मानवी डोळा व समायोजन क्षमता
फोन कॅमेरा जवळच्या मित्रावर आणि मग दूरच्या टेकडीवर फोकस करतो. तुमचा डोळाही दिवसभर न कळत हेच करतो : त्याचे भिंग आकार बदलते.
डोळा सुमारे २.३ सेमी रुंदीचा जवळजवळ गोल असतो. प्रकाश स्वच्छमंडलातून आत येतो, बाहुलीतून (तिचा आकार आयरिस ठरवते) जातो आणि नेत्रभिंग त्याला नेत्रपटलावर वास्तव, उलटी प्रतिमा म्हणून केंद्रित करते. नेत्रपटलातील पेशी दृक्‌तंत्रिकेद्वारे मेंदूला संदेश पाठवतात आणि मेंदू चित्र ताठ दाखवतो. सर्वाधिक वाकणे स्वच्छमंडलावर होते; भिंग फक्त सूक्ष्म जुळवणी करते. समायोजन म्हणजे पक्ष्माकार स्नायूंच्या मदतीने नेत्रभिंगाचे नाभीय अंतर बदलणे.
सूत्र / समीकरण : सामान्य डोळा : निकट बिंदू 25 सेमी · दूर बिंदू अनंत
आकृतीत : प्रकाशाचा मार्ग : स्वच्छमंडल, बाहुली, भिंग, नेत्रपटल; मग दृक्‌तंत्रिका संदेश नेते.
मानवी डोळा व समायोजन क्षमता
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : डोळ्याचे भाग व आपण कसे पाहतो — प्रकाश स्वच्छमंडल, बाहुली व भिंगातून जाऊन नेत्रपटलावर वास्तव, उलटी प्रतिमा तयार करतो; मेंदू ती ताठ करतो. तेजस्वी प्रकाशात आयरिस बाहुली लहान करते, मंद प्रकाशात मोठी.
- सोपे : अंधाऱ्या सभागृहातून उन्हात आल्यावर आयरिस नेत्रपटलाच्या रक्षणासाठी बाहुली लहान करते.
- मध्यम : नेत्रपटलावरील प्रतिमा उलटी असते, तरी आपल्याला वस्तू ताठ दिसतात, कारण मेंदू संदेश वाचून चित्र सुधारतो.
- परीक्षेसाठी : भाग ओळखा : सर्वाधिक वाकवतो = स्वच्छमंडल; प्रतिमा तयार होते = नेत्रपटल; मेंदूला संदेश नेते = दृक्‌तंत्रिका; बाहुली नियंत्रित करते = आयरिस.
नियम 2 : समायोजन, निकट बिंदू व दूर बिंदू — दूरच्या वस्तूंसाठी पक्ष्माकार स्नायू शिथिल होतात, भिंग पातळ होते व नाभीय अंतर जास्त होते. जवळच्या वस्तूंसाठी ते आकुंचन पावतात, भिंग जाड होते व नाभीय अंतर कमी होते. भिंग एका मर्यादेपेक्षा जास्त वक्र होत नाही, म्हणून निकट बिंदू सुमारे २५ सेमी; सामान्य डोळ्याचा दूर बिंदू अनंतावर असतो.
- सोपे : २५ सेमीवर पुस्तक वाचताना स्नायू आकुंचन पावतात व भिंग जाड होते.
- मध्यम : पुस्तकावरून दूरच्या टेकडीकडे पाहताना स्नायू शिथिल होतात, भिंग पातळ होते व नाभीय अंतर वाढते.
- परीक्षेसाठी : डोळ्यांपासून ८ सेमीवर धरलेले पान अस्पष्ट दिसते, कारण भिंग आपले नाभीय अंतर पुरेसे कमी करू शकत नाही; सामान्य डोळा फक्त २५ सेमी ते अनंतापर्यंत स्पष्ट पाहतो.
नेत्रदान : मृत्यूनंतर ४ ते ६ तासांत डोळे काढावे लागतात. दात्याचे स्वच्छमंडल स्वच्छमंडलामुळे अंध झालेल्या व्यक्तीला दृष्टी देऊ शकते; दाते कोणत्याही वयाचे किंवा लिंगाचे असू शकतात.
असे समजणे की भिंग सर्वाधिक प्रकाश वाकवते. सर्वाधिक वाकणे स्वच्छमंडलाच्या बाह्य पृष्ठभागावर होते; भिंग फक्त नाभीकरण सूक्ष्म करते.
दूर : स्नायू सैल, भिंग पातळ. जवळ : स्नायू घट्ट, भिंग जाड. आठवणीची युक्ती : "दूरसाठी सैल, जवळसाठी घट्ट" : स्नायू सैल म्हणजे भिंग पातळ व दूरचे दिसते.
फरक ओळखा
| मुद्दा | दूर पाहताना | जवळ पाहताना |
|---|---|---|
| पक्ष्माकार स्नायू | शिथिल | आकुंचित |
| नेत्रभिंग | पातळ, जास्त नाभीय अंतर | जाड, कमी नाभीय अंतर |
सरावासाठी प्रश्न
- 1प्रकाश सर्वाधिक वाकवणारा डोळ्याचा भाग कोणता?
- 2नेत्रपटलावर कशी प्रतिमा तयार होते?
- 3आयरिसचे काम काय?
- 4पक्ष्माकार स्नायू शिथिल झाल्यावर दूरचे की जवळचे स्पष्ट दिसते?
- 5डोळ्यांपासून ८ सेमीवर धरलेले पान स्पष्ट का दिसत नाही?
- 6एक व्यक्ती दूरच्या टेकडीवरून पुस्तकाकडे पाहते. नेत्रभिंगाच्या नाभीय अंतराचे काय होते?
- 7नेत्रदानासाठी मृत्यूनंतर किती तासांत डोळे काढावेत?
- 8तेजस्वी उन्हात बाहुली लहान का होते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1स्वच्छमंडल (त्याचा बाह्य पृष्ठभाग).
- 2वास्तव व उलटी; मेंदू ती ताठ दाखवतो.
- 3ती बाहुलीचा आकार व त्यामुळे प्रकाशाचे प्रमाण नियंत्रित करते.
- 4दूरचे : भिंग पातळ होते, नाभीय अंतर जास्त.
- 5भिंग नाभीय अंतर पुरेसे कमी करू शकत नाही; निकट बिंदू सुमारे २५ सेमी.
- 6ते कमी होते, कारण भिंग जाड होते.
- 7४ ते ६ तासांत.
- 8आयरिस कमी प्रकाश आत येऊ देते, त्यामुळे नेत्रपटलाचे रक्षण होते.
दृष्टिदोष व त्यांचे निवारण
एक मुलगी फळा बघताना डोळे बारीक करते पण फोन सहज वाचते; तिचे आजोबा वर्तमानपत्र हाताच्या लांबीवर धरतात. वेगवेगळ्या डोळ्यांना वेगवेगळ्या नाभीकरणाच्या अडचणी असतात आणि चष्मा त्या दुरुस्त करतो.
निकटदृष्टिता : जवळच्या वस्तू स्पष्ट, दूरच्या अस्पष्ट; दूर बिंदू अनंतापेक्षा जवळ असतो व प्रतिमा नेत्रपटलाच्या पुढे तयार होते; अंतर्गोल भिंगाने दुरुस्त होते. दूरदृष्टिता : दूरच्या वस्तू स्पष्ट, जवळच्या अस्पष्ट; निकट बिंदू २५ सेमीपेक्षा दूर असतो व प्रतिमा नेत्रपटलाच्या मागे तयार झाली असती; बहिर्गोल भिंगाने दुरुस्त होते. जरादृष्टिता : वयामुळे भिंग ताठर होते व निकट बिंदू दूर जातो; वाचनाचा चष्मा किंवा द्विनाभीय भिंगे उपयोगी. मोतीबिंदू : भिंग धूसर होते; शस्त्रक्रियेने उपचार.
सूत्र / समीकरण : P = 1/f (f मीटरमध्ये) · अंतर्गोल : ऋण · बहिर्गोल : धन
आकृतीत : निकटदृष्टिता व दूरदृष्टिता गोलीय भिंगांनी दुरुस्त होतात; मोतीबिंदूला शस्त्रक्रिया लागते.
दृष्टिदोष व त्यांचे निवारण
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 1 : निकटदृष्टिता : कारण व निवारण — कारण : भिंग खूप वक्र किंवा नेत्रगोल खूप लांब. चष्म्याच्या भिंगाने दूरच्या वस्तूची आभासी प्रतिमा दूर बिंदूवर तयार केली पाहिजे, म्हणून अंतर्गोल भिंग वापरतात, ज्याचे f = वजा (दूर बिंदूचे अंतर).
- सोपे : दूर बिंदू १०० सेमी : f = -१ मी, म्हणून P = 1/(-1) = -१ D.
- मध्यम : दूर बिंदू ४० सेमी : f = -०.४ मी, म्हणून P = 1/(-0.4) = -२.५ D.
- परीक्षेसाठी : एका विद्यार्थ्याचा चष्मा -२ D आहे. दोष : निकटदृष्टिता (ऋण क्षमता). नाभीय अंतर : f = 1/(-2) = -०.५ मी = -५० सेमी, म्हणून दूर बिंदू ५० सेमी.
नियम 2 : दूरदृष्टिता व जरादृष्टिता — कारण : नेत्रभिंगाचे नाभीय अंतर खूप जास्त किंवा नेत्रगोल खूप लहान. बहिर्गोल भिंगाने २५ सेमीवरील वस्तूची आभासी प्रतिमा डोळ्याच्या निकट बिंदू N वरच तयार केली पाहिजे. 1/f = 1/25 - 1/N वापरा (अंतरे सेमीमध्ये). जरादृष्टिता तशीच किंवा द्विनाभीय भिंगांनी (वर अंतर्गोल, खाली बहिर्गोल) दुरुस्त करतात.
- सोपे : +२ D चष्म्याचे नाभीय अंतर १/२ मी = ५० सेमी.
- मध्यम : निकट बिंदू ५० सेमी, २५ सेमीवर वाचायचे : 1/f = 1/25 - 1/50 = 1/50, म्हणून f = ५० सेमी व P = +२ D.
- परीक्षेसाठी : निकट बिंदू ४० सेमी : 1/f = 1/25 - 1/40 = 3/200, म्हणून f = २००/३ = ६६.७ सेमी = ०.६६७ मी व P = +१.५ D.
ऋण क्षमता म्हणजे अंतर्गोल भिंग; धन क्षमता म्हणजे बहिर्गोल भिंग. उत्तर देण्यापूर्वी चिन्ह तपासा.
निकटदृष्टितेसाठी बहिर्गोल भिंग वापरणे. निकटदृष्टी डोळ्याचे नाभीकरण जास्त असते, म्हणून प्रतिमा मागे नेत्रपटलावर नेणारे अपसारी (अंतर्गोल) भिंग लागते.
निकटदृष्टिता : अंतर्गोल, ऋण P. दूरदृष्टिता : बहिर्गोल, धन P. आठवणीची युक्ती : "Myopia = Minus" : M म्हणजे Myopia व M म्हणजे Minus (अंतर्गोल) भिंग.
फरक ओळखा
| मुद्दा | निकटदृष्टिता | दूरदृष्टिता |
|---|---|---|
| अस्पष्ट वस्तू | दूरच्या वस्तू | जवळच्या वस्तू |
| दुरुस्ती | अंतर्गोल भिंग (ऋण P) | बहिर्गोल भिंग (धन P) |
सरावासाठी प्रश्न
- 1कोणत्या दोषात दूर बिंदू अनंतापेक्षा जवळ असतो व कोणते भिंग तो दुरुस्त करते?
- 2एक व्यक्ती वर्तमानपत्र फक्त ६० सेमीवर स्पष्ट वाचते पण दूरचे नीट पाहते. दोष व आवश्यक भिंग सांगा.
- 3एका निकटदृष्टी व्यक्तीचा दूर बिंदू २० सेमी आहे. सुधारक भिंगाची क्षमता काढा.
- 4एका निकटदृष्टी व्यक्तीचा दूर बिंदू १.२५ मी आहे. भिंगाची क्षमता काढा.
- 5एक विद्यार्थी -१.५ D चा चष्मा वापरतो. दोष सांगा व नाभीय अंतर काढा.
- 6एका दूरदृष्टी व्यक्तीचा निकट बिंदू ६० सेमी आहे. २५ सेमीवर वाचण्यासाठी भिंगाची क्षमता काढा.
- 7पूर्वी दृष्टी सामान्य असतानाही वृद्ध व्यक्तीला वाचनाचा चष्मा का लागतो?
- 8मोतीबिंदू चष्म्याने बरा होतो का? कारण द्या.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1निकटदृष्टिता; अंतर्गोल भिंग.
- 2दूरदृष्टिता; बहिर्गोल भिंग.
- 3f = -०.२ मी, P = 1/(-0.2) = -५ D.
- 4f = -१.२५ मी, P = 1/(-1.25) = -०.८ D.
- 5निकटदृष्टिता (ऋण क्षमता); f = 1/(-1.5) = -०.६६७ मी, सुमारे -६७ सेमी.
- 61/f = 1/25 - 1/60 = 7/300, म्हणून f = ४२.९ सेमी व P = +२.३३ D (सुमारे +२.३ D).
- 7पक्ष्माकार स्नायू दुर्बल होतात व भिंगाची लवचिकता कमी होते, त्यामुळे निकट बिंदू दूर जातो (जरादृष्टिता).
- 8नाही. भिंगच धूसर झालेले असते; त्यावर शस्त्रक्रियेने उपचार करतात.
प्रिझममधून अपवर्तन व प्रकाशाचे विक्षेपण
खिडकीत टांगलेल्या कापीव काचेच्या स्फटिकातून सूर्यप्रकाश गेल्यावर भिंतीवर लहान इंद्रधनुष्ये पडतात. काच पांढऱ्या प्रकाशाचे रंग वेगळे करते.
काचेच्या प्रिझमला दोन त्रिकोणी पाया आणि एकमेकांकडे कललेले तीन आयताकृती पार्श्व पृष्ठभाग असतात. आत शिरताना किरण अभिलंबाकडे व बाहेर पडताना अभिलंबापासून दूर वाकतो, म्हणून एकूण तो पायाकडे वाकतो. कोन : i (आपतन), r (अपवर्तन), e (निर्गत), A (दोन अपवर्तक पृष्ठांमधील प्रिझम कोन) व D (आपाती व निर्गत दिशांमधील विचलन). पांढऱ्या प्रकाशाचे VIBGYOR मध्ये विभाजन होणे म्हणजे विक्षेपण; या पट्ट्याला वर्णपट म्हणतात. लाल सर्वांत कमी वाकतो, जांभळा सर्वाधिक. न्यूटनच्या दुसऱ्या, उलट्या प्रिझमने रंग पुन्हा पांढरा प्रकाश बनवले, म्हणून प्रिझम रंग निर्माण करत नाही.
सूत्र / समीकरण : VIBGYOR · लाल सर्वांत कमी वाकतो · जांभळा सर्वाधिक वाकतो
आकृतीत : रंगांचे पट्टे एकमेकांवर येऊ नयेत म्हणून सूर्यप्रकाशाचा अरुंद झोत वापरतात.
नियम 1 : प्रिझम व काचपट्टीची तुलना — काचपट्टीचे दोन्ही पृष्ठ समांतर असतात, म्हणून निर्गत किरण आपाती किरणाला समांतर असतो व फक्त बाजूला सरकतो. प्रिझमचे पृष्ठ कललेले असतात, दोन्ही वाकणे एकत्र येतात आणि किरण पायाकडे विचलित होतो. दोन अपवर्तक पृष्ठांमधील कोन म्हणजे प्रिझम कोन A.
- सोपे : काचपट्टी : निर्गत किरण आपाती किरणाला समांतर. प्रिझम : समांतर नाही.
- मध्यम : प्रिझम कोन ६० अंश म्हणजे दोन अपवर्तक पृष्ठे एकमेकांशी ६० अंश कोन करतात; तो विचलन कोन नव्हे.
- परीक्षेसाठी : नावे द्या : i = पहिल्या पृष्ठावर आपाती किरण व अभिलंब; r = अपवर्तित किरण व तोच अभिलंब; e = दुसऱ्या पृष्ठावर निर्गत किरण व अभिलंब; D = आपाती व निर्गत दिशांमधील कोन.
नियम 2 : विक्षेपण व न्यूटनचा प्रयोग — काचेत वेगवेगळ्या रंगांचा वेग वेगळा असतो, म्हणून प्रत्येकाचा अपवर्तनांक वेगळा असतो व तो आपल्या कोनाने वाकतो. त्यामुळे पांढऱ्या प्रकाशाचा वर्णपट बनतो. दुसरा तसाच प्रिझम उलटा ठेवल्यास रंग पुन्हा पांढरा प्रकाश बनतात. एकच रंग दुसऱ्या प्रिझममधून गेल्यास तो फक्त वाकतो, विभागत नाही.
- सोपे : सर्वांत कमी वाकणाऱ्यापासून सर्वाधिक वाकणाऱ्यापर्यंत : लाल, नारंगी, पिवळा, हिरवा, निळा, पारवा, जांभळा.
- मध्यम : प्रिझमपासून मिळालेला हिरवा प्रकाश दुसऱ्या प्रिझममधून पाठवला : तो हिरवाच राहतो (फक्त विचलित होतो), कारण एक रंग आणखी विभागत नाही.
- परीक्षेसाठी : समजा लाल ३७ अंशांनी व जांभळा ४१ अंशांनी विचलित होतो. वर्णपट ४१ - ३७ = ४ अंशांत पसरतो आणि जांभळा पायाजवळ असतो.
काचेच्या प्रिझमने सूर्यप्रकाशाचा वर्णपट मिळवणारे पहिले न्यूटन होते. सूर्याकडे थेट कधीही पाहू नका.
प्रिझम प्रकाशात रंग घालतो असे म्हणणे. तो पांढऱ्या प्रकाशातील रंग फक्त वेगळे करतो.
प्रिझम पायाकडे वाकवतो; लाल कमी, जांभळा जास्त. आठवणीची युक्ती : "VIBGYOR" : V म्हणजे Very bent (खूप वाकतो), R म्हणजे Rarely bent (क्वचित वाकतो).
फरक ओळखा
| मुद्दा | काचपट्टी | प्रिझम |
|---|---|---|
| पृष्ठे | समांतर | एकमेकांशी कललेली |
| निर्गत किरण | आपाती किरणाला समांतर | पायाकडे विचलित |
सरावासाठी प्रश्न
- 1प्रिझमच्या दोन अपवर्तक पृष्ठांमधील कोनाला काय म्हणतात?
- 2प्रिझममध्ये निर्गत किरण आपाती किरणाला समांतर का नसतो?
- 3कोणता रंग सर्वाधिक व कोणता सर्वांत कमी वाकतो?
- 4पहिल्या प्रिझमजवळ दुसरा तसाच प्रिझम उलटा ठेवला. काय बाहेर पडते?
- 5प्रिझमपासून मिळालेला हिरवा प्रकाश दुसऱ्या प्रिझममधून पाठवला. काय होते?
- 6लाल ३६ अंशांनी व जांभळा ४० अंशांनी विचलित होतो. पसरण्याचा कोन काढा.
- 7काचेच्या प्रिझमने सूर्यप्रकाशाचा वर्णपट प्रथम कोणी मिळवला?
- 8प्रिझमच्या प्रयोगात सूर्यप्रकाशाचा अरुंद झोत का वापरतात?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1प्रिझम कोन, A.
- 2पृष्ठे कललेली असतात, म्हणून दोन्ही वाकणे रद्द न होता एकत्र येतात.
- 3जांभळा सर्वाधिक, लाल सर्वांत कमी वाकतो.
- 4पुन्हा पांढरा प्रकाश, कारण रंग पुन्हा एकत्र होतात.
- 5तो हिरवाच राहतो व फक्त विचलित होतो; एक रंग आणखी विभागत नाही.
- 6४० - ३६ = ४ अंश.
- 7आयझॅक न्यूटन.
- 8रंगांचे पट्टे एकमेकांवर येऊ नयेत व स्पष्ट वर्णपट मिळावा म्हणून.
इंद्रधनुष्य व वातावरणीय अपवर्तन
पावसाच्या सरीनंतर सूर्य डोकावतो आणि टेकड्यांवर इंद्रधनुष्य उमटते. रात्री तारे लुकलुकतात पण चंद्र स्थिर चमकतो.
इंद्रधनुष्य म्हणजे पावसानंतर सूर्याच्या विरुद्ध दिशेला दिसणारा नैसर्गिक वर्णपट. प्रत्येक थेंब लहान प्रिझमसारखा काम करतो : आत शिरताना सूर्यप्रकाशाचे अपवर्तन व विक्षेपण, मग अंतर्गत परावर्तन आणि बाहेर पडताना पुन्हा अपवर्तन. वातावरणीय अपवर्तन म्हणजे हळूहळू बदलणाऱ्या अपवर्तनांकाच्या हवेमुळे होणारे अपवर्तन; गरम हवा हलकी असते व तिचा अपवर्तनांक थोडा कमी असतो. त्यामुळे तारे लुकलुकतात, क्षितिजाजवळचा तारा थोडा उंच दिसतो आणि सूर्य प्रत्यक्ष सूर्योदयाआधी व सूर्यास्तानंतर सुमारे २ मिनिटे दिसतो. ग्रह विस्तृत स्रोत असल्याने लुकलुकत नाहीत.
सूत्र / समीकरण : दिवस सुमारे ४ मिनिटांनी मोठा (२ + २)
आकृतीत : प्रत्येक थेंब वेगवेगळे रंग वेगवेगळ्या कोनांत पाठवतो, म्हणून रंगांचा पट्टा दिसतो.
नियम 1 : इंद्रधनुष्य कसे तयार होते — हवेत पाण्याचे थेंब आणि सूर्यप्रकाश हवा. प्रत्येक थेंब प्रकाशाचे अपवर्तन व विक्षेपण करतो, मागच्या बाजूने परावर्तित करतो आणि बाहेर पडताना पुन्हा अपवर्तित करतो. प्रकाश ज्या बाजूने आला त्या बाजूकडे परत येतो, म्हणून निरीक्षकाच्या पाठीमागे सूर्य हवा व त्याने विरुद्ध बाजूला पाहावे.
- सोपे : पाठीमागे सूर्य ठेवून समोरच्या पावसाकडे पाहा : तिथे इंद्रधनुष्य दिसते.
- मध्यम : सूर्यप्रकाशात, पाठीमागे सूर्य ठेवून बागेतील तुषार सिंचकाकडे पाहिले तरी लहान इंद्रधनुष्य दिसू शकते, कारण तुषारांमुळे थेंब मिळतात.
- परीक्षेसाठी : थेंबातील तीन टप्पे सांगा : (१) विक्षेपणासह अपवर्तन, (२) अंतर्गत परावर्तन, (३) बाहेर पडताना अपवर्तन.
नियम 2 : वातावरणीय अपवर्तनाचे परिणाम — ताऱ्याचा प्रकाश दाट हवेच्या थरांत शिरताना अभिलंबाकडे वाकतो, म्हणून तारा प्रत्यक्षापेक्षा थोडा उंच दिसतो. हवा सतत हलत असते, म्हणून आभासी स्थान व तेजस्विता बदलत राहतात : तारा लुकलुकतो. ग्रह अनेक बिंदूस्रोतांचा समूह असतो, म्हणून बदल एकमेकांना रद्द करतात व तो लुकलुकत नाही. याच वाकण्यामुळे सूर्य सुमारे २ मिनिटे आधी व २ मिनिटे नंतर दिसतो.
- सोपे : प्रत्यक्ष सूर्योदय सकाळी ६:३० : सूर्य सुमारे ६:२८ ला दिसतो.
- मध्यम : प्रत्यक्ष सूर्यास्त सायं ६:४० : सूर्य सुमारे ६:४२ पर्यंत दिसतो, म्हणून दिवस २ + २ = ४ मिनिटांनी मोठा.
- परीक्षेसाठी : ग्रह का लुकलुकत नाहीत? ग्रह अनेक बिंदूसारख्या स्रोतांचा समूह असतो; काही मंद झाले तर काही तेजस्वी होतात, म्हणून एकूण प्रकाश स्थिर राहतो.
वातावरण नसते तर लुकलुकणे नसते व सूर्योदय सुमारे २ मिनिटे उशिरा झाला असता.
तारे प्रकाशाच्या चमकांनी लुकलुकतात असे म्हणणे. लुकलुकणे हलत्या वातावरणातील अपवर्तनामुळे होते.
इंद्रधनुष्य : थेंबांतील विक्षेपण, पाठीमागे सूर्य. लुकलुकणे : वातावरणीय अपवर्तन. आठवणीची युक्ती : "पाठीमागे सूर्य, समोर पाऊस" : असे इंद्रधनुष्य दिसते.
फरक ओळखा
| मुद्दा | तारा | ग्रह |
|---|---|---|
| दिसतो | बिंदूस्रोत | विस्तृत स्रोत |
| लुकलुकतो का? | होय | नाही |
सरावासाठी प्रश्न
- 1इंद्रधनुष्य दिसण्यासाठी सूर्य कुठे असावा?
- 2पावसाच्या थेंबात सूर्यप्रकाशाचे होणारे तीन टप्पे सांगा.
- 3तारे का लुकलुकतात पण ग्रह का नाही?
- 4वातावरणीय अपवर्तनामुळे दिवस सुमारे किती मिनिटांनी मोठा होतो?
- 5प्रत्यक्ष सूर्यास्त सायं ७:०५ ला आहे. सूर्य सुमारे कोणत्या वेळेपर्यंत दिसतो?
- 6क्षितिजाजवळचा तारा खऱ्या स्थानापेक्षा उंच का दिसतो?
- 7तापलेल्या रस्त्यावरील वस्तू थरथरताना का दिसतात?
- 8चंद्रावरून पाहिल्यास तारे लुकलुकतील का? कारण द्या.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1तुमच्या पाठीमागे; म्हणून इंद्रधनुष्य विरुद्ध दिशेला दिसते.
- 2विक्षेपणासह अपवर्तन, अंतर्गत परावर्तन, बाहेर पडताना अपवर्तन.
- 3तारे बिंदूस्रोत असतात, म्हणून बदल दिसतात; ग्रह विस्तृत स्रोत असल्याने बदल सरासरीने रद्द होतात.
- 4सुमारे ४ मिनिटे.
- 5सुमारे सायं ७:०७ पर्यंत.
- 6जमिनीकडे अपवर्तनांक वाढतो, म्हणून प्रकाश सतत अभिलंबाकडे वाकतो व आभासी स्थान उंचावते.
- 7गरम हवा हलकी असते, तिचा अपवर्तनांक कमी असतो व ती हलत राहते, म्हणून प्रकाश बदलत्या प्रमाणात वाकतो.
- 8नाही. चंद्रावर वातावरण नाही, म्हणून वातावरणीय अपवर्तन होत नाही.
प्रकाशाचे प्रकीर्णन, टिंडल परिणाम व निळे आकाश
धुळीने भरलेल्या खोलीतील लहान छिद्रातून येणारा सूर्यकिरण तेजस्वी रेषेसारखा दिसतो आणि धुक्यात टॉर्चचा झोत दिसतो. सूक्ष्म कण थोडा प्रकाश बाजूला आपल्या डोळ्यांत फेकतात.
प्रकीर्णन म्हणजे सूक्ष्म कणांकडून प्रकाश सर्व दिशांना पसरणे. टिंडल परिणाम म्हणजे कलिल कणांकडून होणारे प्रकीर्णन ज्यामुळे प्रकाशकिरणपुंज दिसतो (धुराची खोली, जंगलातील धुके); खऱ्या द्रावणात तो दिसत नाही. विखुरलेल्या प्रकाशाचा रंग कणांच्या आकारावर अवलंबून असतो : अतिसूक्ष्म कण मुख्यतः निळ्याचे प्रकीर्णन करतात, मोठे कण लांब तरंगलांबींचेही, आणि पुरेसे मोठे कण पांढरा प्रकाश देतात. हवेचे रेणू प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा लहान असल्याने लहान तरंगलांबींचे जास्त प्रकीर्णन करतात, म्हणून आकाश निळे; लालाची तरंगलांबी निळ्याच्या सुमारे १.८ पट. वातावरण नसते तर आकाश गडद असते. लालाचे सर्वांत कमी प्रकीर्णन होते, म्हणून धोक्याच्या संकेतांसाठी तो वापरतात आणि सूर्योदय-सूर्यास्ताला सूर्य लाल दिसतो.
सूत्र / समीकरण : कमी तरंगलांबी जास्त विखुरते : निळ्याचे प्रकीर्णन लालपेक्षा जास्त
आकृतीत : लहान निळ्या लहरी सहज विखुरतात; लांब लाल लहरी सरळ पुढे जातात.
नियम 1 : टिंडल परिणाम व कणांचा आकार — कण प्रकीर्णन करतात तेव्हाच किरणपुंज बाजूने दिसतो. कलिले (धूर, पातळ दूध, धुके) हे करतात; मिठाच्या पाण्यासारख्या खऱ्या द्रावणाचे कण लक्षात येण्याइतके प्रकीर्णन करायला खूपच लहान असतात. अतिसूक्ष्म कणांमुळे विखुरलेला प्रकाश निळसर, जाड कणांमुळे पांढुरका दिसतो.
- सोपे : पाण्यात दुधाचे थोडे थेंब टाकले तर टॉर्चचा झोत दिसतो; स्वच्छ मिठाच्या पाण्यात दिसत नाही.
- मध्यम : जंगलातील धुक्यातून जाणारा सूर्यप्रकाश तेजस्वी झोतांसारखा दिसतो, कारण लहान पाण्याचे थेंब प्रकाशाचे प्रकीर्णन करतात.
- परीक्षेसाठी : ढग पांढरे का दिसतात? त्यांचे थेंब मोठे असतात, म्हणून सर्व रंग जवळजवळ सारखे विखुरतात आणि मिश्रण पांढरे दिसते.
नियम 2 : आकाश, सूर्य व धोका संकेतांचा रंग — निळ्याची तरंगलांबी लालपेक्षा कमी असते, म्हणून हवा निळ्याचे जास्त प्रकीर्णन करते आणि आकाश निळे दिसते. दुपारी सूर्यप्रकाश हवेतून लहान मार्गाने येतो व पांढरा दिसतो. सूर्योदय-सूर्यास्ताला मार्ग लांब असतो, बराच निळा विखुरला जातो आणि मुख्यतः लाल आपल्यापर्यंत पोहोचतो. धुके व धुरामुळे लालाचे सर्वांत कमी प्रकीर्णन होते, म्हणून तो दुरून दिसतो व धोक्याच्या संकेतांसाठी वापरतात. हवेच्या खूप वर आकाश गडद असते.
- सोपे : निळा ४५० nm व लाल ७२० nm. लाल ७२०/४५० = १.६ पट लांब, म्हणून निळ्याचे प्रकीर्णन जास्त.
- मध्यम : दुपारी सूर्य पांढरा दिसतो कारण प्रकाश लहान मार्ग पार करतो; सूर्यास्ताला मार्ग लांब असतो, निळा विखुरला जातो आणि सूर्य तांबूस दिसतो.
- परीक्षेसाठी : हवेच्या खूप वर असलेल्या अंतराळवीराला आकाश गडद दिसते, कारण सूर्यप्रकाशाचे प्रकीर्णन करायला हवा फार कमी असते.
जांभळ्याचे प्रकीर्णन निळ्यापेक्षाही जास्त होते, पण आकाश निळे दिसते कारण सूर्य जांभळा कमी देतो आणि आपले डोळे त्याला कमी संवेदनशील असतात.
आकाश समुद्राचे प्रतिबिंब असल्याने निळे आहे असे म्हणणे. रंग हवेच्या रेणूंकडून होणाऱ्या सूर्यप्रकाशाच्या प्रकीर्णनामुळे येतो.
लहान तरंग जास्त विखुरतात : निळे आकाश. लाल सर्वांत कमी : संकेत व सूर्यास्त. आठवणीची युक्ती : "निळा उडतो, लाल सरळ जातो" : निळा विखुरतो, लाल सरळ पुढे जातो.
फरक ओळखा
| मुद्दा | दुपारचा सूर्य | सूर्योदय-सूर्यास्ताचा सूर्य |
|---|---|---|
| हवेतील मार्ग | लहान | लांब |
| सूर्य दिसतो | पांढरा | तांबूस |
सरावासाठी प्रश्न
- 1टिंडल परिणाम म्हणजे काय? एक उदाहरण द्या.
- 2मिठाच्या द्रावणात प्रकाशकिरणपुंजाचा मार्ग का दिसत नाही?
- 3आकाश निळे का दिसते?
- 4धोक्याचे संकेत लाल का असतात?
- 5हवेच्या खूप वर असलेल्या अंतराळवीराला आकाश गडद का दिसते?
- 6सूर्यास्ताला सूर्य लाल का दिसतो?
- 7लाल प्रकाशाची तरंगलांबी ७०० nm व निळ्याची ४५० nm आहे. कोणाचे प्रकीर्णन जास्त व लालाची तरंगलांबी किती पट मोठी?
- 8ढग पांढरे का दिसतात?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1कलिल कणांकडून प्रकाशाचे प्रकीर्णन होऊन किरणपुंज दिसणे; उदा. धुराच्या खोलीतील सूर्यकिरण.
- 2त्याचे कण प्रकाशाचे लक्षात येण्याइतके प्रकीर्णन करायला खूप लहान असतात.
- 3हवेचे रेणू लालपेक्षा लहान निळ्या तरंगलांबींचे जास्त प्रकीर्णन करतात.
- 4धुके व धुरामुळे लालाचे सर्वांत कमी प्रकीर्णन होते, म्हणून तो दुरून दिसतो.
- 5हवा फार कमी असते, म्हणून प्रकीर्णन नगण्य असते.
- 6प्रकाश हवेतून लांब मार्गाने येतो; बराच निळा विखुरतो व मुख्यतः लाल पोहोचतो.
- 7निळ्याचे प्रकीर्णन जास्त; ७००/४५० = सुमारे १.६ पट.
- 8त्यांचे थेंब मोठे असतात व सर्व रंग जवळजवळ सारखे विखुरतात, म्हणून पांढरे.