अध्याय 10: तरंग-प्रकाशिकी

कक्षा 12 भौतिकी एनसीईआरटी पाठ्यपुस्तक का अध्याय 10, "तरंग-प्रकाशिकी", हाइगेंस के सिद्धांत, प्रकाश की तरंग प्रकृति तथा व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवण की घटनाओं को समाहित करता है और यह स्पष्ट करता है कि प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युतचुंबकीय तरंग के रूप में किस प्रकार व्यवहार करता है।

• कणों से तरंगों तक — यह अध्याय न्यूटन के कणिका मॉडल से हाइगेंस के तरंग सिद्धांत और मैक्सवेल के विद्युतचुंबकीय दृष्टिकोण तक की यात्रा का अनुसरण करता है, और यह स्थापित करता है कि प्रकाश को तरंग के रूप में समझना सर्वोत्तम क्यों है।
• हाइगेंस का सिद्धांत व्यवहार में — तरंगाग्र के प्रत्येक बिंदु को द्वितीयक तरंगिकाओं का स्रोत मानते हुए, यह अध्याय परावर्तन और अपवर्तन के नियमों को पुनः व्युत्पन्न करता है और यह दर्शाता है कि तरंग मॉडल उन घटनाओं की व्याख्या करता है जो कणिका मॉडल नहीं कर सकता था।
• व्यतिकरण और विवर्तन — यंग के द्वि-झिरी प्रयोग से प्रकाश के व्यतिकरण से बनी फ्रिंजें प्रकट होती हैं, जबकि एकल-झिरी विवर्तन प्रकाश के फैलाव और उसकी बदलती तीव्रता को दर्शाता है — ये दोनों तरंग व्यवहार के विशिष्ट लक्षण हैं।
• ध्रुवण और अनुप्रस्थ प्रकृति — चूँकि प्रकाश एक अनुप्रस्थ तरंग है, इसलिए ध्रुवक इसकी कंपन दिशा को छान सकते हैं। मेलस का नियम बताता है कि ध्रुवित प्रकाश के क्रॉस ध्रुवकों से गुज़रने पर तीव्रता किस प्रकार बदलती है।

1. 01हाइगेंस का सिद्धांत: तरंगाग्र के प्रत्येक बिंदु से द्वितीयक तरंगिकाएँ उत्पन्न होती हैं; इन तरंगिकाओं का अग्रमुखी आवरण किसी बाद के समय में नए तरंगाग्र की स्थिति देता है।
2. 02स्नेल का नियम (n₁ sin i = n₂ sin r) हाइगेंस के सिद्धांत से व्युत्पन्न होता है; अपवर्तन पर प्रकाश अभिलंब की ओर मुड़ता है तो दूसरे माध्यम में उसकी चाल कम होती है — यह तरंग मॉडल की पुष्टि करता है और न्यूटन के कणिका मॉडल को असत्य सिद्ध करता है।
3. 03यंग का द्वि-झिरी प्रयोग (1801) प्रकाश की तरंग प्रकृति को स्थापित करता है; दीप्त फ्रिंजें वहाँ बनती हैं जहाँ पथांतर nλ (संपोषी व्यतिकरण) हो और अदीप्त फ्रिंजें वहाँ जहाँ पथांतर (n + ½)λ (विनाशी व्यतिकरण) हो।
4. 04एकल-झिरी विवर्तन में एक विस्तृत केंद्रीय उच्चिष्ठ बनता है और तीव्रता न्यूनतम उन कोणों θ पर होती है जहाँ sin θ = nλ/a (n = ±1, ±2, …), तथा उनके बीच क्रमशः दुर्बल होते द्वितीयक उच्चिष्ठ होते हैं।
5. 05प्रकाश एक अनुप्रस्थ विद्युतचुंबकीय तरंग है; ध्रुवक केवल अपनी पारण-अक्ष की दिशा के विद्युत क्षेत्र घटक को पारित करता है, जिससे अध्रुवित प्रकाश की तीव्रता आधी हो जाती है। जब ध्रुवित प्रकाश किसी दूसरे ध्रुवक से θ कोण पर गुज़रे, तो तीव्रता मेलस के नियम से मिलती है: I = I₀ cos²θ।
6. 06पूर्ण आंतरिक परावर्तन तब होता है जब प्रकाश सघन से विरल माध्यम में जाता है और आपतन कोण क्रांतिक कोण ic से अधिक हो जाता है, जहाँ sin ic = n₂/n₁।