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कई ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए प्रकाश के ध्रुवण को समझना और उसमें हेरफेर करना महत्वपूर्ण है। ऑप्टिकल डिज़ाइन अक्सर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और तीव्रता पर ध्यान केंद्रित करता है, जबकि इसके ध्रुवण की उपेक्षा करता है। हालांकि, ध्रुवित प्रकाश का एक महत्वपूर्ण गुण है जो उन ऑप्टिकल सिस्टम को भी प्रभावित करता है जो इसे स्पष्ट रूप से मापते नहीं हैं।
प्रकाश का ध्रुवण लेजर बीम के फोकस को प्रभावित करता है, फिल्टर के कट-ऑफ तरंगदैर्ध्य को प्रभावित करता है, और अवांछित बैक प्रतिबिंबों को रोकने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है। यह कई मेट्रोलॉजी अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है जैसे कांच या प्लास्टिक में तनाव विश्लेषण, फार्मास्युटिकल घटक विश्लेषण, और जैविक माइक्रोस्कोपी। प्रकाश के विभिन्न ध्रुवनों को सामग्री द्वारा अलग-अलग डिग्री तक अवशोषित किया जा सकता है, एलसीडी स्क्रीन, 3 डी फिल्मों और चकाचौंध को कम करने वाले धूप के चश्मे के लिए एक आवश्यक संपत्ति।
प्रकाश का ध्रुवण क्या है?
ध्रुवण, कुछ विद्युत चुम्बकीय विकिरणों की संपत्ति जिसमें कंपन विद्युत क्षेत्र की दिशा और परिमाण एक निर्दिष्ट तरीके से संबंधित होते हैं।
प्रकाश तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं: अर्थात, प्रत्येक तरंग से जुड़े कंपन विद्युत वेक्टर प्रसार की दिशा के लंबवत होते हैं। अध्रुवित प्रकाश के एक पुंज में तरंगें एक ही दिशा में गतिमान होती हैं और उनके विद्युत सदिश प्रसार की धुरी के बारे में यादृच्छिक अभिविन्यास की ओर इशारा करते हैं। समतल ध्रुवित प्रकाश में वे तरंगें होती हैं जिनमें कंपन की दिशा सभी तरंगों के लिए समान होती है।
वृत्ताकार ध्रुवण में विद्युत सदिश तरंग के बढ़ने के साथ-साथ प्रसार की दिशा में घूमता है। प्रकाश को परावर्तन द्वारा या फिल्टर के माध्यम से पारित करके ध्रुवित किया जा सकता है, जैसे कि कुछ क्रिस्टल, जो एक विमान में कंपन संचारित करते हैं लेकिन अन्य में नहीं।
ध्रुवण के प्रकार
विद्युत क्षेत्र कैसे उन्मुख होता है, इस पर निर्भर करते हुए, हम ध्रुवित प्रकाश को तीन प्रकार के ध्रुवनों में वर्गीकृत करते हैं:
- रैखिक ध्रुवण: प्रकाश का विद्युत क्षेत्र प्रसार की दिशा में एक ही तल तक सीमित होता है।
- परिपत्र ध्रुवण: प्रकाश के विद्युत क्षेत्र में दो रैखिक घटक होते हैं जो एक दूसरे के लंबवत होते हैं, आयाम में बराबर होते हैं, लेकिन π/2 का चरण अंतर होता है। परिणामी विद्युत क्षेत्र प्रसार की दिशा के चारों ओर एक वृत्त में घूमता है और, रोटेशन की दिशा के आधार पर, बाएं या दाएं हाथ का गोलाकार ध्रुवित प्रकाश कहलाता है।
- अण्डाकार ध्रुवण: प्रकाश का विद्युत क्षेत्र एक दीर्घवृत्त का वर्णन करता है। यह दो रैखिक घटकों के विभिन्न आयामों और/या एक चरण अंतर के संयोजन के परिणामस्वरूप होता है जो π/2 नहीं है। यह ध्रुवित प्रकाश का सबसे सामान्य विवरण है, और गोलाकार और रैखिक ध्रुवित प्रकाश को अण्डाकार रूप से ध्रुवित प्रकाश के विशेष मामलों के रूप में देखा जा सकता है।
दो ओर्थोगोनल रैखिक ध्रुवण स्थिति जो प्रतिबिंब और संचरण के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं उन्हें p- और s-ध्रुवण कहा जाता है। पी-ध्रुवण (जर्मन समानांतर से) प्रकाश में घटना के विमान के समानांतर एक विद्युत क्षेत्र ध्रुवित होता है, जबकि एस-ध्रुवित (जर्मन सेनक्रेच से) प्रकाश इस विमान के लंबवत होता है।
प्रकाश के ध्रुवण से संबंधित शब्दावली
प्रकाश के ध्रुवण से जुड़े आमतौर पर प्रयोग किए जाने वाले शब्द निम्नलिखित हैं:
- दोलन का समक्षेत्र (Plane of Vibration): जिस तल में विद्युत क्षेत्र के सदिशों का दोलन प्रतिबंधित होता है, उसे दोलन का समक्षेत्र कहा जाता है।
यह चित्र क्रमशः ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दोनों दिशाओं में समतल ध्रुवित प्रकाश की गति को दर्शाता है।
- ध्रुवण का समक्षेत्र: वह सतह जो दोलन सतह के लंबवत होता है, अर्थात वह सतह जिसमें विद्युत क्षेत्र सदिशों का दोलन नहीं होता है, ध्रुवण समक्षेत्र के रूप में जाना जाता है।
- पोलराइज़र्स: जिस उपकरण का उपयोग अध्रुवित प्रकाश को ध्रुवित करने के लिए किया जाता है, उसे पोलराइज़र के रूप में जाना जाता है और इसके कुछ उदाहरण निकोल प्रिज़्म, टूमलाइन क्रिस्टल आदि हैं।
- विश्लेषक (Analyzer): जिस युक्ति का प्रयोग ध्रुवण के समक्षेत्र को निर्धारित करने के लिए किया जाता है उसे विश्लेषक कहा जाता है।
- पोलेरॉइड: यह सूक्ष्म डाइक्रोइक क्रिस्टल से बनी एक बड़ी शीट है जो ध्रुवित प्रकाश की किरण उत्पन्न कर सकती है।
प्रकाश के ध्रुवण के अनुप्रयोग
प्रकाश के ध्रुवण के कुछ सामान्य अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:
धुप के चश्में
धूप के चश्मे या काले चश्मे की संरचना को देखकर प्रकाश के ध्रुवण को आसानी से देखा जा सकता है। यहां, प्रकाश विकिरणों के ध्रुवण गुण का उपयोग चकाचौंध को कम करने और उपयोगकर्ता की आंखों को आराम प्रदान करने के लिए किया जाता है।
स्पेक्ट्रोस्कोपी
इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी कई स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकें प्रकाश के ध्रुवण का उपयोग करती हैं।
त्रि-आयामी फिल्में
विकिरण के ध्रुवित गुण के कारण त्रि-आयामी फिल्में या चित्र बनाना आम तौर पर संभव है। एक त्रि-आयामी फिल्म में आमतौर पर फिल्म के दो अलग-अलग रोल होते हैं। इन दो फिल्म रोल का उपयोग एक ही परिदृश्य को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है लेकिन विभिन्न कोणों से। त्रि-आयामी फिल्म को प्रदर्शित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रोजेक्टर में आम तौर पर दो अलग-अलग लेंस होते हैं जो उनके व्यक्तिगत ध्रुवण से जुड़े होते हैं।
दोनों ध्रुवक एक दूसरे से समकोण पर स्थित हैं। त्रि-आयामी फिल्मों को देखने के लिए उपयोग किए जाने वाले त्रि-आयामी चश्मे के लेंस क्रॉस-ध्रुवित होते हैं। इसका मतलब है कि त्रि-आयामी ग्लास का बायां हिस्सा कैमरे के बाएं लेंस से मेल खाता है, जबकि त्रि-आयामी ग्लास का दायां हिस्सा रिकॉर्डिंग कैमरे के दाएं लेंस के समान होता है। यह फिल्म को ठीक उसी प्रारूप में प्रदर्शित करने में मदद करता है जैसा कि इसे रिकॉर्ड किया गया था।
उद्योग
विभिन्न उद्योग जैसे प्लास्टिक उद्योग, रासायनिक उद्योग, धातु विज्ञान और स्मिथी कारखाने, आदि वस्तुओं के तनाव और दबाव विश्लेषण के लिए परीक्षण करने के लिए विकिरणों के ध्रुवण का उपयोग करते हैं। ऐसे उद्योगों द्वारा उपयोग की जाने वाली सबसे आम परीक्षण प्रक्रियाओं में ऑप्टिकल तनाव विश्लेषण शामिल है।
ऑप्टिकल तनाव विश्लेषण सामग्री की संभावित कमजोरियों के क्षेत्रों को निर्धारित करने के लिए प्लास्टिक मॉडल का उपयोग करता है। जब सामग्री को तनाव में रखा जाता है, तो एक तनाव पैटर्न बनता है जिसमें हल्के और गहरे रंग के विभिन्न बैंड होते हैं। तनाव पैटर्न की छवि आमतौर पर पोलराइज़र की मदद से बनाई जाती है।
भूकंप विज्ञान
भूकंप विज्ञान या भूकंप की प्रकृति का अध्ययन भूकंप के परिमाण को निर्धारित करने के लिए विकिरणों के ध्रुवनों का उपयोग करता है। यह वैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं को निकट भविष्य में इसी तरह के भूकंप की घटना का पूर्वानुमान लगाने और भविष्यवाणी करने में भी मदद करता है।
रसायन विज्ञान प्रयोगशालाएं
रसायन विज्ञान प्रयोगशालाओं में होने वाली कई परीक्षण और प्रयोग प्रक्रियाएं विकिरणों के ध्रुवण का उपयोग करती हैं। उदाहरण के लिए, कार्बनिक यौगिकों की चिरलिटी के परीक्षण की प्रक्रिया मुख्य रूप से ध्रुवण के सिद्धांत पर काम करती है।
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