એક લાંબા ઊભી સ્તંભમાં શુદ્ધ પ્રવાહી અને દ્રાવણનું મિશ્રણ (એટલે કે, આડી પરિમાણો << ઊભી પરિમાણો) દ્રાવ્ય કણોનું પ્રસરણ ઉત્પન્ન કરે છે અને તેથી ઊભી દિશામાં વક્રીભવનાંકનો ઢાળ (gradient) ઉત્પન્ન થાય છે. સ્તંભમાં ઊભી દિશા સાથે કાટખૂણે પ્રવેશતું પ્રકાશનું કિરણ તેના મૂળ પથથી વિચલિત થાય છે. $d << h$ આડી અંતર કાપતા થતું વિચલન શોધો, જ્યાં $h$ એ સ્તંભની ઊંચાઈ છે.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, પ્રવાહીના અત્યંત ઊંચા નળાકાર સ્તંભની અંદર, $x$ અને $x+dx$ અંતરે આવેલા સ્તરો વચ્ચે $dx$ પહોળાઈનો અત્યંત સાંકડો વિસ્તાર ધ્યાનમાં લો.
ઉપરના વિસ્તારમાં, બિંદુ $B$ એ આડી સંદર્ભ સપાટીથી $y$ ઊંચાઈએ $\overline{PQ}$ સ્તર પર છે, જ્યાં વક્રીભવનાંક $\mu$ છે અને વક્રીભવનાંકનો ઢાળ $\frac{d\mu}{dy}$ છે. આ બિંદુએ, પ્રકાશનું કિરણ $\overrightarrow{AB}$ એ $(180^{\circ}-\theta)$ ખૂણે આપાત થાય છે. (કારણ કે $\overrightarrow{AB}$ એ આડી સપાટી $\overline{PQ}$ પર દોરેલા લંબ $M_1N_1$ સાથે $(180^{\circ}-\theta)$ ખૂણો બનાવે છે, જે આપાતકોણ બને છે).
જો વક્રીભવનાંકનો કોઈ ઢાળ ન હોત, તો કિરણ $\overrightarrow{AB}$ વિચલન વગર $dx$ પહોળાઈ ઓળંગીને બિંદુ $B'$ પર પહોંચ્યું હોત. પરંતુ અહીં ઊંચાઈ ઘટવાની સાથે વક્રીભવનાંક વધે છે, તેથી $\overline{RS}$ સ્તર પર ઊંચાઈ $(y-dy)$ છે અને વક્રીભવનાંક $(\mu+d\mu)$ છે જે $\mu$ કરતા વધારે છે. તેથી, કિરણ $\overrightarrow{AB}$ લંબ $M_1N_1$ તરફ વળે છે અને $B$ થી $C$ તરફ આગળ વધે છે. આમ, કિરણ $\overrightarrow{BC}$ એ વક્રીભૂત કિરણ બને છે જે લંબ $M_1N_1$ સાથે ${180^{\circ}-(\theta+d\theta)}$ ખૂણો બનાવે છે.
બિંદુ $B$ પર સ્નેલનો નિયમ લાગુ પાડતા, આપણને મળે છે:
$\mu \sin(180^{\circ}-\theta) = (\mu+d\mu) \sin(180^{\circ}-(\theta+d\theta))$
$\therefore \mu \sin\theta = (\mu+d\mu) \sin(\theta+d\theta)$
$\sin(\theta+d\theta) \approx \sin\theta + \cos\theta d\theta$ અંદાજનો ઉપયોગ કરીને અને $d\mu d\theta$ જેવા ઉચ્ચ-ક્રમના પદોને અવગણતા:
$\mu \sin\theta = \mu \sin\theta + \mu \cos\theta d\theta + d\mu \sin\theta$
$0 = \mu \cos\theta d\theta + \sin\theta d\mu$
$d\theta = -\tan\theta \frac{d\mu}{\mu}$
આડી અંતર $d$ પર તેનું સંકલન કરતા, કુલ વિચલન $\delta = \int d\theta = -\int_0^d \tan\theta \frac{d\mu}{dx} dx$ મળે છે.

Explore More

Similar Questions

માધ્યમના પ્રકાશીય ગુણધર્મો સાપેક્ષ પરમિટિવિટી $(\epsilon_r)$ અને સાપેક્ષ પરમીએબિલિટી $(\mu_r)$ દ્વારા નક્કી થાય છે. વક્રીભવનાંક $n = \sqrt{\epsilon_r \mu_r}$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત છે. સામાન્ય પદાર્થો માટે $\epsilon_r > 0$ અને $\mu_r > 0$ હોય છે અને વર્ગમૂળ માટે ધન ચિહ્ન લેવામાં આવે છે. $1964$ માં,રશિયન વૈજ્ઞાનિક વી. વેસેલાગોએ $\epsilon_r < 0$ અને $\mu_r < 0$ ધરાવતા પદાર્થોના અસ્તિત્વની આગાહી કરી હતી. ત્યારથી,આવી 'મેટા-મટીરીયલ્સ' પ્રયોગશાળાઓમાં બનાવવામાં આવી છે અને તેમના પ્રકાશીય ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. આવા પદાર્થો માટે $n = -\sqrt{\epsilon_r \mu_r}$ હોય છે. જ્યારે પ્રકાશ આવા વક્રીભવનાંક ધરાવતા માધ્યમમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તરંગો પ્રસરણની દિશાથી વિરુદ્ધ દિશામાં ગતિ કરે છે.
$(i)$ ઉપરના વર્ણન મુજબ,દર્શાવો કે જો પ્રકાશના કિરણો હવા (વક્રીભવનાંક $= 1$) માંથી આવા માધ્યમમાં $2^{nd}$ ચરણમાં $\theta_i$ ખૂણે પ્રવેશે,તો વક્રીભૂત કિરણ $3^{rd}$ ચરણમાં હોય છે.
$(ii)$ સાબિત કરો કે આવા માધ્યમ માટે સ્નેલનો નિયમ લાગુ પડે છે.

Difficult
View Solution

એક માછલી $3 \; ms^{-1}$ ની ઝડપે પાણીની સપાટી તરફ ઊભી ઉપર આવી રહી છે,તે એક પક્ષીને $9 \; ms^{-1}$ ની ઝડપે તેની તરફ નીચે આવતું જુએ છે. પક્ષીનો વાસ્તવિક વેગ ....... $ms^{-1}$ છે. (પાણીનો વક્રીભવનાંક $\mu = 4/3$ લો).

સાપેક્ષ વક્રીભવનાંકની બે વ્યાખ્યાઓ અને સમીકરણો લખો.

એક માધ્યમનો વક્રીભવનાંક $\mu$ છે અને તે માધ્યમમાં પ્રકાશની તરંગલંબાઈ $\lambda$ છે. તો નીચેનામાંથી કયો પ્રમાણસરતાનો સંબંધ સાચો છે?

હવામાં લાલ રંગની તરંગલંબાઈ $760 \,nm$ છે. જ્યારે પ્રકાશ $n = \frac{4}{3}$ વક્રીભવનાંક ધરાવતા પાણીમાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે તેની તરંગલંબાઈ $570 \,nm$ થઈ જાય છે. (હવામાં પીળા રંગની તરંગલંબાઈ $570 \,nm$ છે). તો પાણીમાં લાલ પ્રકાશનો રંગ કયો હશે?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo