Saturday, May 29, 2021

परावर्तन में गोलीय विपथन Spherical aberration in Reflection | Physics

Sphetical Mirror से प्रतिबिंब image के स्थान निर्धारण में हमने सदा माना है कि वस्तु Object से आई प्रकाश की किरणें Ray of Light दर्पण mirror के एक छोटे हिस्से पर ही पड़ती हैं। दूसरे शब्दों में, हमने सिर्फ उपाक्षीय paraxial किरणों का उपयोग किया तभी हमें एक बिंदु का प्रतिबिंब image एक बिंदु के रूप में मिला। परंतु, यदि हम दर्पण image के विभिन्न भागों से होनेवाले परावर्तन Reflection पर विचार करें, तो एक बिंदु से चलनेवाली सभी किरणें परावर्तन Reflection के बाद एक बिंदु पर नहीं कटतीं और प्रतिबिंब Image धुंधला-सा हो जाता है। दर्पण Mirror के फोकस Focus को परिभाषित करने में भी हमने दर्पण Mirror के छोटे भाग का ही उपयोग किया था। चित्र में एक बड़े अवतल दर्पण Concave Mirror पर आती समानांतर किरणों Parallel Rays को दिखाया गया है। प्रत्येक किरण Ray के लिए परावर्तन के नियम Law of Reflection i = r का पालन करते हुए परावर्तित किरण Reflected Ray खींची गई है। आप देख रहे हैं कि मुख्य अक्ष Principal axis के पास की किरणें Rays लगभग एक स्थान पर मिल रही हैं जिसे हम सामान्यतः फोकस Focus F कहते हैं। यही किरणें उपाक्षीय किरणें Paraxial Rays कहलाती हैं। यदि आप दर्पण Mirror के दोनों किनारों के पास की दो किरणों Rays को देखें, तो वे फोकस Focus तथा दर्पण Mirror के ध्रुव Pole के बीच में कहीं F' पर मिलती हैं। मुख्य अक्ष Principal Axis से दूर की ये किरणें सीमांत किरणे marginal rays कहलाती हैं। उपाक्षीय Paraxial व सीमांत Marginal किरणों के बीच की किरणें जो मुख्य अक्ष Principal Axis से बराबर दूरी पर हों (अक्ष के दोनों ओर) वे F तथा F' के बीच के बिंदुओं पर मिलती हैं। यदि आप अक्ष के एक ही ओर की किरणे Rays लें, तो इन्हें आप अक्ष के बाहर के बिंदुओं पर कटती हुई देख सकते हैं। समानांतर Parallel आती किरणों को आप अनंत infinite पर रखी वस्तु से आती हुई मान सकते हैं। यदि वस्तु दर्पण mirror से सीमित दूरी finite distance पर भी हो, तो भी कुछ ऐसा ही नजारा मिलेगा। 

Spherical aberration in Reflection | Physics

इस प्रकार , एक बड़े गोलीय दर्पण Spherical Mirror का प्रतिबिंब image एक 'त्रि-आयामी वक्र सतह three-dimensional curved surface के रूप में होगा। किरणों के कटान-बिंदुओं से बनी इस सतह का परिच्छेद चित्र के तल में आप गहरे काले वक्र Black Curve के रूप में देख रहे हैं। इस वक्र को किरणस्पर्शी वक्र caustic curve कहा जाता है। 

समानांतर Parallel आती प्रकाश-किरणों Light Rays को परावर्तन Reflection के बाद एक बिंदु पर फोकस Focus करने के लिए परवलयिक दर्पण Parabolic Mirror का इस्तेमाल किया जा सकता है। परवलय Parabolic का अपना एक ज्यामितीय फोकस Geometrical Focus होता है और इसके अक्ष के समानांतर Parallel to the axis आती सभी किरणें Rays परावर्तन Reflection के बाद इस बिंदु पर मिलती है (चित्र देखे)। इसी प्रकार, फोकस से चली सभी किरणें परावर्तन Reflection के बाद अक्ष के समानांतर Parallel हो जाती हैं। मोटरकारों की हेडलाइट में इसी प्रकार के परवलयिक परावर्तक Parabolic Reflecter लगाए जाते हैं और बल्ब को इसके फोकस Focus पर रखने का प्रयास किया जाता है। इससे परावर्तित प्रकाश Reflected Light काफी हद तक समानांतर Parallel हो जाता है और दूर तक उच्च तीव्रता के साथ पहुँच पाता है। आपने घरों की छत पर सैटेलाइट टेलीविजन के ऐंटेना देखे होंगे। इसमें भी जो डिस्क होता है, वह परवलयिक Parabolic होता है और रिसीवर Receiver को इसके फोकस Focus पर रखा जाता है। समानांतर विद्युत-चुंबकीय तरंगें Parallel Electro Magnetic Waves परावर्तन Reflection के बाद फोकस Focus पर रखे रिसीवर पर पड़ती हैं, जहाँ से वे हमारे टेलीविजन सेट तक तारों के माध्यम से पहुँचाई जाती हैं। 

Spherical aberration in Reflection | Physics


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