પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ શું છે અને તેનો વ્યવહારુ ઉપયોગ
ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ તેના વિતરણમાં પ્રમાણભૂત પ્રકાશથી અલગ છે. તે લાંબા સમય પહેલા શોધાયું હતું અને તેનો ઉપયોગ ભૌતિક પ્રયોગો અને રોજિંદા જીવનમાં કેટલાક માપન કરવા માટે થાય છે. ધ્રુવીકરણની ઘટનાને સમજવી મુશ્કેલ નથી, આ તમને કેટલાક ઉપકરણોના સંચાલનના સિદ્ધાંતને સમજવાની અને શા માટે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રકાશ સામાન્ય રીતે પ્રસારિત થતો નથી તે શોધવાની મંજૂરી આપશે.
પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ શું છે
પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ સાબિત કરે છે કે પ્રકાશ એક ત્રાંસી તરંગ છે. એટલે કે, અમે સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ધ્રુવીકરણ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, અને પ્રકાશ એ એક જાતો છે, જેનાં ગુણધર્મો સામાન્ય નિયમોને આધિન છે.
ધ્રુવીકરણ એ ટ્રાંસવર્સ તરંગોનો ગુણધર્મ છે, જેનું ઓસિલેશન વેક્ટર હંમેશા પ્રકાશ અથવા અન્ય કોઈ વસ્તુના પ્રસારની દિશાને લંબરૂપ હોય છે.એટલે કે, જો તમે વેક્ટરના સમાન ધ્રુવીકરણ સાથે પ્રકાશ કિરણોમાંથી પસંદ કરો છો, તો આ ધ્રુવીકરણની ઘટના હશે.
મોટેભાગે, આપણે આપણી આસપાસ અધ્રુવિત પ્રકાશ જોયે છે, કારણ કે તેની તીવ્રતા વેક્ટર તમામ સંભવિત દિશામાં આગળ વધે છે. તેને ધ્રુવીકરણ કરવા માટે, તે એનિસોટ્રોપિક માધ્યમમાંથી પસાર થાય છે, જે તમામ ઓસિલેશનને કાપી નાખે છે અને માત્ર એક જ છોડે છે.
આ ઘટના કોણે શોધી અને તે શું સાબિત કરે છે
વિચારણા હેઠળનો ખ્યાલ ઇતિહાસમાં પ્રથમ વખત પ્રખ્યાત બ્રિટિશ વૈજ્ઞાનિક દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાયો હતો I. ન્યૂટન 1706માં. પરંતુ અન્ય સંશોધકે તેનો સ્વભાવ સમજાવ્યો - જેમ્સ મેક્સવેલ. પછી પ્રકાશ તરંગોની પ્રકૃતિ જાણીતી ન હતી, પરંતુ વિવિધ તથ્યોના સંચય અને વિવિધ પ્રયોગોના પરિણામો સાથે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ત્રાંસી હોવાના વધુ અને વધુ પુરાવા દેખાયા.
આ ક્ષેત્રમાં પ્રયોગો હાથ ધરનાર પ્રથમ ડચ સંશોધક હતા હ્યુજેન્સ, આ 1690 માં થયું હતું. તેણે આઇસલેન્ડિક સ્પારની પ્લેટમાંથી પ્રકાશ પસાર કર્યો, જેના પરિણામે તેણે બીમની ટ્રાંસવર્સ એનિસોટ્રોપી શોધી કાઢી.
ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પ્રકાશના ધ્રુવીકરણનો પ્રથમ પુરાવો ફ્રેન્ચ સંશોધક દ્વારા મેળવવામાં આવ્યો હતો ઇ. માલુસ. તેણે ટુરમાલાઇનની બે પ્લેટનો ઉપયોગ કર્યો અને આખરે તેના નામનો કાયદો આવ્યો. અસંખ્ય પ્રયોગો માટે આભાર, પ્રકાશ તરંગોની ટ્રાંસવર્સનેસ સાબિત થઈ, જેણે તેમની પ્રકૃતિ અને પ્રસારની સુવિધાઓ સમજાવવામાં મદદ કરી.
પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ ક્યાંથી આવે છે અને તેને જાતે કેવી રીતે મેળવવું
મોટાભાગનો પ્રકાશ આપણે જોઈએ છીએ તે ધ્રુવીકૃત નથી. સૂર્ય, કૃત્રિમ લાઇટિંગ - જુદી જુદી દિશામાં ઓસીલેટીંગ વેક્ટર સાથેનો તેજસ્વી પ્રવાહ, કોઈપણ નિયંત્રણો વિના બધી દિશામાં ફેલાય છે.
ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ એનિસોટ્રોપિક માધ્યમમાંથી પસાર થયા પછી દેખાય છે, જેમાં વિવિધ ગુણધર્મો હોઈ શકે છે. આ વાતાવરણ મોટાભાગની વધઘટને દૂર કરે છે, એકમાત્ર વસ્તુ છોડી દે છે જે ઇચ્છિત અસર પ્રદાન કરે છે.
મોટેભાગે, સ્ફટિકો પોલરાઇઝર તરીકે કાર્ય કરે છે. જો અગાઉ મુખ્યત્વે કુદરતી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો (ઉદાહરણ તરીકે, ટૂરમાલાઇન), હવે કૃત્રિમ મૂળ માટે ઘણા વિકલ્પો છે.
ઉપરાંત, ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ કોઈપણ ડાઇલેક્ટ્રિકમાંથી પ્રતિબિંબ દ્વારા મેળવી શકાય છે. નીચે લીટી એ છે કે જ્યારે તેજસ્વી પ્રવાહ તે બે માધ્યમોના જંકશન પર રીફ્રેક્ટેડ છે. એક ગ્લાસ પાણીમાં પેન્સિલ અથવા ટ્યુબ મૂકીને આ જોવાનું સરળ છે.
પ્રકાશના રીફ્રેક્શનની ઘટના દરમિયાન, કિરણોનો ભાગ ધ્રુવીકરણ થાય છે. આ અસરના અભિવ્યક્તિની ડિગ્રી સ્થાન પર આધારિત છે પ્રકાશનો સ્ત્રોત અને રીફ્રેક્શનના બિંદુને સંબંધિત તેની ઘટનાનો કોણ.
ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ મેળવવા માટેની પદ્ધતિઓ માટે, શરતોને ધ્યાનમાં લીધા વિના ત્રણ વિકલ્પોમાંથી એકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:
- પ્રિઝમ નિકોલસ. તેનું નામ સ્કોટિશ સંશોધક નિકોલસ વિલિયમના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે જેમણે 1828 માં તેની શોધ કરી હતી. તેણે લાંબા સમય સુધી પ્રયોગો કર્યા અને 11 વર્ષ પછી એક ફિનિશ્ડ ડિવાઈસ મેળવી શક્યો, જેનો ઉપયોગ હજુ પણ યથાવત છે.
- ડાઇલેક્ટ્રિકમાંથી પ્રતિબિંબ. અહીં ઘટનાનો શ્રેષ્ઠ કોણ પસંદ કરવો અને ડિગ્રી ધ્યાનમાં લેવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે રીફ્રેક્શન (બે માધ્યમોના પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશનમાં જેટલો મોટો તફાવત છે, તેટલા વધુ કિરણો રીફ્રેક્ટેડ છે).
- એનિસોટ્રોપિક વાતાવરણનો ઉપયોગ કરવો. મોટેભાગે, આ માટે યોગ્ય ગુણધર્મોવાળા સ્ફટિકો પસંદ કરવામાં આવે છે. જો તમે તેમના પર પ્રકાશ પ્રવાહ દિશામાન કરો છો, તો તમે આઉટપુટ પર તેના સમાંતર વિભાજનને અવલોકન કરી શકો છો.
બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સની સીમા પર પ્રતિબિંબ અને રીફ્રેક્શન પર પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ
આ ઓપ્ટિકલ ઘટના સ્કોટલેન્ડના ભૌતિકશાસ્ત્રીએ શોધી કાઢી હતી 1815 માં ડેવિડ બ્રુસ્ટર. તેમણે મેળવેલ કાયદો પ્રકાશની ઘટનાના ચોક્કસ ખૂણા પર બે ડાઇલેક્ટ્રિક્સના સૂચકો વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે. જો આપણે શરતો પસંદ કરીએ, તો બે માધ્યમોના ઇન્ટરફેસમાંથી પ્રતિબિંબિત કિરણો ઘટનાના ખૂણા પર લંબરૂપ સમતલમાં ધ્રુવીકરણ થશે.
સંશોધકે નોંધ્યું હતું કે ઘટનાના પ્લેનમાં રીફ્રેક્ટેડ બીમ આંશિક રીતે ધ્રુવીકૃત છે. આ કિસ્સામાં, તમામ પ્રકાશ પ્રતિબિંબિત થતો નથી, તેનો ભાગ રીફ્રેક્ટેડ બીમમાં જાય છે. બ્રુસ્ટર કોણ કોણ છે જેના પર પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ સંપૂર્ણપણે ધ્રુવીકરણ. આ કિસ્સામાં, પ્રતિબિંબિત અને રીફ્રેક્ટેડ કિરણો એકબીજાને લંબરૂપ છે.
આ ઘટનાનું કારણ સમજવા માટે, તમારે નીચેની બાબતો જાણવાની જરૂર છે:
- કોઈપણ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગમાં, વિદ્યુત ક્ષેત્રના ઓસિલેશન હંમેશા તેની હિલચાલની દિશાને લંબરૂપ હોય છે.
- પ્રક્રિયાને બે તબક્કામાં વહેંચવામાં આવી છે. પ્રથમમાં, ઘટના તરંગ ડાઇલેક્ટ્રિકના પરમાણુઓને ઉત્તેજિત કરવા માટેનું કારણ બને છે, બીજામાં, રીફ્રેક્ટેડ અને પ્રતિબિંબિત તરંગો દેખાય છે.
જો પ્રયોગમાં ક્વાર્ટઝ અથવા અન્ય યોગ્ય ખનિજમાંથી એક પ્લાસ્ટિકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તીવ્રતા પ્લેન પોલરાઇઝ્ડ લાઇટ નાની હશે (કુલ તીવ્રતાના લગભગ 4%). પરંતુ જો તમે પ્લેટોના સ્ટેકનો ઉપયોગ કરો છો, તો તમે પ્રભાવમાં નોંધપાત્ર વધારો પ્રાપ્ત કરી શકો છો.
માર્ગ દ્વારા! બ્રેવસ્ટરનો કાયદો ફ્રેસ્નેલના સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને પણ મેળવી શકાય છે.
સ્ફટિક દ્વારા પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ
સામાન્ય ડાઇલેક્ટ્રિક્સ એનિસોટ્રોપિક હોય છે અને જ્યારે તે તેમને અથડાવે છે ત્યારે પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓ મુખ્યત્વે ઘટનાના ખૂણા પર આધારિત હોય છે. સ્ફટિકોના ગુણધર્મો અલગ છે, જ્યારે પ્રકાશ તેમને હિટ કરે છે, ત્યારે તમે કિરણોના ડબલ રીફ્રેક્શનની અસરને અવલોકન કરી શકો છો.આ પોતાને આ રીતે પ્રગટ કરે છે: જ્યારે બંધારણમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે બે રીફ્રેક્ટેડ બીમ રચાય છે, જે જુદી જુદી દિશામાં જાય છે, તેમની ગતિ પણ અલગ પડે છે.
મોટેભાગે, અક્ષીય સ્ફટિકોનો પ્રયોગોમાં ઉપયોગ થાય છે. તેમાંના એક રીફ્રેક્શન બીમ પ્રમાણભૂત કાયદાઓનું પાલન કરે છે અને તેને સામાન્ય કહેવામાં આવે છે. બીજું અલગ રીતે રચાય છે, તેને અસાધારણ કહેવામાં આવે છે, કારણ કે તેના રીફ્રેક્શનની લાક્ષણિકતાઓ સામાન્ય સિદ્ધાંતોને અનુરૂપ નથી.
જો તમે સ્ફટિકને ફેરવો છો, તો પછી સામાન્ય બીમ યથાવત રહેશે, અને અસાધારણ એક વર્તુળની આસપાસ ફરશે. મોટેભાગે, કેલ્સાઇટ અથવા આઇસલેન્ડિક સ્પારનો પ્રયોગોમાં ઉપયોગ થાય છે, કારણ કે તે સંશોધન માટે યોગ્ય છે.
માર્ગ દ્વારા! જો તમે સ્ફટિક દ્વારા પર્યાવરણને જોશો, તો બધી વસ્તુઓની રૂપરેખા બે ભાગમાં વહેંચાઈ જશે.
સ્ફટિકો સાથે પ્રયોગો પર આધારિત એટિએન લુઇસ માલુસે 1810 માં કાયદો ઘડ્યો જે વર્ષ તેનું નામ પ્રાપ્ત થયું. તેમણે સ્ફટિકોના આધારે બનાવેલા પોલરાઇઝરમાંથી પસાર થયા પછી રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશની સ્પષ્ટ અવલંબન નક્કી કરી. સ્ફટિકમાંથી પસાર થયા પછી બીમની તીવ્રતા ઇનકમિંગ બીમ અને ફિલ્ટરના ધ્રુવીકરણના પ્લેન વચ્ચે રચાયેલા કોણના કોસાઇનના ચોરસના પ્રમાણમાં ઘટે છે.
વિડિઓ પાઠ: પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ, ભૌતિકશાસ્ત્ર ગ્રેડ 11.
પ્રકાશ ધ્રુવીકરણની પ્રાયોગિક એપ્લિકેશન
વિચારણા હેઠળની ઘટનાનો ઉપયોગ રોજિંદા જીવનમાં લાગે તે કરતાં ઘણી વાર થાય છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારના નિયમોના જ્ઞાને વિવિધ સાધનોના નિર્માણમાં મદદ કરી. મુખ્ય વિકલ્પો છે:
- કેમેરા માટે ખાસ ધ્રુવીકરણ ફિલ્ટર્સ તમને ચિત્રો લેતી વખતે ઝગઝગાટથી છુટકારો મેળવવા દે છે.
- આ અસરવાળા ચશ્માનો વારંવાર ડ્રાઇવરો દ્વારા ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કારણ કે તેઓ આવતા વાહનોની હેડલાઇટમાંથી ઝગઝગાટ દૂર કરે છે.પરિણામે, ઉચ્ચ બીમ પણ ડ્રાઇવરને ચકિત કરી શકતા નથી, જે સલામતીમાં સુધારો કરે છે.
![પ્રકાશ ધ્રુવીકરણ શું છે અને તેનો વ્યવહારુ ઉપયોગ]()
ઝગઝગાટની ગેરહાજરી ધ્રુવીકરણની અસરને કારણે છે. - ભૂ-ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વપરાતા સાધનો ક્લાઉડ માસના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. વાદળોમાંથી પસાર થતી વખતે સૂર્યપ્રકાશના ધ્રુવીકરણની વિશેષતાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે.
- વિશિષ્ટ સ્થાપનો કે જે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશમાં કોસ્મિક નેબ્યુલાને ફોટોગ્રાફ કરે છે તે ત્યાં ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રોની વિશેષતાઓનો અભ્યાસ કરવામાં મદદ કરે છે.
- એન્જિનિયરિંગ ઉદ્યોગમાં, કહેવાતી ફોટોએલાસ્ટિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. તેની સાથે, તમે ગાંઠો અને ભાગોમાં થતા તણાવના પરિમાણોને સ્પષ્ટપણે નિર્ધારિત કરી શકો છો.
- સાધનસામગ્રી વપરાયેલ થિયેટ્રિકલ દૃશ્યાવલિ બનાવતી વખતે, તેમજ કોન્સર્ટ ડિઝાઇનમાં. એપ્લિકેશનનો બીજો વિસ્તાર શોકેસ અને પ્રદર્શન સ્ટેન્ડ છે.
- ઉપકરણો કે જે વ્યક્તિના લોહીમાં ખાંડનું સ્તર માપે છે. તેઓ ધ્રુવીકરણના વિમાનના પરિભ્રમણના કોણને નિર્ધારિત કરીને કાર્ય કરે છે.
- ખાદ્ય ઉદ્યોગના ઘણા સાહસો ચોક્કસ સોલ્યુશનની સાંદ્રતા નક્કી કરવા સક્ષમ સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે. એવા ઉપકરણો પણ છે જે ધ્રુવીકરણ ગુણધર્મોના ઉપયોગ દ્વારા પ્રોટીન, શર્કરા અને કાર્બનિક એસિડની સામગ્રીને નિયંત્રિત કરી શકે છે.
- 3D સિનેમેટોગ્રાફી લેખમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવેલી ઘટનાના ઉપયોગ દ્વારા ચોક્કસપણે કાર્ય કરે છે.
માર્ગ દ્વારા! બધા લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ મોનિટર્સ અને ટીવીથી પરિચિત પણ પોલરાઇઝ્ડ સ્ટ્રીમના આધારે કામ કરે છે.
ધ્રુવીકરણની મૂળભૂત વિશેષતાઓને જાણવાથી તમે આજુબાજુ થતી અનેક અસરોને સમજાવી શકો છો. ઉપરાંત, આ ઘટના વિજ્ઞાન, ટેકનોલોજી, દવા, ફોટોગ્રાફી, સિનેમા અને અન્ય ઘણા ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.