प्रकाशिकी भौतिकी की एक शाखा है जिसमें प्रकाश और पदार्थ के साथ इसकी अंतःक्रियाओं का अध्ययन शामिल है। इसमें प्रकाश के व्यवहार और गुणों को शामिल किया गया है, जिसमें पदार्थों के साथ इसकी अंतःक्रिया और इसका उपयोग करने या इसका पता लगाने वाले उपकरणों का निर्माण शामिल है। प्रकाशिकी खगोल विज्ञान, इंजीनियरिंग, फोटोग्राफी और दृष्टि विज्ञान जैसे कई क्षेत्रों का आधार है।
प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है जो मानव आँख को दिखाई देता है। यह तरंग और कण दोनों के रूप में व्यवहार करता है, एक अवधारणा जिसे तरंग-कण द्वैत के रूप में जाना जाता है। एक तरंग के रूप में, प्रकाश को इसकी तरंग दैर्ध्य ( \(\lambda\) ) और आवृत्ति ( \(f\) ) द्वारा चिह्नित किया जाता है, जो समीकरण \(c = \lambda \cdot f\) के माध्यम से प्रकाश की गति ( \(c\) ) से विपरीत रूप से संबंधित हैं। कणों के रूप में, प्रकाश फोटॉन से बना होता है, जो ऊर्जा ले जाते हैं।
परावर्तन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रकाश किसी सतह से टकराकर परावर्तित होता है। परावर्तन का नियम कहता है कि आपतन कोण ( \(\theta_i\) ) परावर्तन कोण ( \(\theta_r\) ) के बराबर होता है। इसे \(\theta_i = \theta_r\) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।
अपवर्तन प्रकाश का मुड़ना है क्योंकि यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में अलग अपवर्तनांक के साथ गुजरता है। स्नेल का नियम इस घटना का वर्णन करता है और \(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\) द्वारा दिया जाता है, जहाँ \(n_1\) और \(n_2\) माध्यम के अपवर्तनांक हैं और \(\theta_1\) और \(\theta_2\) क्रमशः आपतन और अपवर्तन के कोण हैं।
लेंस और दर्पण ऑप्टिकल उपकरण हैं जो प्रतिबिंब और अपवर्तन के माध्यम से प्रकाश को हेरफेर करते हैं और चित्र बनाते हैं। लेंस घुमावदार सतहों वाली पारदर्शी वस्तुएं हैं जो प्रकाश को अपवर्तित करती हैं। अपने आकार के आधार पर, वे प्रकाश को अभिसरित (प्रकाश किरणों पर ध्यान केंद्रित करना) या अपसारित (प्रकाश किरणों को फैलाना) कर सकते हैं। एक लेंस की फोकल लंबाई ( \(f\) ) इस बात का माप है कि यह कितनी मजबूती से प्रकाश को अभिसरित या अपसारित करता है और इसकी गणना लेंस निर्माता के सूत्र \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) , जहां \(n\) लेंस सामग्री का अपवर्तनांक है, और \(R_1\) और \(R_2\) लेंस सतहों की वक्रता की त्रिज्या हैं।
दूसरी ओर, दर्पण परावर्तक सतह होते हैं। वे समतल (समतल दर्पण) या वक्र (गोलाकार दर्पण) हो सकते हैं। वक्र दर्पण या तो अभिसारी (अवतल दर्पण) या अपसारी (उत्तल दर्पण) भी हो सकते हैं। गोलाकार दर्पण की फ़ोकल लंबाई \(f = \frac{R}{2}\) द्वारा दी जाती है, जहाँ \(R\) दर्पण की वक्रता त्रिज्या है।
विवर्तन किसी बाधा या छिद्र के कोनों के चारों ओर प्रकाश का झुकना है। यह प्रकाश की तरंग प्रकृति को दर्शाता है और सबसे उल्लेखनीय तब होता है जब बाधा या छिद्र का आकार प्रकाश की तरंगदैर्घ्य के बराबर होता है। विवर्तन पैटर्न की गणना सूत्र \(\sin(\theta) = \frac{m\lambda}{d}\) उपयोग करके की जा सकती है, जहाँ \(m\) अधिकतम का क्रम है, \(\lambda\) तरंगदैर्घ्य है, और \(d\) स्लिट की चौड़ाई है।
हस्तक्षेप एक ऐसी घटना है जिसमें दो या दो से अधिक तरंगें एक दूसरे पर आकर अधिक, कम या समान आयाम वाली परिणामी तरंग बनाती हैं। रचनात्मक हस्तक्षेप तब होता है जब तरंगें एक ही चरण में होती हैं, जिससे आयाम अधिकतम हो जाता है, जबकि विनाशकारी हस्तक्षेप तब होता है जब तरंगें एक ही चरण में नहीं होती हैं, जिससे आयाम न्यूनतम हो जाता है। दो स्लिट से हस्तक्षेप पैटर्न को \(\Delta y = \frac{\lambda L}{d}\) द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जहाँ \(\Delta y\) चमकीले फ्रिंजों के बीच की दूरी है, \(L\) स्क्रीन की दूरी है, और \(d\) दो स्लिटों के बीच की दूरी है।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण शामिल हैं। दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम का एक छोटा सा हिस्सा है और इसके एक तरफ पराबैंगनी (UV) प्रकाश और दूसरी तरफ अवरक्त (IR) प्रकाश होता है। स्पेक्ट्रम में बहुत छोटी तरंगदैर्ध्य वाली गामा किरणों से लेकर बहुत लंबी तरंगदैर्ध्य वाली रेडियो तरंगें शामिल हैं। प्रत्येक प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण का अपना उपयोग होता है, मेडिकल इमेजिंग (एक्स-रे) से लेकर वायरलेस संचार (रेडियो तरंगें) तक।
प्रकाशिकी के विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं। चिकित्सा में, माइक्रोस्कोप और एंडोस्कोप जैसे ऑप्टिकल उपकरण ऊतकों की विस्तृत जांच करने की अनुमति देते हैं। संचार में, फाइबर ऑप्टिक्स लंबी दूरी पर प्रकाश स्पंदनों के रूप में सूचना संचारित करने के लिए कुल आंतरिक प्रतिबिंब के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। रोजमर्रा की जिंदगी में, कैमरे, चश्मे और कॉन्टैक्ट लेंस हमें छवियों को कैप्चर करने, दृष्टि को सही करने और दुनिया को अधिक स्पष्ट रूप से देखने में मदद करते हैं।
निष्कर्ष रूप में, प्रकाशिकी का क्षेत्र प्रकाश के व्यवहार और पदार्थ के साथ इसकी अंतःक्रिया को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह मौलिक भौतिकी अवधारणाओं को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ जोड़ता है, जो प्रौद्योगिकी, विज्ञान और हमारे दैनिक जीवन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।
