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न्यूटन के छल्ले

न्यूटन के छल्लों के हस्तक्षेप पैटर्न

परिभाषा एवं परिचय

न्यूटन के छल्ले एक घटना है जिसमें एक हस्तक्षेप पैटर्न दो सतहों के बीच प्रकाश के प्रतिबिंब की वजह से बनता है। सतहों में एक गोलाकार सतह होता है जिसको आसन्न स्पर्श करते हुए एक सपाट सतह रखा जता है। इसे यह नाम विश्व प्रसिद्ध वैज्ञानिक आइज़क न्यूटन के नाम से प्राप्त हुआ है, जिन्होंने अपने १७०४ ग्रंथ ऑप्टिक्स में इस प्रभाव की जाँच की। जब मोनोक्रोमैटिक (एक ही तरंग दैर्ध्य वाले प्रकश) प्रकाश से देखा जाता है, तो न्यूटन के छल्ले दो सतहों के बीच संपर्क के बिंदु पर केंद्रित 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 गाढ़ा वलय पैटर्न बनाता है, क्योंकि प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य सतहों के बीच हवा की परत के विभिन्न मोटाई में हस्तक्षेप करती है।

इतिहास

इस घटना का वर्णन सबसे पहले रॉबर्ट हूक ने अपनी १६६४ की किताब माइक्रोग्रैफिया में किया था, हालाँकि इसका नाम भौतिक विज्ञानी सर आइज़क न्यूटन से लिया गया है, जो इसका विश्लेषण करने वाले पहले व्यक्ति थे।

सिद्धांत

यह पैटर्न एक ऑप्टिकल सपाट काँच पर ज़रा से उत्तल वक्रीय काँच को रखकर बनाया जाता है। काँच के दो टुकड़े केवल केंद्र में संपर्क बनाते हैं, अन्य बिंदुओं पर दो सतहों के बीच थोड़ी हवा का अंतर होता है, जो केंद्र से सूक्ष्मदर्शन तक रेडियल दूरी से बढ़ता है। नीचे की सतह से परावर्तित किरण लम्बी पथ यात्रा करती है। अतिरिक्त पथ की लंबाई सतहों के बीच के अंतर के दोगुने के बराबर है। इसके अलावा, काँच के निचले टुकड़े को प्रतिबिंबित करने वाली किरण एक १८०° चरण उलट से गुजरती है, जबकि शीर्ष काँच के नीचे से दूसरी किरण का आंतरिक प्रतिबिंब कोई चरण उत्क्रमण नहीं करता है। परावर्तित प्रकाश की चमक दो किरणों के पथ की लंबाई के अंतर पर निर्भर करती है।

हस्तक्षेप के प्रकार

रचनात्मक हस्तक्षेप: उन क्षेत्रों में जहाँ दो किरणों के बीच पथ की लंबाई का अंतर प्रकाश तरंगों के आधे तरंग दैर्ध्य (λ / २) के विषम कई के बराबर हैं, परावर्तित लहरें चरण में होंगी, इसीलिए लहरों की "गर्त" और "चोटियाँ" मेल खाती हैं। इसलिए, तरंगें सुदृढ़ (जुड़ेंगी) होंगी और परिणामस्वरूप परावर्तित प्रकाश की तीव्रता अधिक होगी। नतीजतन, एक उज्ज्वल क्षेत्र वहाँ देखा जाएगा।

विनाशकारी हस्तक्षेप: अन्य स्थानों पर, जहाँ पथ की लंबाई का अंतर आधे-तरंगदैर्ध्य के सम कई के बराबर होता है, परावर्तित तरंगें चरण के १८०° बाहर होंगी, इसलिए एक लहर का "गर्त" दूसरी लहर की "चोटी" के साथ मेल खाता है। इसलिए, लहरें रद्द (घटाना) करेंगी और परिणामस्वरूप प्रकाश की तीव्रता कमज़ोर या शून्य होगी। नतीजतन, एक अंधेरे क्षेत्र को वहाँ देखा जाएगा। नीचे की किरण के प्रतिबिंब के कारण , १८०° चरण उलट होता है , जिस कारण केन्द्र, जहाँ दो टुकड़ें स्पर्श होते हैं, वह अंधेरा होता है। इस हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप सतह पर चमकदार और गहरे रंग की रेखाएँ या बैंड बनती हैं जिन्हें "हस्तक्षेप फ्रिन्ज़" कहा जाता है। ये नक्शे पर समोच्च रेखाओं के समान हैं, जो वायु अंतराल की मोटाई में अंतर का खुलासा करते हैं। सतहों के बीच अंतर एक फ्रिंज के साथ स्थिर है। दो आसन्न उज्ज्वल या अंधेरे फ्रिंज के बीच पथ की लंबाई का अंतर प्रकाश का एक तरंग दैर्ध्य है, इसलिए सतहों के बीच के अंतर में एक-आधा तरंग दैर्ध्य है। चूँकि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य इतनी छोटी होती है, यह तकनीक समतलता से बहुत छोटे प्रस्थान को माप सकती है।

पतली फिल्म हस्तक्षेप के अन्य आवेदन

न्यूटन के छल्लों की घटना को पतली-फिल्म के हस्तक्षेप के आधार पर समझाया गया है, जिसमें पानी पर तेल की पतली फिल्मों में या साबुन के बुलबुले में "इंद्रधनुष" जैसे प्रभाव शामिल हैं। अंतर यह है कि यहाँ "पतली फिल्म" हवा की एक पतली परत है। पतली फिल्मों का उपयोग व्यावसायिक रूप से विरोधी प्रतिबिंब कोटिंग्स, दर्पण और ऑप्टिकल फिल्टर में किया जाता है। किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए सतह पर परावर्तित या प्रसारित प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए उन्हें इंजीनियर किया जा सकता है। फैब्री-पेरोट एटलोन, पतली फिल्म हस्तक्षेप की मदद से चुनिंदा रूप से यह चुन लेता है कि डिवाइस के माध्यम से किन-किन प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को प्रसारित करने की अनुमति है।

न्यूटन के छल्लें