હવામાં લાલ પ્રકાશ અને વાદળી પ્રકાશના વક્રીભવનાંકનો ગુણોત્તર કેટલો હોય છે?

મોટાભાગના પદાર્થોનો વક્રીભવનાંક $n > 1$ હોય છે. તેથી,જ્યારે હવામાંથી પ્રકાશનું કિરણ કુદરતી રીતે મળતા પદાર્થમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે સ્નેલના નિયમ મુજબ,$\frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = \frac{n_2}{n_1}$,તે સમજી શકાય છે કે વક્રીભૂત કિરણ લંબ તરફ વળે છે. પરંતુ તે ક્યારેય આપાત કિરણની જેમ લંબની એક જ બાજુએ બહાર આવતું નથી. વિદ્યુતચુંબકત્વ મુજબ,માધ્યમનો વક્રીભવનાંક $n = \left(\frac{c}{v}\right) = \pm \sqrt{\varepsilon_r \mu_r}$ સંબંધ દ્વારા આપવામાં આવે છે. જ્યાં $\varepsilon_r$ અને $\mu_r$ ઋણ હોય,ત્યારે $n$ નું ઋણ મૂળ પસંદ કરવું આવશ્યક છે. આવા ઋણ વક્રીભવનાંક ધરાવતા પદાર્થો હવે કૃત્રિમ રીતે તૈયાર કરી શકાય છે અને તેને મેટા-મટીરીયલ્સ કહેવામાં આવે છે. તેઓ કોઈપણ ભૌતિક નિયમોનું ઉલ્લંઘન કર્યા વિના નોંધપાત્ર રીતે અલગ ઓપ્ટિકલ વર્તન દર્શાવે છે. $n$ ઋણ હોવાથી,તે વક્રીભૂત પ્રકાશના પ્રસરણની દિશામાં ફેરફાર લાવે છે. જો કે,સામાન્ય પદાર્થોની જેમ,મેટા-મટીરીયલ્સમાં પણ વક્રીભવન દરમિયાન પ્રકાશની આવૃત્તિ બદલાતી નથી.
$1.$ સાચું વિધાન પસંદ કરો.
$(A)$ મેટા-મટીરીયલમાં પ્રકાશની ઝડપ $v = c|n|$ છે.
$(B)$ મેટા-મટીરીયલમાં પ્રકાશની ઝડપ $v = \frac{c}{|n|}$ છે.
$(C)$ મેટા-મટીરીયલમાં પ્રકાશની ઝડપ $v = c$ છે.
$(D)$ મેટા-મટીરીયલમાં પ્રકાશની તરંગલંબાઇ $(\lambda_m)$ એ $\lambda_m = \frac{\lambda_{\text{air}}}{|n|}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $\lambda_{\text{air}}$ એ હવામાં પ્રકાશની તરંગલંબાઇ છે.
$2.$ હવામાંથી મેટા-મટીરીયલ પર આપાત થતા પ્રકાશ માટે,યોગ્ય કિરણ આકૃતિ કઈ છે?

શરૂઆતમાં સમાંતર નળાકારીય પ્રકાશના કિરણો $\mu(I) = \mu_0 + \mu_2 I$ વક્રીભવનાંક ધરાવતા માધ્યમમાં ગતિ કરે છે,જ્યાં $\mu_0$ અને $\mu_2$ ધન અચળાંકો છે અને $I$ એ તીવ્રતા છે. જેમ કિરણની તીવ્રતા ત્રિજ્યા સાથે ઘટે છે,તેમ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ:

પાતળી પારદર્શક ઊભી દીવાલો ધરાવતું અને પાણી (વક્રીભવનાંક $\mu = \frac{4}{3}$) થી ભરેલું એક મોટું ચોરસ પાત્ર આડી ટેબલ પર રાખેલું છે. એક વિદ્યાર્થી પાણીની અંદર એક પાતળો સીધો તાર તેના એક ખૂણાથી $12 \ cm$ ના અંતરે ઊભો રાખે છે,જે આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. આ ખૂણાથી તારને જોતા,બીજો વિદ્યાર્થી તારની બે પ્રતિબિંબો જુએ છે,જે દ્રષ્ટિરેખાની બંને બાજુએ સપ્રમાણ રીતે સ્થિત છે. આ પ્રતિબિંબો વચ્ચેનું અંતર ($cm$ માં) કેટલું છે?

એક એકવર્ણી પ્રકાશ $n=1.6$ વક્રીભવનાંક ધરાવતા માધ્યમમાં ગતિ કરી રહ્યો છે. તે નીચેની બાજુથી $\theta=30^{\circ}$ ના ખૂણે કાચના સ્તરોની થપ્પીમાં પ્રવેશે છે. કાચના સ્તરોની આંતર સપાટીઓ એકબીજાને સમાંતર છે. વિવિધ કાચના સ્તરોનો વક્રીભવનાંક $n_m=n-m \Delta n$ મુજબ એકધારો ઘટે છે,જ્યાં $n_m$ એ $m$-માં સ્લેબનો વક્રીભવનાંક છે અને $\Delta n=0.1$ છે (આકૃતિ જુઓ). કિરણ થપ્પીની જમણી બાજુથી $(m-1)$-માં અને $m$-માં સ્લેબ વચ્ચેની આંતર સપાટીને સમાંતર વક્રીભવન પામે છે. $m$ નું મૂલ્ય શું છે?

એક પ્રકાશનું કિરણ વિસ્તાર $I$ થી વિસ્તાર $IV$ તરફ ગતિ કરે છે (આકૃતિ જુઓ). વિસ્તાર $I, II, III$ અને $IV$ ના વક્રીભવનાંક અનુક્રમે $n_0, \frac{n_0}{2}, \frac{n_0}{6}$ અને $\frac{n_0}{8}$ છે. આપાતકોણ $\theta$ શોધો જેના માટે કિરણ વિસ્તાર $IV$ માં પ્રવેશતા સહેજ ચૂકી જાય છે: