तरंग प्रकाशिकी और व्यतिकरण
तरंग प्रकाशिकी प्रकाश को एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में मानती है, जो व्यतिकरण और तरंगों के अध्यारोपण से उत्पन्न होने वाली अन्य परिघटनाओं की व्याख्या करती है।
Definition
प्रकाशिकी की वह शाखा जो प्रकाश को एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में मॉडल करती है और आयाम तथा कला के संदर्भ में तरंग अध्यारोपण, विशेष रूप से व्यतिकरण के प्रेक्षणीय परिणामों का विश्लेषण करती है।
Scope
तरंग प्रकाशिकी, जिसे भौतिक प्रकाशिकी भी कहा जाता है, प्रकाश को एक प्रसारित विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में वर्णित करती है, जिसकी विशेषता आयाम, कला, तरंगदैर्ध्य और ध्रुवीकरण है। इसमें प्रकाश का विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत, अध्यारोपण सिद्धांत, सुसंगत तरंगों का रचनात्मक और विनाशकारी व्यतिकरण, स्लिट्स, पतली फिल्मों और इंटरफेरोमीटर में देखे जाने वाले दो-बीम और बहु-बीम व्यतिकरण, और लौकिक और स्थानिक सुसंगतता की अवधारणाएं शामिल हैं जो यह निर्धारित करती हैं कि व्यतिकरण कब प्रेक्षणीय है। यह ज्यामितीय प्रकाशिकी का पूरक है, उन परिघटनाओं की व्याख्या करता है जिन्हें केवल किरणें नहीं समझा सकतीं, जबकि विवर्तन और ध्रुवीकरण को आसन्न क्षेत्रों के रूप में माना जाता है।
Sub-topics
Core questions
- प्रकाश को एक तरंग के रूप में मानने से उन परिघटनाओं की व्याख्या कैसे होती है जिन्हें किरणें नहीं समझा सकतीं?
- किन परिस्थितियों में अध्यारोपित प्रकाश तरंगें एक-दूसरे को प्रबलित या रद्द करती हैं?
- स्थिर व्यतिकरण के लिए कितनी सुसंगतता की आवश्यकता होती है?
- सटीक माप के लिए व्यतिकरण प्रभावों का उपयोग कैसे किया जाता है?
Key concepts
- विद्युत चुम्बकीय तरंग
- आयाम और कला
- अध्यारोपण
- रचनात्मक और विनाशकारी व्यतिकरण
- फ्रिंज दृश्यता
- सुसंगतता
- प्रकाशिक पथ अंतर
- तरंगाग्र
Key theories
- प्रकाश का विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत
- प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग है जिसके दोलनशील विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा अनुमानित गति से प्रसारित होते हैं, जो प्रकाशिकी को विद्युत चुंबकत्व के साथ एकीकृत करता है।
- अध्यारोपण और व्यतिकरण का सिद्धांत
- जब दो या दो से अधिक सुसंगत तरंगें अतिव्यापी होती हैं, तो उनके आयाम जुड़ जाते हैं, जिससे सापेक्ष कला द्वारा निर्धारित उज्ज्वल और अंधेरे फ्रिंज का एक पैटर्न बनता है, जो सभी व्यतिकरण परिघटनाओं का आधार है।
- सुसंगतता सिद्धांत
- व्यतिकरण की दृश्यता प्रकाश की लौकिक और स्थानिक सुसंगतता पर निर्भर करती है, जिसे ऑप्टिकल क्षेत्र के सहसंबंध कार्यों द्वारा सांख्यिकीय रूप से मापा जाता है।
Clinical relevance
तरंग-प्रकाशिक व्यतिकरण ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (optical coherence tomography) का आधार है जिसका उपयोग रेटिना और अन्य ऊतकों के गैर-आक्रामक इमेजिंग के लिए किया जाता है, कॉर्नियल और नेत्र संबंधी आयामों के इंटरफेरोमेट्रिक माप के लिए, और चिकित्सा तथा प्रयोगशाला प्रकाशिकी पर एंटी-रिफ्लेक्शन और व्यतिकरण कोटिंग्स के लिए।
History
लगभग 1801 में यंग के डबल-स्लिट प्रयोग ने प्रकाश की तरंग प्रकृति के लिए निर्णायक प्रमाण प्रदान किए, जिसे फ्रेस्नेल ने एक मात्रात्मक तरंग सिद्धांत में विकसित किया। 1860 के दशक में मैक्सवेल द्वारा प्रकाश को एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में पहचानना प्रकाशिकी को विद्युत चुम्बकत्व के साथ एकीकृत किया, और उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में माइकलसन के इंटरफेरोमीटर ने व्यतिकरण को असाधारण सटीकता के एक उपकरण में बदल दिया।
Key figures
- Thomas Young
- Augustin-Jean Fresnel
- James Clerk Maxwell
- Albert A. Michelson
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Seminal works
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- bornwolf1999
Frequently asked questions
- हम सामान्यतः दो साधारण प्रकाश बल्बों के बीच व्यतिकरण क्यों नहीं देखते हैं?
- स्वतंत्र तापीय स्रोत तेजी से और यादृच्छिक रूप से बदलती कला के साथ प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, इसलिए उनकी सापेक्ष कला स्थिर नहीं होती है; पर्याप्त सुसंगतता के बिना व्यतिकरण फ्रिंज धुल जाते हैं और केवल योगित तीव्रताएं ही दिखाई देती हैं।
- तरंग प्रकाशिकी का ज्यामितीय प्रकाशिकी से क्या संबंध है?
- ज्यामितीय प्रकाशिकी तरंग प्रकाशिकी की सीमा है जब तरंगदैर्ध्य शामिल संरचनाओं की तुलना में बहुत छोटा होता है; जब भी व्यतिकरण, विवर्तन, या सुसंगतता प्रभाव मायने रखते हैं तो तरंग प्रकाशिकी की आवश्यकता होती है।