روشنی ہوا، شیشے اور پانی میں یکساں رفتار سے سفر نہیں کرتی۔ ہوا میں روشنی کی رفتار 3 X 10 6 m/s ہے۔ پانی میں یہ 2.25 × 10 8 m/s ہے اور گلاس میں 2 x 10 8 m/s ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ شیشہ آپٹیکل طور پر پانی سے زیادہ کثافت رکھتا ہے اور پانی آپٹیکل طور پر ہوا سے زیادہ کثافت رکھتا ہے۔ اگر روشنی کی رفتار کم ہو جائے تو ایک میڈیم کثافت کہا جاتا ہے اور اگر روشنی کی رفتار بڑھ جاتی ہے تو اسے نایاب کہا جاتا ہے۔
روشنی ایک میڈیم میں سیدھی لائن میں سفر کرتی ہے۔ لیکن جب ایک شفاف میڈیم میں سفر کرنے والی روشنی کی کرن دوسرے شفاف میڈیم کی سطح پر ترچھی طور پر گرتی ہے تو یہ دوسرے میڈیم میں سیدھے راستے پر سفر کرتی ہے لیکن اپنی ابتدائی سمت سے مختلف ہوتی ہے۔ روشنی کے راستے کی سمت میں تبدیلی جب ایک شفاف میڈیم سے دوسرے میں گزرتی ہے تو اسے روشنی کا اضطراب کہا جاتا ہے ۔
سطح پر گرنے والی روشنی کی کرن جو دو میڈیم کو الگ کرتی ہے۔ \(\angle i\) واقعہ شعاع اور نارمل کے درمیان وقوع کا زاویہ ہے اور \(\angle r\) اضطراری شعاع اور نارمل کے درمیان انعطاف کا زاویہ ہے۔ انحراف ریفریکٹڈ شعاع کی سمت اور واقع شعاع کی سمت کے درمیان زاویہ ہے۔ لہذا، \(\angle\delta\) = \(\mid \angle i - \angle r \mid\)
روشنی کا انعطاف دو قوانین کی پابندی کرتا ہے جسے Snell کے اضطراب کے قوانین کہا جاتا ہے۔
\(\mu = \frac{3 X 10 ^8ms^{-1}}{2.25 X 10 ^8 ms{-1}} = \frac{4}{3} = 1.33\)
نوٹ: کسی بھی میڈیم کا ریفریکٹیو انڈیکس 1 سے کم نہیں ہو سکتا۔
کچھ عام مادوں کا ریفریکٹیو انڈیکس (µ)
| مادہ | µ | مادہ | µ |
| ویکیوم | 1.00 | ہوا | 1.00 |
| برف | 1.31 | پانی | 1.33 |
| شراب | 1.37 | گلیسرین | 1.47 |
| عام گلاس | 1.5 | مٹی کا تیل | 1.41 |
سوال 1: روشنی کی کرن کے اضطراب پر غیر منحرف گزرنے کے لئے کیا شرائط ہیں؟
حل: دو حالتیں ہیں - (1) جب واقعہ کا زاویہ 0 کے برابر ہو۔ (2) جب دونوں میڈیم کا اضطراری انڈیکس ایک جیسا ہو۔
واپسی کا اصول اگر میڈیم 1 کے حوالے سے میڈیم 2 کا \(_1\mu_2= \frac{sin \ i}{sin \ r}\) اور میڈیم 2 کے حوالے سے میڈیم 1 کا ریفریکٹیو انڈیکس ہے تو \(_2\mu_1 = \frac{sin \ r}{sin \ i }\) , پھر \(_1\mu_2 \times _2\mu_1 = 1\) یا ہم کہہ سکتے ہیں \(_1\mu_2 = \frac{1}{_2\mu_1}\) |
سوال 1: اگر ہوا کے حوالے سے شیشے کا ریفریکٹیو انڈیکس 3/2 ہے، تو شیشے کے حوالے سے ہوا کا ریفریکٹیو انڈیکس کیا ہے؟
حل: a µ g = 3/2، لہذا g µ a ہے \(\frac{1}{^3/_2} = \frac{2}{3}\) ۔
رفتار: جب روشنی کی شعاع ایک نایاب سے ایک گھنے میڈیم کی طرف ریفریکٹ ہو جاتی ہے تو روشنی کی رفتار کم ہو جاتی ہے جب کہ اگر اسے ڈینسر سے کسی نایاب میڈیم کی طرف ہٹایا جائے تو روشنی کی رفتار بڑھ جاتی ہے۔
تعدد: روشنی کی فریکوئنسی روشنی کے منبع پر منحصر ہے لہذا یہ اپورتن پر تبدیل نہیں ہوتی ہے۔
طول موج: کسی میڈیم میں روشنی v کی رفتار، اس میڈیم میں روشنی کی طول موج λ اور روشنی f کی فریکوئنسی کا تعلق v = fλ سے ہے۔
جب روشنی نایاب سے گھنے میڈیم کی طرف جاتی ہے تو طول موج کم ہو جاتی ہے اور جب روشنی کثافت وسط سے نایاب میڈیم تک جاتی ہے تو طول موج بڑھ جاتی ہے۔
(1) برتن میں پانی کی گہرائی جب ہوا سے دیکھی جائے تو کم دکھائی دیتی ہے۔
اصل گہرائی OS ہے۔ نقطہ O سے شروع ہونے والی روشنی کی کرن پانی کی ہوا کی سطح پر عمودی طور پر گرتی ہے، SA کے ساتھ سیدھی سفر کرتی ہے۔ نقطہ Q پر پانی کی ہوا کی سطح پر ایک اور شعاع OQ جب ہوا میں گزرتی ہے تو عام NQ سے ہٹ جاتی ہے اور QT کے راستے پر چلی جاتی ہے۔ جب QT شعاعیں دوبارہ پیدا ہوتی ہیں، تو دو اضطراری شعاعیں P پوائنٹ پر ملتی ہیں۔ اس طرح P O کی شبیہہ ہے۔ اس طرح پانی سے ہوا میں روشنی کے انعطاف کی وجہ سے مبصر کو برتن کی گہرائی SO کے بجائے SP دکھائی دیتی ہے۔ .
(2) طلوع آفتاب اور دیر سے غروب
(3) صحرا میں سراب
بعض اوقات صحراؤں میں درخت کی الٹی تصویر نظر آتی ہے جو درخت کے نیچے پانی کا غلط تاثر دیتی ہے۔ اسے کہتے ہیں معراج۔ معراج کی وجہ روشنی کا انعطاف ہے۔ جیسا کہ صحرا میں، ریت بہت تیزی سے گرم ہو جاتی ہے اسی لیے ہوا کی وہ تہہ جو ریت کے ساتھ رابطے میں ہوتی ہے گرم ہو جاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، زمین کے قریب ہوا اوپری ہوا کی تہوں سے زیادہ گرم ہے۔ دوسرے الفاظ میں، اوپری تہہ ان کے نیچے سے زیادہ گھنی ہوتی ہے! جب سورج کی روشنی کی ایک کرن درخت کی چوٹی سے انعکاس کے بعد گھنے سے نایاب تہہ کی طرف سفر کرتی ہے تو یہ معمول سے ہٹ جاتی ہے۔ اس طرح پے درپے تہوں کی علیحدگی کی سطح پر انعطاف میں، ہر بار اضطراب کا زاویہ بڑھتا ہے اور شعاع کے دھیرے سے نایاب کی طرف جانے کا زاویہ بھی 90° تک بڑھ جاتا ہے۔ گھنے سے نایاب تہہ تک واقعات کے زاویہ میں مزید اضافے پر مکمل انعکاس کا شکار ہوتا ہے اور اب منعکس ہونے والی روشنی نایاب سے گھنے درمیانے کی طرف سفر کرتی ہے اس لیے یہ ہر اضطراب پر نارمل کی طرف جھکتی ہے۔ دیکھنے والے کی آنکھ تک پہنچنے پر درخت کی الٹی تصویر نظر آتی ہے۔
جب وقوعہ والی شعاع AB شیشے کے سلیب پر گرتی ہے، تو یہ وقوعہ B کے مقام پر واقع ہوتی ہے۔ رے AB ہوا سے شیشے میں داخل ہوتی ہے، تو یہ معمول کی طرف موڑتی ہے اور BC کے راستے پر چلتی ہے۔ جب ریفریکٹڈ رے BC دوبارہ شیشے کی سطح کو پوائنٹ C پر ٹکراتی ہے، تو یہ معمول سے ہٹ جاتی ہے کیونکہ شعاع شیشے سے ہوا کی طرف سفر کرتی ہے اور CD کے راستے پر چلتی ہے۔ ابھرتی ہوئی شعاع کی CD واقعہ رے AB کے متوازی ہے۔ اس طرح ابھرتی ہوئی شعاع اور واقعہ شعاع ایک ہی سمت میں ہیں لیکن بعد میں بے گھر ہو جاتی ہیں۔
ایک پرزم ایک شفاف میڈیم ہے جس میں پانچ طیاروں کی سطحیں ایک سہ رخی کراس سیکشن کے ساتھ جڑی ہوئی ہیں۔ پرزم کی دو مخالف سطحیں ایک جیسی مثلث ہیں جبکہ باقی تین سطحیں مستطیل اور ایک دوسرے پر مائل ہیں۔
جب سنگل رنگ کی ہلکی کرن مائل پرزم کی سطح پر گرتی ہے، تو واقعہ شعاع PQ پرزم کے چہرے پر گرتی ہے، یہ ہوا سے شیشے تک سفر کرتی ہے لہذا یہ نارمل کی طرف جھکتی ہے اور QR کے راستے سے گزرتی ہے۔ جب ریفریکٹڈ شعاع QR پرزم کے چہرے سے R پر ٹکراتا ہے تو ایک اور انحراف ہوتا ہے۔ اب شعاع QR شیشے سے ہوا میں داخل ہوتی ہے تو یہ معمول سے ہٹ جاتی ہے اور RS کی سمت سفر کرتی ہے۔ اس طرح، پرزم سے گزرنے پر، روشنی کی کرن پرزم کی بنیاد کی طرف جھک جاتی ہے۔
