प्रकाश का ध्रुवण

प्रकाश का ध्रुवण क्या है?

वह प्रक्रिया जिसमें प्राकृतिक प्रकाश ध्रुवित प्रकाश में परिवर्तित होता है, प्रकाश का ध्रुवण कहलाती है। ध्रुवित प्रकाश की तरंगें एक ही समतल में कंपन करती हैं। समतल ध्रुवित प्रकाश ऐसी तरंगों से बना होता है, जिसमें सभी तरंगों के लिए कंपन की दिशा समान होती है। भौतिकी में ध्रुवण के विभिन्न प्रकार हैं, जिनमें रेखीय ध्रुवण, वृत्ताकार ध्रुवण और दीर्घवृत्ताकार ध्रुवण शामिल हैं। यह परिघटना विज्ञान और प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों जैसे प्रकाशिकी और इलेक्ट्रॉनिकी, जीव विज्ञान और चिकित्सा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

प्रकाश अंतरिक्ष के माध्यम से गमन करने वाले विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया है। एक प्रकाश तरंग के विद्युत और चुंबकीय कंपन एक दूसरे के लंबवत होते हैं। विद्युत क्षेत्र एक दिशा में गति करता है और चुंबकीय क्षेत्र दूसरी दिशा में लेकिन ये हमेशा एक दूसरे के लंबवत होते हैं। इस प्रकार, हमारे पास विद्युत क्षेत्र के साथ एक समतल है, जिसमें चुंबकीय क्षेत्र इसके लंबवत है और गमन की दिशा दोनों के लंबवत है। ये विद्युत और चुंबकीय कंपन कई समतलों में हो सकते हैं, जिससे अध्रुवित प्रकाश उत्पन्न होता है। सरल शब्दों में, भौतिकी में ध्रुवण की परिभाषा अध्रुवित प्रकाश को ध्रुवित प्रकाश में बदलने की प्रक्रिया को संदर्भित करती है।

ध्रुवण कितने प्रकार का होता है?

अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंग गति के आधार पर भौतिकी में ध्रुवण तीन प्रकार के होते हैं:

रैखिक ध्रुवण – विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रैखिक ध्रुवण या समतल ध्रुवण में विद्युत क्षेत्र सदिश तरंग संचरण की दिशा के अनुदिश दिए गए समतल तक सीमित होता है, जबकि चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र और संचरण की दिशा दोनों के लंबवत दोलन करता है।

दीर्घवृत्ताकार ध्रुवण – यह प्रकाश के ध्रुवण का एक प्रकार है, जिसमें प्रकाश तरंग के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र इसके संचरण के दौरान एक दीर्घवृत्तीय पथ का अनुसरण करते हैं। यह परिघटना रैखिक और वृत्ताकार ध्रुवण का संयोजन है, और प्रत्येक बिंदु पर, विद्युतचुंबकीय क्षेत्र का परिमाण स्थिर होता है, लेकिन इसकी दिशा ध्रुवण तरंग की दिशा के लंबवत एक समतल में एक निरंतर मान के साथ घूमती है। एक वृत्ताकार ध्रुवित तरंग दो तरह से घूर्णन कर सकती है: या तो विद्युत क्षेत्र सदिश संचरण की दिशा के अनुसार दक्षिणावर्त दिशा में घूर्णन करता है या संचरण की दिशा के अनुसार वामावर्त दिशा में घूर्णन करता है।

वृत्ताकार ध्रुवण – वृत्ताकार ध्रुवण प्रकाश का ध्रुवण है, जिसमें प्रकाश तरंग के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र वृत्तीय गति में घूर्णन करते हैं, क्योंकि तरंग अंतरिक्ष में संचरित होती है। प्रकाश के विद्युत क्षेत्र में दो रैखिक घटक होते हैं जो एक दूसरे के लंबवत होते हैं और समान आयाम के होते हैं, लेकिन कला अंतर π ⁄ 2 होता है। उत्पन्न  विद्युत क्षेत्र वृत्तीय गति में संचरित होगा। 

ध्रुवण की विधियाँ

प्रकाश के ध्रुवण की विधियाँ उन विभिन्न तकनीकों को संदर्भित करती हैं जिनका उपयोग ध्रुवित प्रकाश उत्पन्न करने, परिवर्तित करने और उसका संसूचन करने के लिए किया जाता है। ध्रुवण की कई विधियाँ हैं, जिनमें से कुछ निम्नप्रकार हैं:

पोलेरॉइड के प्रयोग के द्वारा ध्रुवण:

हम नीचे दिए गए चित्र में तल के समानांतर कंपन के एक तल को देख सकते हैं। यहाँ एक कंपन तल भी है जो समतल के लंबवत है। पहला चित्र अध्रुवित है। दूसरा चित्र ध्रुवित है, अर्थात् यह पहले चित्र के लंबवत या समानांतर है। तो आइए ध्रुवण को समझने के लिए पोलेरॉइड से शुरुआत करें।

पोलेरॉइड एक ध्रुवण पदार्थ है जो एक विशिष्ट दिशा में उन्मुख अणुओं से निर्मित होता है। प्रत्येक पोलेरॉइड पर एक पारित अक्ष उपस्थित होता है और केवल पारित अक्ष ही प्रकाश को इसके माध्यम से प्रवाहित करने में सक्षम बनाएगा। पोलरॉइड पर क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों पारित अक्ष उपस्थित हो सकते हैं। इनमें से प्रकाश के गुजरने का मार्ग इन्हीं से निर्धारित होता है। जब अध्रुवित प्रकाश पोलेरॉइड से होकर गुजरता है, तो वह ध्रुवित हो जाता है।

प्रकीर्णन के द्वारा ध्रुवण

जब प्रकाश किसी अणु या परमाणु से टकराता है, तो प्रकाश ऊर्जा अवशोषित हो जाती है और कई दिशाओं में पुनः उत्सर्जित होती है। ध्रुवण इस प्रकीर्णन का कारण बनता है। इसके अलावा, उत्सर्जित प्रकाश कई दिशाओं में गमन करता है।

जब अध्रुवित प्रकाश किसी कण पर आपतित होता है, तो हमें विसरित प्रकाश प्राप्त होता है। परिणामस्वरूप, जब अध्रुवित प्रकाश किसी अणु से होकर गुजरता है, तो प्रकाश आपतित किरण के लंबवत दिशा में ध्रुवित हो जाता है। परिणामस्वरूप, इस दिशा में प्रकाश ध्रुवण होता है।

इसके अलावा, प्रकीर्णित प्रकाश में पूर्ण ध्रुवण होता है, लेकिन अणुओं के माध्यम से गमन करने वाले प्रकाश में आंशिक ध्रुवण होता है।

परावर्तन और अपवर्तन के द्वारा ध्रुवण

आपतित किरण, परावर्तित किरण और अपवर्तित किरण सभी को नीचे दिए गए चित्र में देखा जा सकता है, जिसमें परावर्तन और अपवर्तन द्वारा ध्रुवण को दर्शाया गया है। आपतित किरण पर अध्रुवित प्रकाश दिखाई देता है। उपरोक्त चित्र में अध्रुवित प्रकाश को दर्शाया गया है। बिंदु लंबवत दिशाओं को दर्शाते हैं, जबकि रेखाएं समानांतर दिशाओं को दर्शाती हैं।

केवल कुछ अपवादों को छोड़कर, परावर्तित किरण में अधिकांश प्रकाश तल के समानांतर ध्रुवित होता है। इसके विपरीत, अपवर्तित किरण में अधिकांश प्रकाश अध्रुवित होता है, जिसमें एक या दो ध्रुवित घटक होते हैं। परिणामस्वरूप, हम देख सकते हैं कि परावर्तित और अपवर्तित किरणें दोनों आंशिक रूप से ध्रुवित हैं।

ध्रुवण के अनुप्रयोग

ध्रुवण के कुछ प्रमुख अनुप्रयोग हैं:

• एंटी-ग्लेयर धूप के चश्मे में।
• ध्रुवण फिल्टर का उपयोग पारदर्शी प्लास्टिक पर तनाव विश्लेषण परीक्षण करने के लिए किया जाता है।
• ध्रुवण का उपयोग अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंगों के बीच विभेदन करने के लिए किया जाता है।
• मनोरंजन उद्योग में, 3D फिल्में दिखाने के लिए प्रकाश के ध्रुवण की परिघटना का उपयोग किया जाता है।
• अपवर्तन को कम करने के लिए मछुआरों, स्कीयर, मोटर चालकों और खिलाड़ियों को विशेष धूप के चश्मे की आवश्यकता होती है। इन विशेष धूप के चश्मे के निर्माण में प्रकाश के ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• कई फोटोग्राफर एक बेहतरीन दृश्य कैप्चर करने के लिए ध्रुवण का उपयोग करते हैं।
• भूवैज्ञानिक अध्ययनों में खनिजों की पहचान करने के लिए ध्रुवण माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाता है।
• अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी में ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• कार्बनिक यौगिकों की चिरलिटी की जांच करने के लिए ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• प्रारंभिक ब्रह्मांड की भौतिकी का अध्ययन करने के लिए ध्रुवण के प्रभाव का उपयोग किया जाता है।
• विकिरण और प्रकीर्णन के स्रोत को जानने के लिए ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• प्रोटोटाइप में तनाव-विकृति वितरण को चिह्नित करने के लिए ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• थर्मली टेम्पर्ड लेंस की पहचान करने के लिए ध्रुवण का उपयोग किया जाता है।
• नेत्र संबंधी उपकरणों में, रोगी के कॉर्निया से तेज परावर्तन को समाप्त करने के लिए प्रकाश के ध्रुवण की घटना का उपयोग किया जाता है।
• जब प्रकाश वायुमंडल से गुजरता है, तो प्रकाश का ध्रुवण देखा जाता है।
• माना जाता है कि प्रकीर्णित प्रकाश से आकाश में विभिन्न रंग उत्पन्न होते हैं।

प्रकाश के ध्रुवण पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न –