آپٹکس طبیعیات کی ایک شاخ ہے جس میں روشنی کا مطالعہ اور مادے کے ساتھ اس کے تعامل شامل ہیں۔ اس میں روشنی کے رویے اور خصوصیات شامل ہیں، بشمول مواد کے ساتھ اس کے تعاملات اور آلات کی تعمیر جو اسے استعمال کرتے ہیں یا اس کا پتہ لگاتے ہیں۔ آپٹکس بہت سے شعبوں جیسے فلکیات، انجینئرنگ، فوٹو گرافی، اور وژن سائنس کی بنیاد ہے۔
روشنی برقی مقناطیسی تابکاری کی ایک شکل ہے جو انسانی آنکھ سے نظر آتی ہے۔ یہ ایک لہر اور ایک ذرہ دونوں کے طور پر برتاؤ کرتا ہے، ایک تصور جسے ویو پارٹیکل ڈوئلٹی کہا جاتا ہے۔ ایک لہر کے طور پر، روشنی اس کی طول موج ( \(\lambda\) ) اور تعدد ( \(f\) ) کی طرف سے خصوصیات ہے، جو مساوات کے ذریعے روشنی کی رفتار ( \(c\) ) سے الٹا تعلق رکھتی ہے \(c = \lambda \cdot f\) ۔ ذرات کے طور پر، روشنی فوٹون سے بنی ہے، جو توانائی لے جاتی ہے۔
عکاسی وہ عمل ہے جس کے ذریعے روشنی کسی سطح سے اچھالتی ہے۔ انعکاس کا قانون بتاتا ہے کہ وقوع کا زاویہ ( \(\theta_i\) ) عکاسی کے زاویہ ( \(\theta_r\) ) کے برابر ہے۔ اس کا اظہار \(\theta_i = \theta_r\) کے طور پر کیا جا سکتا ہے۔
ریفریکشن روشنی کا موڑنا ہے جب یہ ایک میڈیم سے دوسرے میڈیم میں مختلف ریفریکٹیو انڈیکس کے ساتھ گزرتا ہے۔ اسنیل کا قانون اس رجحان کو بیان کرتا ہے اور \(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\) کے ذریعے دیا گیا ہے، جہاں \(n_1\) اور \(n_2\) میڈیا کے اضطراری اشارے ہیں اور \(\theta_1\) اور \(\theta_2\) بالترتیب واقعات اور اضطراب کے زاویے ہیں۔
لینس اور آئینے آپٹیکل ڈیوائسز ہیں جو تصویر بنانے کے لیے انعکاس اور اضطراب کے ذریعے روشنی کو جوڑتے ہیں۔ لینس ایسی شفاف چیزیں ہیں جن کی خمیدہ سطحیں ہوتی ہیں جو روشنی کو روکتی ہیں۔ اپنی شکل کے لحاظ سے، وہ ایک دوسرے سے مل سکتے ہیں (روشنی کی شعاعوں کو مرکوز کرتے ہوئے) یا روشنی کو ہٹا سکتے ہیں (روشنی کی کرنوں کو پھیلاتے ہوئے)۔ ایک لینس کی فوکل لینتھ ( \(f\) ) اس بات کا پیمانہ ہے کہ یہ روشنی کو کتنی مضبوطی سے تبدیل کرتا ہے یا اس کو تبدیل کرتا ہے اور اسے لینس بنانے والے کے فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) ، جہاں \(n\) عینک کے مواد کا ریفریکٹیو انڈیکس ہے، اور \(R_1\) اور \(R_2\) لینس کی سطحوں کے گھماؤ کی ریڈیائی ہیں۔
دوسری طرف آئینہ عکاس سطحیں ہیں۔ وہ فلیٹ (ہوائی جہاز کے آئینے)، یا مڑے ہوئے (کروی آئینے) ہوسکتے ہیں۔ خمیدہ آئینے یا تو کنورجنگ (مقعد آئینہ) یا ڈائیورنگ (محدب آئینہ) بھی ہوسکتے ہیں۔ کروی آئینے کی فوکل لمبائی \(f = \frac{R}{2}\) سے دی گئی ہے، جہاں \(R\) آئینے کے گھماؤ کا رداس ہے۔
تفاوت کسی رکاوٹ یا یپرچر کے کونوں کے گرد روشنی کا موڑنا ہے۔ یہ روشنی کی لہر کی نوعیت کو ظاہر کرتا ہے اور اس وقت سب سے زیادہ قابل ذکر ہے جب رکاوٹ یا یپرچر کا سائز روشنی کی طول موج سے موازنہ ہو۔ تفاوت پیٹرن کا حساب فارمولہ \(\sin(\theta) = \frac{m\lambda}{d}\) استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے، جہاں \(m\) زیادہ سے زیادہ کی ترتیب ہے، \(\lambda\) طول موج ہے، اور \(d\) سلٹ چوڑائی ہے۔
مداخلت ایک ایسا رجحان ہے جہاں دو یا زیادہ لہریں زیادہ، کم، یا ایک ہی طول و عرض کی نتیجے میں لہر بنانے کے لئے سپرپوز کرتی ہیں۔ تعمیری مداخلت اس وقت ہوتی ہے جب لہریں مرحلے میں ہوتی ہیں، جس کی وجہ سے طول و عرض میں زیادہ سے زیادہ ہوتا ہے، جب کہ تباہ کن مداخلت اس وقت ہوتی ہے جب لہریں مرحلے سے باہر ہوتی ہیں، جس کی وجہ سے کم سے کم ہوتا ہے۔ دو سلٹ سے مداخلت کے پیٹرن کو \(\Delta y = \frac{\lambda L}{d}\) سے بیان کیا جا سکتا ہے، جہاں \(\Delta y\) روشن کنارے کے درمیان فاصلہ ہے، \(L\) ہے اسکرین کا فاصلہ، اور \(d\) دو سلٹ کے درمیان فاصلہ ہے۔
برقی مقناطیسی طیف ہر قسم کی برقی مقناطیسی تابکاری کو گھیرے ہوئے ہے۔ مرئی روشنی سپیکٹرم کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ ہے اور اس کے ایک طرف الٹرا وایلیٹ (UV) روشنی اور دوسری طرف انفراریڈ (IR) روشنی ہے۔ اسپیکٹرم کا دائرہ گاما شعاعوں سے لے کر، بہت مختصر طول موج کے ساتھ، ریڈیو لہروں تک، بہت طویل طول موج کے ساتھ۔ ہر قسم کی برقی مقناطیسی تابکاری کے استعمال ہوتے ہیں، میڈیکل امیجنگ (ایکس رے) سے لے کر وائرلیس مواصلات (ریڈیو لہروں) تک۔
آپٹکس کے مختلف شعبوں میں بے شمار ایپلی کیشنز ہیں۔ طب میں، آپٹیکل آلات جیسے خوردبین اور اینڈوسکوپس ٹشوز کی تفصیلی جانچ کی اجازت دیتے ہیں۔ مواصلات میں، فائبر آپٹکس طویل فاصلے پر روشنی کی دال کے طور پر معلومات کی ترسیل کے لیے کل اندرونی عکاسی کے اصول کا استعمال کرتے ہیں۔ روزمرہ کی زندگی میں، کیمرے، شیشے، اور کانٹیکٹ لینز ہمیں تصاویر لینے، بصارت کو درست کرنے اور دنیا کو زیادہ واضح طور پر دیکھنے میں مدد کرتے ہیں۔
آخر میں، آپٹکس کا میدان روشنی کے رویے اور مادے کے ساتھ اس کے تعامل کو سمجھنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ طبیعیات کے بنیادی تصورات کو عملی ایپلی کیشنز کے ساتھ ضم کرتا ہے، جو ٹیکنالوجی، سائنس اور ہماری روزمرہ کی زندگیوں کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔
