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क्या आप जानते हैं कि प्रकाश का वर्ण विक्षेपण क्या है ? प्रिज्म क्या है? स्पेक्ट्रम क्या है? इन्द्रधनुष क्या है? इसके कितने प्रकार हैं? इंद्रधनुष में कौन से रंग होते हैं? सब के बारे में हम पूरी जानकारी लेंगे |

Table of Contents

Dispersion of light (प्रकाश का वर्ण विक्षेपण)|prism (प्रिज्म) | Rainbow (इंद्रधनुष) | स्पेक्ट्रम

प्रकाश का वर्ण विक्षेपण, प्रिज्म, स्पेक्ट्रम , इंद्रधनुष के बारे में बारी बारी से पढेंगे |

प्रिज्म Prism प्रिज्म क्या है?:

एक प्रिज्म पारदर्शी माध्यम का एक हिस्सा है जो उपयुक्त कोण (प्रिज्म के कोण) पर एक दूसरे से झुके हुए दो समतल सतहों से घिरा होता है। जब प्रकाश की किरण प्रिज्म पर आपतित होती है तो वह अपने आधार की ओर मुड़ जाती है अर्थात प्रकाश को अपवर्तित कर देती है। साथ ही विभिन्न 7 रंगों रंगों में विभाजित हो जाती है |

वर्णक्रम अथवा स्पेक्ट्रम Spectrum क्या है? :

जब सूर्य का प्रकाश प्रिज्म से हो कर गुजरता है तो वह अपवर्तन के बाद अपने मार्ग से विचलित होकर प्रिज्म के आधार की ओर झुक जाती है | और झुकने के साथ-साथ विभिन्न रंगों के प्रकाश में विभाजित हो जाती है | इस प्रकार से प्राप्त विभिन्न रंगों के समूह को वर्णक्रम या स्पेक्ट्रम कहते हैं |

जब सूर्य के प्रकाश को प्रिज्म के भीतर से गुजारा जाता है, तो हमें श्वेत निर्गत प्रकाश के स्थान पर रंगीन प्रकाश की पट्टी (strip Band) प्राप्त होती है।

रंगीन प्रकाश के बैंड को ‘स्पेक्ट्रम’ कहते हैं और इसमें लाल रंग (R) होता है। वे नारंगी (O), पीला (Y), हरा (G), नीला (B), बैंगनी (D) और बैंगनी (V) हैं।

आइजैक न्यूटन प्रकाश के स्पेक्ट्रम को प्राप्त करने के लिए एक ग्लास प्रिज्म का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे।

1666 में, न्यूटन ने पाया कि अलग-अलग रंग अलग-अलग कोणों पर अपवर्तित होते हैं।

किसी पारदर्शी पदार्थ में अलग-अलग रंगों के प्रकाश के अलग-अलग वेग के कारण रंग का फैलाव (वर्ण विक्षेपण) होता है। इसलिए, किसी पदार्थ का अपवर्तनांक प्रकाश के विभिन्न रंगों के लिए अलग-अलग होता है।

पारदर्शी पदार्थ में जैसे जैसे प्रकाश के रंगों का अपवर्तनांक बढ़ता जाता है | वैसे वैसे उस पदार्थ में उसकी चाल कम होती जाती है |

उदाहरण के लिए, कांच में बैंगनी रंग का वेग सबसे कम और अपवर्तनांक सबसे अधिक होता है और कांच में लाल रंग का वेग सबसे अधिक और अपवर्तनांक सबसे कम होता है।

सात रंगों का एक समान बैंड तब उत्पन्न होता है जब एक विद्युत बल्ब से सफेद प्रकाश की किरण एक त्रिकोणीय कांच के प्रिज्म पर पड़ती है।

प्रकाश का वर्ण विक्षेपण Dispersion of light:

जब श्वेत प्रकाश-किरण कांच के प्रिज्म में से हो कर गुजरती है, तो वह अपवर्तन के कारण अपने प्रारम्भिक मार्ग से विचलित होकर प्रिज्म के आधार की ओर झुक जाती है। और झुकने के साथ-साथ विभिन्न रंगों के प्रकाश में बंट जाती है | प्रिज्म से होकर गुजरने पर श्वेत प्रकाश के अपने घटक रंगों में विभाजित होने की घटना को वर्ण-विक्षेपण कहा जाता है।

प्राप्त सात रंगों के इस बैंड को VIBGYOR (V = बैंगनी, I = नील, B = नीला, G = हरा, Y = पीला, O = नारंगी, R = लाल) माना जाता है, जिसे स्पेक्ट्रम कहा जाता है।

प्रकाश-किरण में उत्पन्न यह विचलन कांच के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है। अपवर्तनांक जितना अधिक होगा, प्रकाश-किरण का विचलन भी उतना ही अधिक होगा।

इसलिए, यदि प्रिज्म से गुजरने वाली किरण सफेद प्रकाश की है, तो इस प्रकाश में मौजूद विभिन्न रंगों की किरणों में विचलन अलग-अलग होगा।

कांच का अपवर्तनांक लाल प्रकाश (red light) के लिए सबसे कम तथा बैंगनी प्रकाश (violet light) के लिए सबसे अधिक है।

इसलिए, लाल प्रकाश (red light) की किरण प्रिज्म के आधार की ओर सबसे कम झुकेगी और बैंगनी प्रकाश (violet light) की किरण सबसे अधिक झुकेगी।

इस प्रकार, जब श्वेत प्रकाश किसी प्रिज्म से होकर गुजरता है, तो वह बिखर जाता है। अर्थात वर्ण विक्षेपण होगा |

उदहारण : रंग पैटर्न।

कोची का समीकरण Cauchy’s Equation:

प्रकाश के वर्ण विक्षेपण की घटना के कारण कुची Cauchy ने एक मुलानुपाती सूत्र प्राप्त किया जो कुची Cauchy’s Equation कहलाता है |

µ = A + B/λ²

इस समीकरण से स्पष्ट है कि किसी माध्यम के पदार्थ का अपवर्तनांक आपतित प्रकाश की किरण के तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है | अर्थात,

µ ∝ 1/λ²

प्रकाश के विभिन्न रंगों की तरंग दैर्ध्य भिन्न भिन्न होती है | प्रकाश के लाल रंग की तरंग दैर्ध्य अधिकतम एवं बैंगनी रंग का तरंग दैर्ध्य न्यूनतम होती है |

अर्थात, λ_r > λ_v

प्रकाश के लाल रंग का अपवर्तनांक बैंगनी रंग के अपवर्तनांक से कम होता है |

अर्थात, µ_r < µ_v

अतः सूर्य के प्रकाश से प्राप्त रंगों में बैंगनी रंग का विक्षेपण सबसे अधिक एवं लाल रंग का विक्षेपण सबसे कम होता है |

वर्ण विक्षेपण का कारण Cause of dispersion:

भिन्न-भिन्न रंगों की प्रकाश किरणें निर्वात और वायु में समान गति से चलती हैं लेकिन दूसरे माध्यम में भिन्न-भिन्न गति से चलती हैं और भिन्न-भिन्न कोणों से मुड़ती हैं, जिससे स्पेक्ट्रम का निर्माण होता है।

लाल प्रकाश का तरंगदैर्घ्य सबसे अधिक होता है और बैंगनी प्रकाश का तरंगदैर्घ्य सबसे कम होता है,

इसलिए किसी भी माध्यम में लाल प्रकाश सबसे तेज चलता है और सबसे कम विचलित होता है

जबकि बैंगनी रंग का प्रकाश सबसे धीमा और अधिकतम विचलित होता है।

प्रकाश का प्रकीर्णन Scattering of light:

तुलनात्मक रूप से छोटे आकार के कण से प्रकाश का सभी दिशाओं में परावर्तन प्रकाश का प्रकीर्णन कहलाता है।

प्रकीर्णित प्रकाश का रंग प्रकीर्णन कणों के आकार पर निर्भर करता है।

बहुत महीन कण मुख्यतः नीले प्रकाश को प्रकीर्णित करते हैं जबकि बड़े आकार के कण अधिक तरंग दैर्ध्य (लाल प्रकाश) के प्रकाश को प्रकीर्णित करते हैं।

यदि प्रकीर्णन कणों का आकार काफी बड़ा है तो बिखरा हुआ प्रकाश सफेद भी दिखाई दे सकता है।

सूर्य के प्रकाश में उपस्थित नीला प्रकाश, लाल प्रकाश से 10 गुना अधिक प्रकीर्णित होता है।

प्रकाश के प्रकीर्णन की घटना आकाश के नीले रंग, सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य के लाल रंग, आमतौर पर बादलों के सफेद रंग आदि की व्याख्या करने में मदद करती है।

प्रकाश का प्रकीर्णन तब होता है, जब प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की तुलना में प्रकीर्णन वस्तु का आकार बहुत छोटा होता है।

रैले Rayleigh का सिद्धांत:

रैले Rayleigh ने अध्ययन किया कि प्रकाश का प्रकीर्णन भिन्न होता है। उन्होंने पाया कि प्रकीर्णित प्रकाश में किसी विशेष तरंगदैर्घ्य की तीव्रता उसकी तरंगदैर्घ्य पर अत्यधिक निर्भर करती है |

और अंततः उन्होंने निम्नलिखित नियम प्रतिपादित किया |

बिखरी हुई रोशनी में तरंग दैर्ध्य के अनुरूप प्रकाश की तीव्रता तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के विपरीत भिन्न होती है। यदि λ प्रकीर्णित प्रकाश में तरंगदैर्घ्य है, तब

प्रकीर्णन की मात्रा = 1/ λ⁴

इसे रैले का प्रकीर्णन नियम (Rayleigh’s law of scattering) कहते हैं।

आसमान का रंग नीला क्यों होता है? Why does sky look blue.?

दिन के समय आकाश नीला दिखाई देता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वायुमंडल में कणों का आकार दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटा होता है,

इसलिए वे कम तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को प्रकीर्णित करने में अधिक प्रभावी होते हैं। (स्पेक्ट्रम का नीला रंग)

जब सूर्य का प्रकाश वायुमंडल से होकर गुजरता है, तो महीन कण नीले रंग को लाल रंग की तुलना में अधिक मजबूती से बिखेरते हैं।

फैली हुई नीली रोशनी हमारी आँख में अन्दर जाती है करती है। इसीलिए आकाश नीला दिखाई देता है।

अधिक ऊंचाई पर उड़ने वाले यात्रियों को आकाश काला दिखाई देता है क्योंकि कणों की अनुपस्थिति के कारण इतनी ऊंचाई पर प्रकाश का प्रकीर्णन स्पष्ट नहीं होता है।

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य का रंग लाल क्यों होता है? Color of the sun at sunrise and sunset:

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य और आकाश लाल दिखाई देते हैं।

क्षितिज के निकट सूर्य का प्रकाश हवा की मोटी परतों से होकर गुजरता है

और हमारी आँखों तक पहुँचने से पहले वातावरण में अधिक दूरी तय करता है।

क्षितिज के पास अधिकांश नीला प्रकाश और कम तरंग दैर्ध्य कणों द्वारा दूर बिखर जाते हैं।

अतः हमारी आँखों तक पहुँचने वाला प्रकाश अधिक तरंगदैर्घ्य का होता है। यह लाल रंग की उपस्थिति को जन्म देता है।

हालाँकि दोपहर के समय, सूर्य के ऊपर से प्रकाश अपेक्षाकृत कम दूरी तय करेगा।

इसलिए, यह सफेद दिखाई देता है क्योंकि नीले और बैंगनी रंगों में से केवल कुछ ही बिखरे हुए हैं।

Red light is used in danger signals लाल बत्ती का प्रयोग खतरे के संकेत में क्यों किया जाता है? :

लाल बत्ती का उपयोग खतरे के संकेत में इसलिए किया जाता है ताकि खतरे के संकेत को दूर तक स्पष्ट रूप से देखा जा सके |

खतरे के संकेत में प्रयुक्त प्रकाश वातावरण से गुजरते समय ज्यादा बिखरा हुआ नहीं होना चाहिए।

चूँकि लाल रंग अपनी लंबी तरंग दैर्ध्य के कारण थोड़ी मात्रा में बिखरा होता है, इसलिए खतरे के संकेत लाल बत्ती का उपयोग करते हैं।

बादल आमतौर पर सफेद क्यों होते हैं? The clouds are generally white:

आमतौर बादल पर सफेद क्यों होते हैं

इसका कारण यह है कि रेले के प्रकीर्णन के नियम के अनुसार वायुमंडल में मौजूद धूल और पानी की बूंदों जैसे बड़े कण प्रकाश का प्रकीर्णन नहीं करते हैं।

धूल के कण और पानी की बूंदें सभी रंगों के प्रकाश को लगभग समान रूप से बिखेरती हैं और इसलिए बादलों का रंग सफेद होता है।

वस्तु का रंग Color of object:

जब प्रकाश किसी वस्तु पर आपतित होता है तो वह उसका केवल एक भाग ही परावर्तित करता है। परावर्तित प्रकाश वस्तुओं को उनके रंग देता है।

उदाहरण के लिए, एक गुलाब लाल दिखाई देता है जब उस पर सफेद प्रकाश पड़ता है। क्योंकि यह केवल लाल रंग के प्रकाश को परावर्तित करता है और प्रकाश के अन्य सभी रंगों को अवशोषित करता है।

जब उसी गुलाब को हरे प्रकाश में देखा जाता है तो वह काला दिखाई देता है क्योंकि वह हरे प्रकाश को अवशोषित कर लेता है और प्रकाश के किसी भी रंग को परावर्तित नहीं करता है।

रंग Colors:

रंगों को निम्नलिखित तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

प्राथमिक रंग Primary colors:

प्राथमिक रंग रंगों के सेट होते हैं जिन्हें रंगों की एक उपयोगी श्रेणी बनाने के लिए जोड़ा जा सकता है।

जैसे- लाल, हरा और नीला प्राथमिक रंग हैं।

रंगीन टेलीविजन में प्राथमिक रंग लाल, हरा एवं नीला का उपयोग किया जाता है |

द्वितीयक रंग Secondary colors:

वे रंग जो दो प्राथमिक रंगों के मिलने से प्राप्त होते हैं, द्वितीयक रंग कहलाते हैं।

यह दो प्राथमिक रंगों को मिलाने से बनता है |

उदाहरण के लिए, पीला, मैजेंटा और सियान द्वितीयक रंग हैं।

लाल + हरा = पीला

लाल + नीला = मैजेंटा

हरा + नीला = सियान

पूरक रंग Complementary colors:

वे प्राथमिक और द्वितीयक रंग जो उत्पाद में सफेद रंग मिलाने पर पूरक रंग कहलाते हैं।

जब दो रंग परस्पर मिलने से श्वेत प्रकाश उत्पन्न करते है, उन्हें ही पूरक रंग कहा जाता है |

जैसे-

लाल + सियान = सफेद

हरा + मैजेंटा = सफेद

नीला + पीला = सफेद

मिश्रित रंग पिगमेंट Mixed coloured pigments:

सामान्य उपयोग में आने वाले रंजक अशुद्ध रंगों के होते हैं। इसलिए, विभिन्न रंगों के पेंट को मिलाने पर पेंट का परिणामी रंग प्राप्त नहीं होता जैसा कि रंग त्रिकोण द्वारा दिया गया है।

उदाहरण – जब नीले और पीले रंग को एक साथ मिलाया जाता है, तो वे सफेद रंग के हरे रंग का उत्पादन करते हैं।

साधारणतया, हमारे दैनिक जीवन में प्रयोग किये जाने वाले रंगों को मिलाने से ये रंग प्राप्त नहीं होते | क्योकि दैनिक जीवं में प्रयोग होने वाले रंगों में काफी अशुद्धियाँ होती है

इंद्रधनुष Rainbow:

इंद्रधनुष बारिश के बाद आकाश में दिखाई देने वाला एक प्राकृतिक वर्णक्रम है। यह वातावरण में मौजूद छोटी पानी की बूंदों द्वारा सूर्य के प्रकाश के फैलाव के कारण होता है।

इन्द्रधनुष हमेशा सूर्य के विपरीत दिशा में बनता है। पानी की बूंदें छोटे प्रिज्म की तरह काम करती हैं।

वे आपतित सूर्य के प्रकाश को अपवर्तित और बिखेरते हैं, फिर इसे आंतरिक रूप से पूर्ण रूप से परावर्तित करते हैं

और अंत में, जब यह बारिश की बूंद से बाहर आता है तो यह दुबारा अपवर्तित हो जाता है।

प्रकाश के विक्षेपण और पूर्ण आंतरिक परावर्तन के कारण विभिन्न रंग प्रेक्षकों की आँखों तक पहुँचते हैं।

परावर्तन, पूर्ण आतंरिक परावर्तन तथा अपवर्तन द्वारा वर्ण विक्षेपण का सबसे अच्छा उदहारण इन्द्रधनुष है |

धूप वाले दिन में किसी झरने या पानी के फव्वारे के पीछे सूरज के साथ आकाश की ओर देखने पर भी इंद्रधनुष देखा जा सकता है।

इंद्रधनुष के ऊपरी भाग में लाल रंग तथा निचले भाग में बैंगनी रंग दिखाई देता है।

आमतौर पर दो इंद्रधनुष होते हैं। 1) प्राथमिक इन्द्रधनुष 2) द्वितीयक इन्द्रधनुष

प्राथमिक इंद्रधनुष Primary rainbow:

जब वर्षा की बूंदों पर आपतित होने वाली सूर्य की किरणों का दो बार अपवर्तन तथा एक बार परावर्तन होता है, तो प्राथमिक इन्द्रधनुष का निर्माण होता है|

प्राथमिक इंद्रधनुष में भीतरी किनारे पर बैंगनी रंग और बाहरी किनारे पर लाल रंग होता है।

सूर्य का प्रकाश पानी की बूंदों से बिखरने के बाद एक आंतरिक परावर्तन से गुजरने के बाद प्रेक्षक तक पहुंचता है।

यह गणितीय रूप से सिद्ध किया जा सकता है कि एक पर्यवेक्षक 42 डिग्री का कोण बनाने वाली दिशा में तीव्र लाल प्रकाश प्राप्त करता है |

तथा सूर्य और पर्यवेक्षक को जोड़ने वाली रेखा के साथ 40 डिग्री का कोण बनाने वाली दिशा में तीव्र बैंगनी या नीला प्रकाश प्राप्त करता है।

इस रेखा को इंद्रधनुष की धुरी कहा जाता है।

द्वितीयक इंद्रधनुष Secondary rainbow:

जब वर्षा की बूंदों पर आपतित होने वाली सूर्य की किरणों का दो बार अपवर्तन और दो बार परावर्तन होता है, तो द्वितीयक इन्द्रधनुष का निर्माण होता है |

द्वितीयक इंद्रधनुष में भीतरी किनारे पर लाल रंग होता है और इंद्रधनुष के बाहरी किनारे पर बैंगनी रंग होता है |

यानी द्वितीयक इंद्रधनुष में रंगों का क्रम प्राथमिक इंद्रधनुष के ठीक उल्टा होता है।

यह तब बनता है, जब निलंबित पानी की बूंदों से बिखरने वाला सूर्य का प्रकाश दो आंतरिक प्रतिबिंबों को झेलने के बाद पर्यवेक्षक तक पहुंचता है।

गणना से पता चलता है कि पर्यवेक्षक द्वारा बैंगनी प्रकाश 55 डिग्री का कोण बनाने वाली दिशा में प्राप्त होता है |

इंद्रधनुष के अक्ष के साथ 52 डिग्री का कोण बनाने वाली दिशा में लाल प्रकाश प्राप्त होता है।

यह पाया गया है कि दो इन्द्रधनुषों के बीच का आकाश का क्षेत्र तुलनात्मक रूप से गहरा होता है

और प्राथमिक इन्द्रधनुष के नीचे और द्वितीयक इन्द्रधनुष के ऊपर का क्षेत्र बाकी आकाश की तुलना में अधिक चमकीला होता है।

निष्कर्ष :

हैप्पी और healthy रहें |

आपका दिन शुभ हो | धन्यवाद |

प्रकाश का वर्ण विक्षेपण | प्रिज्म | स्पेक्ट्रम | इंद्रधनुष Dispersion of light | prism | Rainbow