प्रकाश का विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत
प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग है जिसके गुण मैक्सवेल के समीकरणों से प्राप्त होते हैं, जो इसकी गति निर्धारित करते हैं और माध्यमों के माध्यम से इसके संचरण को नियंत्रित करते हैं।
Definition
प्रकाश का एक स्व-स्थायी अनुप्रस्थ दोलन के रूप में विवरण जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र मैक्सवेल के समीकरणों के अनुसार प्रसारित होते हैं, जिसकी गति, तीव्रता और प्रकीर्णन माध्यम के विद्युत चुम्बकीय गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं।
Scope
यह विषय मैक्सवेल के समीकरणों के समाधान के रूप में प्रकाश के विवरण को शामिल करता है: विद्युत चुम्बकीय तरंग समीकरण, समतल और गोलाकार तरंगें, क्षेत्रों की अनुप्रस्थ प्रकृति, माध्यम की पारगम्यता और पारगम्यता से संबंधित प्रकाश की गति, पॉयंटिंग सदिश और तीव्रता द्वारा वर्णित ऊर्जा प्रवाह, और प्रकीर्णन (dispersion) तथा जटिल अपवर्तनांक (complex refractive index) सहित परावैद्युत माध्यमों में प्रकाश का व्यवहार। यह तरंग आधार स्थापित करता है जिस पर व्यतिकरण (interference), विवर्तन (diffraction) और ध्रुवीकरण (polarization) आधारित हैं।
Core questions
- मैक्सवेल के समीकरण प्रकाश के लिए तरंग समीकरण को कैसे जन्म देते हैं?
- प्रकाश एक अनुप्रस्थ तरंग क्यों है और इसके क्षेत्रों के लिए इसका क्या अर्थ है?
- प्रकाश की गति माध्यम के गुणों से कैसे संबंधित है?
- प्रकाश द्वारा वहन की गई ऊर्जा को कैसे मापा जाता है?
Key concepts
- मैक्सवेल के समीकरण
- विद्युत चुम्बकीय तरंग समीकरण
- अनुप्रस्थ तरंग
- पॉयंटिंग सदिश
- ऑप्टिकल तीव्रता
- अपवर्तनांक
- प्रकीर्णन
- प्रकाश की गति
Key theories
- मैक्सवेल का विद्युत चुम्बकीय तरंग समीकरण
- स्रोत-मुक्त क्षेत्र में मैक्सवेल के समीकरणों के संयोजन से एक तरंग समीकरण प्राप्त होता है जिसके समाधान माध्यम की पारगम्यता और पारगम्यता द्वारा निर्धारित गति से प्रसारित होते हैं, जो प्रकाश को एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में पहचानता है।
- पॉयंटिंग सदिश और ऑप्टिकल तीव्रता
- विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रवाह पॉयंटिंग सदिश द्वारा दिया जाता है, जिसका समय औसत ऑप्टिकल तीव्रता को परिभाषित करता है जिसे डिटेक्टर मापते हैं।
Clinical relevance
प्रकाश का विद्युत चुम्बकीय विवरण इस बात का मात्रात्मक उपचार करता है कि ऊतक प्रकाश को कैसे अवशोषित, प्रकीर्णित और अपवर्तित करता है, जो ऑप्टिकल निदान, लेजर-ऊतक अंतःक्रिया, और चिकित्सा इमेजिंग तथा फोटोथेरेपी प्रणालियों के डिजाइन के लिए मौलिक है।
History
मैक्सवेल ने 1860 के दशक में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी की और उनकी गति की गणना की, इसे प्रकाश की मापी गई गति के बराबर पाया और निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय है। हर्ट्ज़ ने 1887 में प्रयोगात्मक रूप से ऐसी तरंगों के अस्तित्व की पुष्टि की, और लोरेंत्ज़ के इलेक्ट्रॉन सिद्धांत ने बाद में पदार्थ में आवेशों की प्रतिक्रिया के संदर्भ में प्रकीर्णन की व्याख्या की।
Key figures
- James Clerk Maxwell
- Heinrich Hertz
- Hendrik Lorentz
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Frequently asked questions
- कांच या पानी में प्रकाश धीमा क्यों हो जाता है?
- एक माध्यम में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ के आबद्ध आवेशों को संचालित करता है, जिसका पुनर्विकिरण मूल तरंग के साथ मिलकर एक शुद्ध तरंग देता है जो अधिक धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, जिसे एक से अधिक अपवर्तनांक द्वारा व्यक्त किया जाता है।
- प्रकाश के अनुप्रस्थ तरंग होने का क्या अर्थ है?
- दोलनशील विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र संचरण की दिशा के लंबवत और एक दूसरे के लंबवत होते हैं, जिससे ध्रुवीकरण संभव होता है।