પ્રકરણ-11 માનવ આંખ અને રંગબેરંગી દુનિયા


પ્રશ્ન 7.વર્ણપટ એટલે શું?
ઉત્તર : કિ૨ણપુજના રંગીન ઘટકોના પટ્ટાને વર્ણપટ કહે છે, (શ્વેત પ્રકાશનું સાત રંગના પટ્ટામાં છૂટું પડવું તેને શ્વેત પ્રકાશનો વર્ણપટ કહે છે.)

પ્રશ્ન 8. પ્રકાશનું વિભાજન એટલે શું?
ઉત્તર : પ્રકાશનું તેના ઘટક રંગોમાં વિભાજન થવાની (છુટા પડવાની) ઘટનાને પ્રકાશનું વિભાજન (વિખેરણ) કહે છે.

પ્રશ્ન 9.સૂર્યનો શ્વેત પ્રકાશ સાત રંગોનો બનેલો છે તે દર્શાવતો ન્યુટન નો પ્રયોગ આકૃતિ દોરી સમજાવો.

ઉતર:

 ન્યૂટનને દર્શાવ્યું કે પ્રકાશના વિભાજનની ઉલટી પ્રક્રિયા પણ શક્ય છે.ન્યૂટને બે સમાન કાચના પ્રિઝમોને એકબીજાની નજીક રાખી એક ને ચતો તો બીજાને ઊલટો ગોઠવ્યો આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ.
     જ્યારે શ્વેત પ્રકાશનું કિરણ પ્રથમ પ્રિઝમ P1 માંથી પસાર થયું ત્યારે તે જુદા જુદા રંગોમાં વિભાજિત થઈ ગયું.આ બધા જ રંગોને તેણે બીજા પ્રિઝમ પર આપાત કર્યા.બીજો પ્રિઝમ P2  એ બધા જ રંગોને ફરી ભેગા કરી (પુનઃસંયોજન કરી) શ્વેત પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ અવલોકન પરથી ન્યૂટનને વિચાર આવ્યો કે સૂર્યપ્રકાશ એ સાત રંગોનો બનેલો છે.કોઈ પણ પ્રકાશ જે સૂર્યપ્રકાશ જેવો વર્ણપટ આપે છે,તેને શ્વેત પ્રકાશ કહેવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 10.પ્રાકૃતિક વર્ણપટનું ઉદાહરણ આપો. આકાશમાં મેઘધનુષ્યના નિર્માણની ઘટના ટૂંકમાં આકૃતિ દોરી સમજાવો.                                                           અથવા 
મેઘધનુષ્ય એ સૂર્યપ્રકાશના વિભાજનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે. આ વિધાનને યોગ્ય આકૃતિ દોરી સ્પષ્ટ કરો. મેઘધનુષ્યના અવલોકન માટેની બે આવશ્યક શરતો જણાવો. 
ઉત્તર : 

મેઘધનુષ્ય એ વરસાદ પડ્યા પછી આકાશમાં જોવા મળતા પ્રાકૃતિક વર્ણપટનું ઉદાહરણ છે. ચોમાસામાં વાતાવરણમાં લટકતાં પાણીનાં સૂક્ષ્મ બુંદો પર આપાત થતા સૂર્યપ્રકાશનું વક્રીભવન થઈ વિભાજન થાય છે, જેના લીધે મેઘધનુષ્ય રચાય છે.
   મેઘધનુષ્ય હંમેશાં આકાશમાં સૂર્યની વિરુદ્ધ દિશામાં રચાય છે.તેથી સૂર્ય તરફ પીઠ ફેરવીને ઊભા રહેવાથી આકાશમાં મેઘધનુષ્ય જોઈ શકાય છે.અહીં પાણીનાં બુંદો અતિ નાના પ્રિઝમ તરીકે વર્તે છે તેમ કહેવાય. કારણ કે,બુંદમાં દાખલ થતા પ્રકાશનું પ્રથમ વક્રીભવન અને વિભાજન,ત્યારબાદ આંતરિક પરાવર્તન (પૂર્ણ આંતરિક પરાવર્તન હોવું જરૂરી નથી) અને અંતે બુંદમાંથી બહાર નીકળતી વખતે પ્રકાશનું વક્રીભવન થાય છે.
    આકૃતિમાં આ ઘટના પાણીનાં અસંખ્ય બુંદો પૈકી માત્ર એક બુંદ વડે નમૂનારૂપે રચાતી દર્શાવેલ છે. આકૃતિ પરથી કહી શકાય કે,પાણીનું બુંદ સૂર્યપ્રકાશના કિરણનું એક વાર આંતરિક પરાવર્તન અને બે વાર વક્રીભવન ઊપજાવે છે.પ્રકાશના વિખેરણ (વિભાજન) અને આંતરિક પરાવર્તનને લીધે જુદા જુદા રંગો અવલોકનકર્તાની આંખો સુધી પહોંચે છે. 

મેઘધનુષ્યના અવલોકન માટેની શરતો : 
(1) વરસાદ પડ્યા પછી / પાણીનો ફુવારો ઊડતો હોય ત્યાં 
(2) સૂર્ય અવલોકનકર્તાની પાછળ હોવો જોઈએ.

પ્રશ્ન 11. વાતાવરણીય વક્રીભવન શું છે?સમજાવો. 
ઉત્તર : પૃથ્વીના વાતાવરણમાંથી પસાર થતા પ્રકાશનું વાંકા વળવાની ઘટનાને વાતાવરણીય વક્રીભવન કહે છે.પૃથ્વીની આસપાસ આવેલા હવાના સ્તરને વાતાવરણ કહે છે.વાતાવરણમાં હવાની ઘનતા દરેક જગ્યાએ સમાન હોતી નથી.ગરમ હવા એ તેની ઉપર રહેલી ઠંડી હવા (વધુ ઘનતા) કરતાં પાતળી (ઓછી ઘનતા) હોય છે. સામાન્ય રીતે,પૃથ્વીની સપાટી પર હવાની ઘનતા સૌથી વધારે હોય છે અને સપાટીથી ઉપર જતા ઘનતા ઘટતી જાય છે.
   હવાનો વક્રીભવનાંક તેની ઘનતા પર આધાર રાખે છે.જેમ હવાની ઘનતા ઓછી તેમ તેનો વક્રીભવનાંક ઓછો હોય છે. આમ,પૃથ્વીના વાતાવરણના ઉપરના સ્તરો,નીચેના સ્તરોની સાપેક્ષે વધુ (પ્રકાશીય) પાતળા હોય છે. સૂર્ય કે તારામાંથી આવતાં પ્રકાશના કિરણો હવાના સતત વધતી વક્રીભવનાંકવાળા માધ્યમમાંથી પસાર થયા પછી,પૃથ્વી પરના અવલોકનકાર પાસે પહોંચે છે અને તેથી તેમનો ગતિપથ સતત બદલાયા કરે છે. અહીં,વક્રીભવનકારક માધ્યમ (હવા) ની ભૌતિક પરિસ્થિતિ પણ સ્થિર ન હોવાથી વસ્તુનું દેખીતું સ્થાન,ગરમ હવામાંથી જોવાને કારણે સતત બદલાયા કરે છે. આ અસ્થિરતા આપણા સ્થાનીય પર્યાવરણમાં સૂક્ષ્મ સ્તરે થતા વાતાવરણીય વક્રીભવન (પૃથ્વીના વાતાવરણને કારણે પ્રકાશનું વક્રીભવન) નો જ પ્રભાવ છે. 

વાતાવરણીય વક્રીભવનને આધારિત કેટલીક ઘટનાઓ : 
(1) તારાઓનું ટમટમવું. 
(2) સૂર્યોદય વહેલો થવો.એટલે કે સૂર્યની કોઈ સ્થળે ઊગવાની ઘટના તે ખરેખર ઊગે તેના કરતાં લગભગ બે મિનિટ વહેલી દેખાય છે. 
(3) સૂર્યાસ્ત મોડો થવો.એટલે કે સૂર્યની કોઈ સ્થળે આથમવાની ઘટના તે ખરેખર આથમે તેના કરતાં લગભગ બે મિનિટ મોડો આથમતો દેખાય છે. 
(4) તારાઓ ખરેખર જ્યાં હોય તેના કરતાં ઉપર દેખાય છે. 
(5) સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત સમયે સૂર્ય અંડાકાર દેખાય છે,પરંતુ બપોરે તે ગોળાકાર દેખાય છે.

પ્રશ્ન 12.પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કોને કહે છે?તે કયાં પરિબળો પર આધાર રાખે છે? 
ઉત્તર : સૂક્ષ્મ કણો અને અણુઓ પરમાણુઓ વડે બધી જ દિશામાં થતા પ્રકાશના વિખેરણની ઘટનાને પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કહે છે. પ્રકીર્ણન પામતા પ્રકાશનો જથ્થો (માત્રા) એ પ્રકાશની આવૃત્તિ (રંગ) પર અને પ્રકીર્ણન ઉપજાવતા કણોના પરિમાણ પર આધાર રાખે છે. 
(1) અત્યંત બારીક કણો તેમનું પરિમાણ ખૂબ નાનું હોવાને લીધે મુખ્યત્વે નાની તરંગલંબાઈવાળા જેમ કે, વાદળી રંગના પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કરે છે. 
(2) જો પ્રકીર્ણન કરતાં કણોનું કદ ખૂબ મોટું હોય,તો પ્રકીર્ણ પામતો પ્રકાશ શ્વેત (સફેદ) દેખાય છે,કારણકે દશ્ય વિસ્તારની બધી જ તરંગલંબાઈઓનું પ્રકીર્ણન થાય છે.