलिए पैटर्न का केंद्रीय क्षेत्र अंधेरा है।

ऊपर के बजाय नीचे से डिवाइस की रोशनी के लिए एक समान विश्लेषण से पता चलता है कि इस मामले में पैटर्न का केंद्रीय भाग उज्ज्वल है, अंधेरा नहीं। जब प्रकाश मोनोक्रोमैटिक नहीं होता है, तो रेडियल स्थिति फ्रिंज पैटर्न में "इंद्रधनुष" उपस्थिति है।

निर्माणकारी हस्ताछेप[संपादित करें]

उन क्षेत्रों में जहां दो किरणों के बीच पथ लंबाई का अंतर प्रकाश तरंगों की आधी तरंग दैर्ध्य (λ/2) के एक विषम गुणज के बराबर है, परावर्तित तरंगें चरण में होंगी , इसलिए "गर्त" और लहरों की "चोटियाँ" मेल खाती हैं। इसलिए, तरंगें प्रबल होंगी (जोड़ेंगी) और परिणामस्वरूप परावर्तित प्रकाश की तीव्रता अधिक होगी। परिणामस्वरूप, वहां एक उज्ज्वल क्षेत्र देखा जाएगा।

विनाशकारी व्यतिकरण[संपादित करें]

अन्य स्थानों पर, जहां पथ की लंबाई का अंतर अर्ध-तरंगदैर्घ्य के सम गुणज के बराबर है, परावर्तित तरंगें चरण से 180° बाहर होंगी , इसलिए एक तरंग का "गर्त" "के साथ मेल खाता है" दूसरी लहर का शिखर"। इसलिए, तरंगें रद्द (घट) जाएंगी और परिणामी प्रकाश की तीव्रता कमजोर या शून्य होगी। परिणामस्वरूप, वहां एक अंधेरा क्षेत्र देखा जाएगा। निचली किरण के परावर्तन के कारण 180° चरण उत्क्रमण के कारण, वह केंद्र जहां दोनों टुकड़े स्पर्श करते हैं, अंधेरा है।

इस व्यतिकरण के परिणामस्वरूप सतह पर चमकीली और गहरी रेखाओं या बैंड का एक पैटर्न देखा जा सकता है जिसे " इंटरफेरेंस फ्रिंज " कहा जाता है। ये मानचित्रों पर समोच्च रेखाओं के समान हैं , जो वायु अंतराल की मोटाई में अंतर को प्रकट करते हैं। एक फ्रिंज के अनुदिश सतहों के बीच का अंतर स्थिर रहता है। दो आसन्न उज्ज्वल या अंधेरे फ्रिजों के बीच पथ लंबाई का अंतर प्रकाश की एक तरंग दैर्ध्य λ है , इसलिए सतहों के बीच के अंतर में अंतर आधा तरंग दैर्ध्य है। चूँकि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य बहुत छोटी है, यह तकनीक समतलता से बहुत छोटे विचलन को माप सकती है। उदाहरण के लिए, लाल प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग 700 एनएम है, इसलिए लाल प्रकाश का उपयोग करते हुए दो फ्रिंजों के बीच की ऊंचाई का अंतर आधा या 350 एनएम है, जो मानव बाल के व्यास का लगभग 1/100 है। चूंकि चश्मे के बीच का अंतर केंद्र से रेडियल रूप से बढ़ता है, व्यतिकरण फ्रिन्ज संकेंद्रित वलय बनाते हैं। कांच की सतहों के लिए जो गोलाकार नहीं हैं, किनारे छल्ले नहीं होंगे बल्कि अन्य आकार होंगे।

पतली-परत का व्यतिकरण[संपादित करें]

न्यूटन के वलयों की घटना को पतली-परत का व्यतिकरण के समान आधार पर समझाया जाता है , जिसमें "इंद्रधनुष" जैसे प्रभाव तेल की पतली परत, जो कि पानी पर या साबुन के बुलबुले पर दिखाई देती हैं। दोनों में अंतर यह है कि यहां "पतली परत" हवा की एक पतली परत है।

संदर्भ[संपादित करें]

2240319krish (वार्ता) 10:27, 15 जनवरी 2024 (UTC)