अपवर्तनांक क्या होता है?
अपवर्तनांक (रिफ्रैक्टिव इंडेक्स), जिसका प्रतीक n है, एक मात्रकरहित (dimensionless) संख्या है जो बताती है कि किसी माध्यम में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कितनी होती है। इसे निर्वात में प्रकाश की गति (\(c \approx 299{,}792{,}458\) मीटर/सेकंड) और माध्यम में प्रकाश की गति (\(v\)) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। चूँकि प्रकाश किसी भी पदार्थ में हमेशा धीमा पड़ जाता है, इसलिए n का मान हमेशा 1 के बराबर या उससे अधिक होता है। कुछ सामान्य मान हैं — हवा के लिए 1.0003, पानी के लिए 1.33 और साधारण काँच के लिए लगभग 1.5।
इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
माध्यम के अंदर प्रकाश की गति (मीटर प्रति सेकंड में) और निर्वात में प्रकाश की गति दर्ज करें। निर्वात का मान डिफ़ॉल्ट रूप से 299,792,458 मीटर/सेकंड रहता है, लेकिन अगर आप \(3 \times 10^{8}\) जैसा गोल किया हुआ मान इस्तेमाल कर रहे हैं तो इसे बदल सकते हैं। कैलकुलेटर c को v से भाग देकर तुरंत अपवर्तनांक निकाल देता है।
सूत्र की व्याख्या
इसका मूल समीकरण है $$n = \frac{c}{v}$$ यहाँ c निर्वात में प्रकाश की सार्वत्रिक गति है और v पदार्थ के अंदर प्रकाश की (धीमी) कलागति (फेज़ वेलोसिटी) है। जितना अधिक अपवर्तनांक होगा, प्रकाश उतना ही ज़्यादा धीमा पड़ेगा और सतह पर उतना ही तेज़ मुड़ेगा — जैसा कि स्नेल के नियम से पता चलता है।
हल किया हुआ उदाहरण
मान लीजिए किसी माध्यम में प्रकाश \(v = 225{,}000{,}000\) मीटर/सेकंड की गति से चलता है, जबकि निर्वात में इसकी गति \(c = 299{,}792{,}458\) मीटर/सेकंड है। तब $$n = \frac{299{,}792{,}458}{225{,}000{,}000} \approx 1.3324$$ होगा। यह मान पानी के अपवर्तनांक के काफ़ी करीब है, यानी यह पदार्थ प्रकाश को लगभग पानी की ही तरह मोड़ता और धीमा करता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या अपवर्तनांक 1 से कम हो सकता है? कुछ खास पदार्थों में कलागति (फेज़ वेलोसिटी) के लिए — जैसे कुछ माध्यमों में एक्स-रे के मामले में — यह 1 से थोड़ा कम हो सकता है, लेकिन साधारण पदार्थों में दृश्य प्रकाश के लिए यह हमेशा ≥ 1 ही रहता है।
क्या अपवर्तनांक हमेशा स्थिर रहता है? नहीं — यह प्रकाश की तरंगदैर्ध्य के साथ थोड़ा बदलता है, इस प्रभाव को विक्षेपण (डिस्पर्शन) कहते हैं। इसी कारण प्रिज़्म सफ़ेद प्रकाश को अलग-अलग रंगों में बाँट देता है।
मुझे कौन-सी इकाइयाँ इस्तेमाल करनी चाहिए? दोनों गतियों के लिए एक ही इकाई इस्तेमाल करें (आमतौर पर मीटर/सेकंड)। चूँकि n एक अनुपात है, इसलिए इकाइयाँ आपस में कट जाती हैं और परिणाम मात्रकरहित आता है।
