कुल आंतरिक परावर्तन

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) एक ऐसी घटना है जब घना माध्यम में चल रहा प्रकाश किसी कम घने माध्यम की सीमा पर क्रांतिक कोण से अधिक कोण पर टकराता है। इस कोण पर प्रकाश पूरी तरह से घने माध्यम में ही वापस परावर्तित हो जाता है और उसमें से कुछ भी कम घने माध्यम में संचरित नहीं होता।

कुल आंतरिक परावर्तन को समझना

कुल आंतरिक परावर्तन को समझने के लिए निम्न स्थिति पर विचार करें:

• एक प्रकाश किरण 1.5 अपवर्तनांक के काँच के ब्लॉक में चल रही है।
• प्रकाश किरण काँच के ब्लॉक और वायु (अपवर्तनांक 1.0) की सीमा पर 45 डिग्री के कोण पर टकराती है।

इस स्थिति में प्रकाश किरण के लिए क्रांतिक कोण लगभग 42 डिग्री है। चूँकि आपतन कोण (45 डिग्री) क्रांतिक कोण से अधिक है, प्रकाश किरण पूरी तरह से काँच के ब्लॉक में ही वापस परावर्तित हो जाएगी।

कुल आंतरिक परावर्तन के उदाहरण

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) एक ऐसी घटना है जब घना माध्यम में चल रहा प्रकाश किसी कम घने माध्यम की सीमा पर क्रांतिक कोण से अधिक कोण पर टकराता है। इस कोण पर प्रकाश पूरी तरह से घने माध्यम में ही वापस परावर्तित हो जाता है।

TIR के अनेक दैनंदिन जीवन में अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

• फाइबर ऑप्टिक्स: फाइबर ऑप्टिक्स काँच या प्लास्टिक की पतली, लचीली तारें होती हैं जो प्रकाश के संकेतों को लंबी दूरी तक पहुँचाती हैं। TIR ही वह प्रक्रिया है जो प्रकाश को फाइबर ऑप्टिक्स से गुजरने देती है बिना उसकी तीव्रता में बहुत कमी लाए।
• प्रिज़्म: प्रिज़्म काँच या प्लास्टिक के त्रिकोणाकार टुकड़े होते हैं जो प्रकाश को मोड़ने के लिए प्रयुक्त होते हैं। TIR ही कारण है जब प्रकाश प्रिज़्म से गुजरता है तो वह मुड़ता है।
• इंद्रधनुष: इंद्रधनुष पानी की बूंदों में सूर्य के प्रकाश के TIR के कारण बनते हैं। इंद्रधनुष के विभिन्न रंग प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्यों के विभिन्न कोणों पर अपवर्तन के कारण होते हैं।
• मरीचिका: मरीचिका प्रकाश की वायुमंडल में TIR के कारण होने वाली प्रकाशिक भ्रांतियाँ हैं। मरीचिका वस्तुओं को उनकी वास्तविक स्थिति से निकट या दूर प्रतीत करा सकती हैं।

प्रकृति में कुल आंतरिक परावर्तन के उदाहरण

TIR विभिन्न प्राकृतिक घटनाओं में देखा जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:

• ऑरोरा बोरियालिस और ऑरोरा ऑस्ट्रालिस: ऑरोरा बोरियालिस और ऑरोरा ऑस्ट्रालिस प्राकृतिक प्रकाश प्रदर्शन हैं जो पृथ्वी के ध्रुवीय क्षेत्रों में होते हैं। ये पृथ्वी के वायुमंडल में सूर्य के प्रकाश के TIR के कारण होते हैं।
• सन डॉग्स: सन डॉग्स प्रकाश के चमकीले धब्बे हैं जो सूर्य के पास देखे जा सकते हैं। ये वायुमंडल में बर्फ के क्रिस्टल में सूर्य के प्रकाश के TIR के कारण होते हैं।
• मूनबो: मूनबो वे इंद्रधनुष हैं जो सूर्य के प्रकाश के बजाय चंद्रमा के प्रकाश से बनते हैं। ये इंद्रधनुषों की तुलना में बहुत दुर्लभ होते हैं, लेकिन सही परिस्थितियों में देखे जा सकते हैं।

प्रौद्योगिकी में कुल आंतरिक परावर्तन के अनुप्रयोग

TIR का प्रौद्योगिकी में विस्तृत अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

• फाइबर ऑप्टिक्स: फाइबर ऑप्टिक्स प्रकाश संकेतों को लंबी दूरी तक संचारित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। TIR ही वह कारक है जो प्रकाश को फाइबर ऑप्टिक्स से गुजरने देता है बिना उसकी तीव्रता में बहुत अधिक कमी के।
• प्रिज़्म: प्रिज़्म प्रकाश को मोड़ने के लिए उपयोग किए जाते हैं। TIR ही वह कारक है जो प्रकाश को प्रिज़्म से गुजरने पर मोड़ता है।
• लेंस: लेंस प्रकाश को फोकस करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। TIR ही वह कारक है जो लेंस को प्रकाश को एक बिंदु पर फोकस करने देता है।
• दर्पण: दर्पण प्रकाश को परावर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। TIR ही वह कारक है जो प्रकाश को दर्पण से परावर्तित करता है।

TIR प्रकाशिकी का एक मौलिक सिद्धांत है जिसका दैनिक जीवन और प्रौद्योगिकी में विस्तृत अनुप्रयोग है।

कुल आंतरिक परावर्तन सूत्र

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) एक ऐसी घटना है जब एक प्रकाश तरंग, जो एक घने माध्यम में यात्रा कर रही हो, किसी कम घने माध्यम की सीमा पर क्रांतिक कोण से अधिक कोण पर टकराती है। इस कोण पर, प्रकाश तरंग पूरी तरह से घने माध्यम में वापस परावर्तित हो जाती है।

क्रांतिक कोण के लिए सूत्र

TIR के लिए क्रांतिक कोण (θ$_c$) निम्नलिखित सूत्र द्वारा दिया जाता है:

$$θ_c = sin^{-1} \sqrt{\frac{n_2}{n_1}}$$

जहाँ:

• θ$_c$ क्रांतिक कोण डिग्री में है
• n1 घने माध्यम का अपवर्तनांक है
• n2 कम घने माध्यम का अपवर्तनांक है

कुल आंतरिक परावर्तन की शर्तें

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) एक ऐसी घटना है जब एक प्रकाश तरंग जो किसी अधिक घनत्व वाले माध्यम में यात्रा कर रही हो, किसी कम घनत्व वाले माध्यम की सीमा पर आलोड़न कोण से अधिक कोण पर टकराती है। इस कोण पर प्रकाश तरंग पूरी तरह से वापस अधिक घनत्व वाले माध्यम में परावर्तित हो जाती है।

TIR के लिए शर्तें

TIR घटित होने के लिए निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना चाहिए:

• प्रकाश तरंग अधिक घनत्व वाले माध्यम में यात्रा कर रही होनी चाहिए।
• प्रकाश तरंग दोनों माध्यमों की सीमा पर आलोड़न कोण से अधिक कोण पर टकरानी चाहिए।
• अधिक घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तनांक कम घनत्व वाले माध्यम के अपवर्तनांक से अधिक होना चाहिए।

आलोड़न कोण

आलोड़न कोण वह आपतन कोण है जिस पर प्रकाश तरंग पूरी तरह से वापस अधिक घनत्व वाले माध्यम में परावर्तित हो जाती है। आलोड़न कोण निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता है:

$\ce{sin θ_c = n2/n1}$

जहाँ:

• $θ_c$ आलोड़न कोण है
• $n_1$ अधिक घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तनांक है
• $n_2$ कम घनत्व वाले माध्यम का अपवर्तनांक है

TIR एक मौलिक प्रकाशीय घटना है जिसकी कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। TIR की शर्तों को समझकर हम ऐसे प्रकाशीय उपकरणों को डिज़ाइन कर सकते हैं जो इस घटना का उपयोग करते हैं।

कुल आंतरिक परावर्तन और आंतरिक परावर्तन के बीच अंतर

कुल आंतरिक परावर्तन

• कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) तब होता है जब एक प्रकाश तरंग एक घने माध्यम में यात्रा करते हुए किसी कम घने माध्यम की सीमा पर आलोच्य कोण से अधिक कोण पर टकराती है।
• इस कोण पर प्रकाश तरंग पूरी तरह से वापस घने माध्यम में परावर्तित हो जाती है।
• TIR ऑप्टिकल फाइबर का एक मूलभूत सिद्धांत है, जो प्रकाश को न्यूनतम हानि के साथ लंबी दूरी तक संचारित करने की अनुमति देता है।

आंतरिक परावर्तन

• आंतरिक परावर्तन तब होता है जब एक प्रकाश तरंग किसी माध्यम में यात्रा करते हुए किसी घने माध्यम की सीमा पर आलोच्य कोण से कम कोण पर टकराती है।
• इस कोण पर प्रकाश तरंग आंशिक रूप से मूल माध्यम में वापस परावर्तित होती है और आंशिक रूप से घने माध्यम में संचारित होती है।
• परावर्तित और संचारित प्रकाश की मात्रा आपतन कोण और दोनों माध्यमों के अपवर्तनांक पर निर्भर करती है।

तुलना

कुल आंतरिक परावर्तन और आंतरिक परावर्तन ऑप्टिक्स की दो महत्वपूर्ण अवधारणाएँ हैं। TIR का उपयोग ऑप्टिकल फाइबर और दर्पणों सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है। आंतरिक परावर्तन का उपयोग प्रिज़्म और लेंसों में किया जाता है।

कुल आंतरिक परावर्तन FAQs

कुल आंतरिक परावर्तन क्या है?

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) एक ऐसी घटना है जब एक प्रकाश तरंग जो किसी अधिक घने माध्यम में यात्रा कर रही हो, किसी कम घने माध्यम की सीमा पर क्रांतिक कोण से अधिक कोण पर टकराती है। इस कोण पर प्रकाश तरंग पूरी तरह से वापस अधिक घने माध्यम में परावर्तित हो जाती है।

क्रांतिक कोण क्या है?

क्रांतिक कोण वह आपतन कोण है जिस पर एक प्रकाश तरंग जो किसी अधिक घने माध्यम में यात्रा कर रही हो, किसी कम घने माध्यम की सीमा पर टकराती है और पूरी तरह से वापस अधिक घने माध्यम में परावर्तित हो जाती है। क्रांतिक कोण दोनों माध्यमों के अपवर्तनांकों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

कुल आंतरिक परावर्तन के क्या अनुप्रयोग हैं?

कुल आंतरिक परावर्तन के कई अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

• फाइबर ऑप्टिक्स: TIR का उपयोग प्रकाश को ऑप्टिकल फाइबरों के भीतर बंद रखने के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग डेटा को लंबी दूरी तक संचारित करने के लिए किया जाता है।
• प्रिज़्म: TIR का उपयोग प्रिज़्म बनाने के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग प्रकाश को मोड़ने और उसे विभिन्न रंगों में विभाजित करने के लिए किया जाता है।
• दर्पण: TIR का उपयोग ऐसे दर्पण बनाने के लिए किया जाता है जो अत्यधिक परावर्तक होते हैं और प्रकाश को अवशोषित नहीं करते।
• लेंस: TIR का उपयोग ऐसे लेंस बनाने के लिए किया जाता है जो प्रकाश को फोकस कर सकते हैं बिना लेंस और छवि बनाई जा रही वस्तु के बीच भौतिक संपर्क के।

कुल आंतरिक परावर्तन के कुछ उदाहरण क्या हैं?

कुल आंतरिक परावर्तन के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• पानी की बूंद की सतह से प्रकाश का परावर्तन।
• कांच के प्रिज़्म के अंदर से प्रकाश का परावर्तन।
• हीरे की सतह से प्रकाश का परावर्तन।

कुल आंतरिक परावर्तन की सीमाएँ क्या हैं?

कुल आंतरिक परावर्तन एक शक्तिशाली उपकरण है, लेकिन इसकी कुछ सीमाएँ हैं। इन सीमाओं में शामिल हैं:

• TIR तभी होता है जब प्रकाश तरंग एक घने माध्यम से कम घने माध्यम की ओर यात्रा कर रही हो।
• क्रांतिक कोण दोनों माध्यमों के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है, इसलिए TIR तभी हो सकता है जब घने माध्यम का अपवर्तनांक कम घने माध्यम के अपवर्तनांक से अधिक हो।
• TIR सतह की खुरदरापन और अन्य असमानताओं से प्रभावित हो सकता है।

निष्कर्ष

कुल आंतरिक परावर्तन एक आकर्षक और महत्वपूर्ण घटना है जिसकी विस्तृत अनुप्रयोग हैं। TIR के सिद्धांतों को समझकर, हम इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के ऑप्टिकल उपकरण बनाने के लिए कर सकते हैं जो हमारे जीवन को बेहतर बनाने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।