एक प्रकाश किरण $1.414$ अपवर्तनांक वाले सघन माध्यम पर $45^o$ के आपतन कोण पर आपतित होती है। माध्यम में अपवर्तित किरण की चौड़ाई और हवा में आपतित किरण की चौड़ाई का अनुपात ज्ञात कीजिए।

$n$ आवृत्ति और $\lambda$ तरंगदैर्ध्य वाला विद्युत चुम्बकीय विकिरण,जो हवा में $v$ वेग से यात्रा कर रहा है,$\mu$ अपवर्तनांक वाले कांच के स्लैब में प्रवेश करता है। कांच के स्लैब में प्रकाश की आवृत्ति,तरंगदैर्ध्य और वेग क्रमशः क्या होंगे?

हवा में $600 \ nm$ तरंगदैर्ध्य वाला प्रकाश $1.5$ अपवर्तनांक वाले माध्यम में प्रवेश करता है। माध्यम के अंदर :

अधिकांश पदार्थों का अपवर्तनांक $n > 1$ होता है। इसलिए,जब हवा से प्रकाश की किरण किसी प्राकृतिक पदार्थ में प्रवेश करती है,तो स्नेल के नियम,$\frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = \frac{n_2}{n_1}$ के अनुसार,यह समझा जाता है कि अपवर्तित किरण अभिलंब की ओर मुड़ जाती है। लेकिन यह कभी भी आपतित किरण की तरह अभिलंब के एक ही तरफ बाहर नहीं निकलती है। विद्युत चुंबकत्व के अनुसार,माध्यम का अपवर्तनांक $n = \left(\frac{c}{v}\right) = \pm \sqrt{\varepsilon_r \mu_r}$ संबंध द्वारा दिया जाता है। जहाँ $\varepsilon_r$ और $\mu_r$ ऋणात्मक हैं,वहाँ $n$ का ऋणात्मक मूल चुनना आवश्यक है। ऐसे ऋणात्मक अपवर्तनांक वाले पदार्थों को अब कृत्रिम रूप से तैयार किया जा सकता है और इन्हें मेटा-मटेरियल्स कहा जाता है। वे किसी भी भौतिक नियम का उल्लंघन किए बिना काफी अलग ऑप्टिकल व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। चूँकि $n$ ऋणात्मक है,यह अपवर्तित प्रकाश के प्रसार की दिशा में परिवर्तन का कारण बनता है। हालाँकि,सामान्य पदार्थों की तरह,मेटा-मटेरियल्स में भी अपवर्तन पर प्रकाश की आवृत्ति अपरिवर्तित रहती है।
$1.$ सही कथन चुनें।
$(A)$ मेटा-मटेरियल में प्रकाश की गति $v = c|n|$ है।
$(B)$ मेटा-मटेरियल में प्रकाश की गति $v = \frac{c}{|n|}$ है।
$(C)$ मेटा-मटेरियल में प्रकाश की गति $v = c$ है।
$(D)$ मेटा-मटेरियल में प्रकाश की तरंगदैर्ध्य $(\lambda_m)$,$\lambda_m = \frac{\lambda_{\text{air}}}{|n|}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $\lambda_{\text{air}}$ हवा में प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है।
$2.$ हवा से मेटा-मटेरियल पर आपतित प्रकाश के लिए,उपयुक्त किरण आरेख कौन सा है?

$(a)$ कांच का अपवर्तनांक $1.5$ है। कांच में प्रकाश की चाल क्या है? (निर्वात में प्रकाश की चाल $3.0 \times 10^{8} \; m/s$ है)।
$(b)$ क्या कांच में प्रकाश की चाल प्रकाश के रंग से स्वतंत्र है? यदि नहीं,तो लाल और बैंगनी रंगों में से कौन सा रंग कांच के प्रिज्म में धीमा चलता है?

दिखाए गए चित्र से $\mu_1, \mu_2, \mu_3$ के बीच एक संबंध स्थापित करें।