10.1 ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

1637 ਵਿੱਚ ਡੇਸਕਾਰਟਸ ਨੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦਾ ਕਣ ਮਾਡਲ ਦਿੱਤਾ ਅਤੇ ਸਨੈੱਲ ਦਾ ਨਿਯਮ ਵਿਉਂਤਪਤ ਕੀਤਾ। ਇਸ ਨੇ ਇੱਕ ਇੰਟਰਫੇਸ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੇ ਪਰਾਵਰਤਨ ਅਤੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੇ ਨਿਯਮਾਂ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ। ਕਣ ਮਾਡਲ ਨੇ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕੀਤੀ ਕਿ ਜੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਕਿਰਨ (ਅਪਵਰਤਨ ‘ਤੇ) ਲੰਬ ਵੱਲ ਝੁਕਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਦੂਜੇ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਵੱਧ ਹੋਵੇਗੀ। ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੇ ਇਸ ਕਣ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਆਈਜ਼ੈਕ ਨਿਊਟਨ ਨੇ ਉਸਦੀ ਮਸ਼ਹੂਰ ਕਿਤਾਬ OPTICKS ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਅਤੇ ਇਸ ਕਿਤਾਬ ਦੀ ਜ਼ਬਰਦਸਤ ਲੋਕਪ੍ਰਿਯਤਾ ਕਾਰਨ, ਕਣ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਵਾਰ ਨਿਊਟਨ ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

1678 ਵਿੱਚ, ਡੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਕ੍ਰਿਸਟੀਆਨ ਹਾਈਗੰਸ ਨੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦਾ ਤਰੰਗ ਸਿਧਾਂਤ ਸਾਹਮਣੇ ਰੱਖਿਆ - ਇਹ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦਾ ਇਹੀ ਤਰੰਗ ਮਾਡਲ ਹੈ ਜਿਸ ਬਾਰੇ ਅਸੀਂ ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਅਸੀਂ ਦੇਖਾਂਗੇ, ਤਰੰਗ ਮਾਡਲ ਪਰਾਵਰਤਨ ਅਤੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੀਆਂ ਘਟਨਾਵਾਂ ਦੀ ਸੰਤੋਖਜਨਕ ਢੰਗ ਨਾਲ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰ ਸਕਦਾ ਸੀ; ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਸਨੇ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕੀਤੀ ਕਿ ਅਪਵਰਤਨ ‘ਤੇ ਜੇ ਤਰੰਗ ਲੰਬ ਵੱਲ ਝੁਕਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਦੂਜੇ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਘੱਟ ਹੋਵੇਗੀ। ਇਹ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੇ ਕਣ ਮਾਡਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤੀ ਗਈ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਦੇ ਵਿਰੁੱਧ ਹੈ। ਬਹੁਤ ਬਾਅਦ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੁਆਰਾ ਇਸ ਦੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਹੋਈ ਜਿੱਥੇ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਕਿ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਗਤੀ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ, ਜੋ ਤਰੰਗ ਮਾਡਲ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਦੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਕਰਦੀ ਹੈ; ਫੋਕੋ ਨੇ ਇਹ ਪ੍ਰਯੋਗ 1850 ਵਿੱਚ ਕੀਤਾ ਸੀ।

ਤਰੰਗ ਸਿਧਾਂਤ ਨੂੰ ਮੁੱਖ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਨਿਊਟਨ ਦੇ ਅਧਿਕਾਰ ਅਤੇ ਇਸ ਕਾਰਨ ਵੀ ਤੁਰੰਤ ਸਵੀਕਾਰ ਨਹੀਂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਕਿ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਨਿਰਵਾਯੂ ਦੁਆਰਾ ਯਾਤਰਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕਿ ਇੱਕ ਤਰੰਗ ਨੂੰ ਹਮੇਸ਼ਾ ਇੱਕ ਬਿੰਦੂ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਬਿੰਦੂ ਤੱਕ ਫੈਲਣ ਲਈ ਇੱਕ ਮਾਧਿਅਮ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਜਦੋਂ ਥਾਮਸ ਯੰਗ ਨੇ 1801 ਵਿੱਚ ਆਪਣਾ ਮਸ਼ਹੂਰ ਵਿਵਰਧ ਪ੍ਰਯੋਗ ਕੀਤਾ, ਤਾਂ ਇਹ ਦ੍ਰਿੜਤਾ ਨਾਲ ਸਥਾਪਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕਿ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਸੱਚਮੁੱਚ ਇੱਕ ਤਰੰਗ ਘਟਨਾ ਹੈ। ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਗੋਚਰ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਤਰੰਗ ਲੰਬਾਈ ਮਾਪੀ ਗਈ ਅਤੇ ਬਹੁਤ ਛੋਟੀ ਪਾਈ ਗਈ; ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, ਪੀਲੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਤਰੰਗ ਲੰਬਾਈ ਲਗਭਗ $0.6 \mu \mathrm{m}$ ਹੈ। ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਗੋਚਰ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਤਰੰਗ ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਛੋਟੇਪਣ (ਆਮ ਦਰਪਣਾਂ ਅਤੇ ਲੈਂਜ਼ਾਂ ਦੇ ਆਕਾਰਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ) ਕਾਰਨ, ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਨੂੰ ਲਗਭਗ ਸਿੱਧੀਆਂ ਰੇਖਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਯਾਤਰਾ ਕਰਦੇ ਮੰਨਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਰੇਖਾਗਣਿਤਿਕ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਕੀ ਦਾ ਖੇਤਰ ਹੈ, ਜਿਸ ਬਾਰੇ ਅਸੀਂ ਪਿਛਲੇ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਚਰਚਾ ਕੀਤੀ ਸੀ। ਦਰਅਸਲ, ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਕੀ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਕੋਈ ਤਰੰਗ ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਸੀਮਿਤਤਾ ਨੂੰ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਜ਼ਰਅੰਦਾਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਰੇਖਾਗਣਿਤਿਕ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਕੀ ਕਹਾਉਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇੱਕ ਕਿਰਨ ਨੂੰ ਤਰੰਗ ਲੰਬਾਈ ਸਿਫ਼ਰ ਵੱਲ ਝੁਕਣ ਦੀ ਸੀਮਾ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਦਾ ਮਾਰਗ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

1801 ਵਿੱਚ ਯੰਗ ਦੇ ਵਿਵਰਧ ਪ੍ਰਯੋਗ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਅਗਲੇ 40 ਸਾਲਾਂ ਜਾਂ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਲਈ, ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗਾਂ ਦੇ ਵਿਵਰਧ ਅਤੇ ਵਿਵਰਤਨ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਪ੍ਰਯੋਗ ਕੀਤੇ ਗਏ; ਇਨ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੀ ਸਿਰਫ਼ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੇ ਤਰੰਗ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਮੰਨ ਕੇ ਹੀ ਸੰਤੋਖਜਨਕ ਢੰਗ ਨਾਲ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਸੀ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਉਨੀਵੀਂ ਸਦੀ ਦੇ ਮੱਧ ਦੇ ਆਸ-ਪਾਸ, ਤਰੰਗ ਸਿਧਾਂਤ ਬਹੁਤ ਵਧੀਆ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਸਥਾਪਿਤ ਹੋਇਆ ਪ੍ਰਤੀਤ ਹੁੰਦਾ ਸੀ। ਇੱਕੋ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਮੁਸ਼ਕਲ ਇਹ ਸੀ ਕਿ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਸੋਚਿਆ ਜਾਂਦਾ ਸੀ ਕਿ ਇੱਕ ਤਰੰਗ ਨੂੰ ਇਸਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਲਈ ਇੱਕ ਮਾਧਿਅਮ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗਾਂ ਨਿਰਵਾਯੂ ਦੁਆਰਾ ਕਿਵੇਂ ਫੈਲ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਸਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਉਦੋਂ ਹੋਈ ਜਦੋਂ ਮੈਕਸਵੈਲ ਨੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦਾ ਆਪਣਾ ਮਸ਼ਹੂਰ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਸਿਧਾਂਤ ਸਾਹਮਣੇ ਰੱਖਿਆ। ਮੈਕਸਵੈਲ ਨੇ ਬਿਜਲੀ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕਤਾ ਦੇ ਨਿਯਮਾਂ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਸਮੀਕਰਨਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਸਮੂਹ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਸੀ ਅਤੇ ਇਨ੍ਹਾਂ ਸਮੀਕਰਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਉਸਨੇ ਉਹ ਤਰੰਗ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿਉਂਤਪਤ ਕੀਤਾ ਜਿਸ ਤੋਂ ਉਸਨੇ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗਾਂ* ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕੀਤੀ। ਤਰੰਗ ਸਮੀਕਰਨ ਤੋਂ, ਮੈਕਸਵੈਲ ਮੁਕਤ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗਾਂ ਦੀ ਗਤੀ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਸੀ ਅਤੇ ਉਸਨੇ ਪਾਇਆ ਕਿ ਸਿਧਾਂਤਿਕ ਮੁੱਲ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਦੇ ਮਾਪੇ ਗਏ ਮੁੱਲ ਦੇ ਬਹੁਤ ਨੇੜੇ ਸੀ। ਇਸ ਤੋਂ, ਉਸਨੇ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਰੱਖਿਆ ਕਿ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਇੱਕ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਮੈਕਸਵੈਲ ਅਨੁਸਾਰ, ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗਾਂ ਬਦਲਦੇ ਬਿਜਲਈ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ; ਬਦਲਦਾ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਸਮੇਂ ਅਤੇ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਬਦਲਦਾ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਸਮੇਂ ਅਤੇ ਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਬਿਜਲਈ ਖੇਤਰ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਬਦਲਦੇ ਬਿਜਲਈ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਨਿਰਵਾਯੂ ਵਿੱਚ ਵੀ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗਾਂ (ਜਾਂ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗਾਂ) ਦੇ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਦਾ ਨਤੀਜਾ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਪਹਿਲਾਂ ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਦੇ ਮੂਲ ਰੂਪਾਂਤਰਣ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ ਅਤੇ ਪਰਾਵਰਤਨ ਅਤੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੇ ਨਿਯਮ ਵਿਉਂਤਪਤ ਕਰਾਂਗੇ। ਭਾਗ 10.4 ਅਤੇ 10.5 ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਵਿਵਰਧ ਦੀ ਘਟਨਾ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ ਜੋ ਸੁਪਰਪੋਜੀਸ਼ਨ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ। ਭਾਗ 10.6 ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਵਿਵਰਤਨ ਦੀ ਘਟਨਾ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ ਜੋ ਹਾਈਗੰਸ-ਫ੍ਰੈਸਨਲ ਸਿਧਾਂਤ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਭਾਗ 10.7 ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਧਰੁਵੀਕਰਨ ਦੀ ਘਟਨਾ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ ਜੋ ਇਸ ਤੱਥ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ ਕਿ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਤਰੰਗਾਂ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗਾਂ ਹਨ।

• ਮੈਕਸਵੈਲ ਨੇ 1855 ਦੇ ਆਸ-ਪਾਸ ਵਿਦਿਅੁਤਚੁੰਬਕੀ ਤਰੰਗਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕੀਤੀ ਸੀ; ਇਹ ਬਹੁਤ ਬਾਅਦ (ਲਗਭਗ 1890) ਸੀ ਕਿ ਹੈਨਰਿਖ ਹਰਟਜ਼ ਨੇ ਲੈਬੋਰੇਟਰੀ ਵਿੱਚ ਰੇਡੀਓ ਤਰੰਗਾਂ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀਆਂ। ਜੇ.ਸੀ. ਬੋਸ ਅਤੇ ਜੀ. ਮਾਰਕੋਨੀ ਨੇ ਹਰਟਜ਼ੀਅਨ ਤਰੰਗਾਂ ਦੇ ਵਿਹਾਰਕ ਉਪਯੋਗ ਕੀਤੇ

10.2 ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ

ਅਸੀਂ ਪਹਿਲਾਂ ਇੱਕ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਨੂੰ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਾਂਗੇ: ਜਦੋਂ ਅਸੀਂ ਪਾਣੀ ਦੇ ਇੱਕ ਸ਼ਾਂਤ ਤਲਾਅ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਛੋਟਾ ਪੱਥਰ ਸੁੱਟਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੇ ਬਿੰਦੂ ਤੋਂ ਤਰੰਗਾਂ ਫੈਲ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਸਤਹ ‘ਤੇ ਹਰ ਬਿੰਦੂ ਸਮੇਂ ਨਾਲ ਕੰਬਣਾ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਵੀ ਪਲ, ਸਤਹ ਦੀ ਇੱਕ ਫੋਟੋ ਗੋਲਾਕਾਰ ਰਿੰਗਾਂ ਦਿਖਾਏਗੀ ਜਿਸ ‘ਤੇ ਵਿਗਾੜ ਅਧਿਕਤਮ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਸਪੱਸ਼ਟ ਹੈ ਕਿ ਅਜਿਹੇ ਚੱਕਰ ‘ਤੇ ਸਾਰੇ ਬਿੰਦੂ ਇੱਕੋ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਕੰਬ ਰਹੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਇੱਕੋ ਦੂਰੀ ‘ਤੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਬਿੰਦੂਆਂ ਦਾ ਅਜਿਹਾ ਟਿਕਾਣਾ, ਜੋ ਇੱਕੋ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਕੰਬਦਾ ਹੈ, ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਕਹਾਉਂਦਾ ਹੈ; ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਇੱਕ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਨੂੰ ਸਥਿਰ ਪੜਾਅ ਦੀ ਸਤਹ ਵਜੋਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਸ ਗਤੀ ਨਾਲ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਵੱਲ ਚਲਦਾ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਤਰੰਗ ਦੀ ਗਤੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਤਰੰਗ ਦੀ ਊਰਜਾ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੇ ਲੰਬ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਯਾਤਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 10.1 (a) ਇੱਕ ਬਿੰਦੂ ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਨਿਕਲਦੀ ਇੱਕ ਵਿਚਲਦੀ ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗ। ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਗੋਲਾਕਾਰ ਹਨ।

ਚਿੱਤਰ 10.1 (b) ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਵੱਡੀ ਦੂਰੀ ‘ਤੇ, ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗ ਦੇ ਇੱਕ ਛੋਟੇ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਦੁਆਰਾ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਜੇਕਰ ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਇੱਕ ਬਿੰਦੂ ਸਰੋਤ ਹੈ ਜੋ ਸਾਰੀਆਂ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਇਕਸਾਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਤਰੰਗਾਂ ਛੱਡਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਉਹਨਾਂ ਬਿੰਦੂਆਂ ਦਾ ਟਿਕਾਣਾ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਆਯਾਮ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇੱਕੋ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਕੰਬਦੇ ਹਨ, ਗੋਲੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 10.1(a) ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਸਰੋਤ ਤੋਂ ਵੱਡੀ ਦੂਰੀ ‘ਤੇ, ਗੋਲੇ ਦੇ ਇੱਕ ਛੋਟੇ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਮੰਨਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਹੁੰਦੀ ਹੈ [ਚਿੱਤਰ 10.1(b)]।

ਹੁਣ, ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ $t=0$ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਜਾਣਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਸਾਨੂੰ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸਮੇਂ $\tau$ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਅਨਿਵਾਰੀ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਰੇਖਾਗਣਿਤਿਕ ਰਚਨਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿਸੇ ਵੀ ਸਮੇਂ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ, ਸਾਨੂੰ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸਮੇਂ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਆਓ ਇੱਕ ਵਿਚਲਦੀ ਤਰੰਗ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੀਏ ਅਤੇ ਮੰਨ ਲਓ ਕਿ $\mathrm{F_1} \mathrm{~F_2}$ $t=0$ ‘ਤੇ ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੇ ਇੱਕ ਹਿੱਸੇ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 10.2)। ਹੁਣ, ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਅਨੁਸਾਰ, ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਹਰ ਬਿੰਦੂ ਇੱਕ ਦੁਜ਼ਰੀ ਵਿਗਾੜ ਦਾ ਸਰੋਤ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹਨਾਂ ਬਿੰਦੂਆਂ ਤੋਂ ਨਿਕਲਣ ਵਾਲੀਆਂ ਤਰੰਗਿਕਾਵਾਂ ਤਰੰਗ ਦੀ ਗਤੀ ਨਾਲ ਸਾਰੀਆਂ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਤੋਂ ਨਿਕਲਣ ਵਾਲੀਆਂ ਇਹਨਾਂ ਤਰੰਗਿਕਾਵਾਂ ਨੂੰ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਦੁਜ਼ਰੀ ਤਰੰਗਿਕਾਵਾਂ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਇਹਨਾਂ ਸਾਰੇ ਗੋਲਿਆਂ ਲਈ ਇੱਕ ਆਮ ਸਪਰਸ਼ ਰੇਖਾ ਖਿੱਚਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਅਸੀਂ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸਮੇਂ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੀ ਨਵੀਂ ਸਥਿਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ।

ਚਿੱਤਰ 10.2 $\mathrm{F_1} \mathrm{~F_2}$ $t=0$ ‘ਤੇ ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ($\mathrm{O}$ ਨੂੰ ਕੇਂਦਰ ਵਜੋਂ) ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। $F_{1} F_{2}$ ਤੋਂ ਨਿਕਲਣ ਵਾਲੀਆਂ ਦੁਜ਼ਰੀ ਤਰੰਗਿਕਾਵਾਂ ਦਾ ਲਿਫਾਫਾ ਅੱਗੇ ਵੱਲ ਵਧਦੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ $G_{1} G_{2}$ ਨੂੰ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਪਿਛਲੀ ਤਰੰਗ $\mathrm{D_1} \mathrm{D_2}$ ਮੌਜੂਦ ਨਹੀਂ ਹੈ।

ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ $t=\tau$ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨਾ ਚਾਹੁੰਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਅਸੀਂ ਗੋਲਾਕਾਰ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ‘ਤੇ ਹਰ ਬਿੰਦੂ ਤੋਂ $v \tau$ ਦੇ ਅਰਧ ਵਿਆਸ ਵਾਲੇ ਗੋਲੇ ਖਿੱਚਦੇ ਹਾਂ ਜਿੱਥੇ $v$ ਮਾਧਿਅਮ ਵਿੱਚ ਤਰੰਗਾਂ ਦੀ ਗਤੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਹੁਣ ਇਹਨਾਂ ਸਾਰੇ ਗੋਲਿਆਂ ਲਈ ਇੱਕ ਆਮ ਸਪਰਸ਼ ਰੇਖਾ ਖਿੱਚਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਅਸੀਂ $t=\tau$ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੀ ਨਵੀਂ ਸਥਿਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ। ਚਿੱਤਰ 10.2 ਵਿੱਚ $\mathrm{G_1} \mathrm{G_2}$ ਵਜੋਂ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਨਵਾਂ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੁਬਾਰਾ ਗੋਲਾਕਾਰ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਕੇਂਦਰ ਬਿੰਦੂ $\mathrm{O}$ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 10.3 ਸੱਜੇ ਵੱਲ ਫੈਲ ਰਹੀ ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਲਈ ਹਾਈਗੰਸ ਦੀ ਰੇਖਾਗਣਿਤਿਕ ਰਚਨਾ। $\mathrm{F_1} \mathrm{~F_2}$ $t=0$ ‘ਤੇ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਹੈ ਅਤੇ $\mathrm{G_1} \mathrm{G_2}$ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸਮੇਂ $\tau$ ‘ਤੇ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਹੈ। ਰੇਖਾਵਾਂ $\mathrm{A_1} \mathrm{~A_2}$, $\mathrm{B_1} \mathrm{~B_2} \ldots$ ਆਦਿ, ਦੋਵਾਂ $\mathrm{F_1} \mathrm{~F_2}$ ਅਤੇ $\mathrm{G_1} \mathrm{G_2}$ ਲਈ ਲੰਬ ਹਨ ਅਤੇ ਕਿਰਨਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ।

ਉਪਰੋਕਤ ਮਾਡਲ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕਮੀ ਹੈ: ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਇੱਕ ਪਿਛਲੀ ਤਰੰਗ ਵੀ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਚਿੱਤਰ 10.2 ਵਿੱਚ $\mathrm{D_1} \mathrm{D_2}$ ਵਜੋਂ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਹਾਈਗੰਸ ਨੇ ਦਲੀਲ ਦਿੱਤੀ ਕਿ ਦੁਜ਼ਰੀ ਤਰੰਗਿਕਾਵਾਂ ਦਾ ਆਯਾਮ ਅਗਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਅਧਿਕਤਮ ਅਤੇ ਪਿਛਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਸਿਫ਼ਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ; ਇਸ ਅਡਹਾਕ ਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਬਣਾ ਕੇ, ਹਾਈਗੰਸ ਪਿਛਲੀ ਤਰੰਗ ਦੀ ਗੈਰ-ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕਰ ਸਕਦਾ ਸੀ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਹ ਅਡਹਾਕ ਧਾਰਨਾ ਸੰਤੋਖਜਨਕ ਨਹੀਂ ਹੈ ਅਤੇ ਪਿਛਲੀ ਤਰੰਗ ਦੀ ਗੈਰ-ਮੌਜੂਦਗੀ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਕਠੋਰ ਤਰੰਗ ਸਿਧਾਂਤ ਤੋਂ ਜਾਇਜ਼ ਹੈ।

ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਅਸੀਂ ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਿਸੇ ਮਾਧਿਅਮ ਦੁਆਰਾ ਫੈਲ ਰਹੀ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਲਈ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਲਈ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ (ਚਿੱਤਰ 10.3)।

10.3 ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗਾਂ ਦਾ ਅਪਵਰਤਨ ਅਤੇ ਪਰਾਵਰਤਨ

10.3.1 ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਦਾ ਅਪਵਰਤਨ

ਅਸੀਂ ਹੁਣ ਹਾਈਗੰਸ ਸਿਧਾਂਤ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੇ ਨਿਯਮ ਵਿਉਂਤਪਤ ਕਰਾਂਗੇ। ਮੰਨ ਲਓ $\mathrm{PP}^{\prime}$ ਮਾਧਿਅਮ 1 ਅਤੇ ਮਾਧਿਅਮ 2 ਨੂੰ ਵੱਖ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਸਤਹ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 10.4 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਮੰਨ ਲਓ $v_{1}$ ਅਤੇ $v_{2}$ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਮਾਧਿਅਮ 1 ਅਤੇ ਮਾਧਿਅਮ 2 ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਅਸੀਂ ਮੰਨਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗਫਰੰਟ $\mathrm{AB}$ ਦਿਸ਼ਾ $\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{A}$ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਰਿਹਾ ਹੈ ਜੋ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਏ ਅਨੁਸਾਰ ਕੋਣ $i$ ‘ਤੇ ਇੰਟਰਫੇਸ ‘ਤੇ ਆਪਾਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਮੰਨ ਲਓ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦੁਆਰਾ ਦੂਰੀ BC ਤੈਅ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਲੱਗਿਆ ਸਮਾਂ $\tau$ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ,

$B C=v _{1} \tau$

ਚਿੱਤਰ 10.4 ਇੱਕ ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ $\mathrm{AB}$ ਕੋਣ $i$ ‘ਤੇ ਮਾਧਿਅਮ 1 ਅਤੇ ਮਾਧਿਅਮ 2 ਨੂੰ ਵੱਖ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਸਤਹ $\mathrm{PP}^{\prime}$ ‘ਤੇ ਆਪਾਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸਮਤਲ ਤਰੰਗ ਅਪਵਰਤਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਤੋਂ ਗੁਜ਼ਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ $\mathrm{CE}$ ਅਪਵਰਤਿਤ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਚਿੱਤਰ $v_{2}<v_{1}$ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ ਤਾਂ ਕਿ ਅਪਵਰਤਿਤ ਤਰੰਗਾਂ ਲੰਬ ਵੱਲ ਝੁਕ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।

ਕ੍ਰਿਸਟੀਆਨ ਹਾਈਗੰਸ (1629 – 1695) ਡੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ, ਖਗੋਲ ਵਿਗਿਆਨੀ, ਗਣਿਤ-ਸ਼ਾਸਤਰੀ ਅਤੇ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੇ ਤਰੰਗ ਸਿਧਾਂਤ ਦੇ ਬਾਨੀ। ਉਸਦੀ ਕਿਤਾਬ, ਟ੍ਰੀਟਾਈਜ਼ ਆਨ ਲਾਈਟ, ਅੱਜ ਵੀ ਮਨਮੋਹਕ ਪੜ੍ਹਨ ਯੋਗ ਹੈ। ਉਸਨੇ ਇਸ ਕਾਰਜ ਵਿੱਚ ਪਰਾਵਰਤਨ ਅਤੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਖਣਿਜ ਕੈਲਸਾਈਟ ਦੁਆਰਾ ਦਿਖਾਏ ਗਏ ਦੋਹਰੇ ਅਪਵਰਤਨ ਦੀ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ। ਉਹ ਗੋਲਾਕਾਰ ਅਤੇ ਸਧਾਰਨ ਹਾਰਮੋਨਿਕ ਗਤੀ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਪਹਿਲਾ ਵਿਅਕਤੀ ਸੀ ਅਤੇ ਉਸਨੇ ਬਿਹਤਰ ਘੜੀਆਂ ਅਤੇ ਦੂਰਬੀਨਾਂ ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਨਿਰਮਾਣ ਕੀਤਾ। ਉਸਨੇ ਸ਼ਨੀ ਦੇ ਰਿੰਗਾਂ ਦੀ ਅਸਲੀ ਰੇਖਾਗਣਿਤੀ ਦੀ ਖੋਜ ਕੀਤੀ।

ਅਪਵਰਤਿਤ ਤਰੰਗਫਰੰਟ ਦਾ ਆਕਾਰ