छाते का कवर बना जादुई धागा? एक पल में समझें ऑप्टिकल फ़ाइबर का रहस्य और पूर्ण आंतरिक परावर्तन प्रयोग
नमस्ते, मैं केन कुवाको हूँ, आपका साइंस ट्रेनर। मेरे लिए हर दिन एक नया प्रयोग है।
पिछली बार हमने छाते वाली थैली (umbrella bag) का उपयोग करके यह सीखा था कि आसमान नीला और सूर्यास्त लाल क्यों होता है। आज चलिए आधुनिक दुनिया की रीढ़ माने जाने वाले विशाल बुनियादी ढांचे, यानी ऑप्टिकल फाइबर (Optical Fiber) के रहस्य को सुलझाते हैं!
ऑप्टिकल फाइबर आखिर क्या है?
जब आप ऑप्टिकल फाइबर का नाम सुनते हैं, तो आपके दिमाग में क्या आता है? जब मैं क्लास में छात्रों से पूछता हूँ, तो वे अक्सर उलझन में पड़ जाते हैं। यह स्वाभाविक है, क्योंकि यह तकनीक हमारी नज़रों से छिपी होती है। लेकिन जब मैं उन्हें असलियत में यह दिखाता हूँ कि इसके एक सिरे से रोशनी डालने पर दूसरा सिरा चमक उठता है, तो उनके चेहरे खिल जाते हैं।
वे चिल्ला उठते हैं, अरे! यह तो बिल्कुल क्रिसमस ट्री वाली चमकती लाइटों जैसा है!
जी हाँ, आजकल सजावट के लिए यह बहुत आम हो गया है। लेकिन इसकी असली ताकत सिर्फ खूबसूरती में नहीं है। यह हमारे जीवन की लाइफलाइन है, जिससे हाई-स्पीड इंटरनेट चलता है और डॉक्टर एंडोस्कोपी (पेट की जांच) के लिए शरीर के अंदर देखते हैं। इसका राज छिपा है एक अद्भुत घटना में, जिसे पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) कहते हैं—यानी रोशनी को बिना एक बूंद बाहर निकले पूरी तरह कैद कर लेना।
चलिए, इस वैज्ञानिक जादू को घर पर ही छाते की थैली से दोहराते हैं!
विज्ञान की रेसिपी: घर पर बनाएं ऑप्टिकल फाइबर!
सामग्री:
- एक मोटा स्ट्रॉ या छाते वाली थैली (जितना पारदर्शी हो उतना अच्छा)
- साबुन (लिक्विड हैंडवाश बेहतर है, पर बर्तन धोने का साबुन या बाथ साल्ट भी चलेगा)
- पानी
- LED लाइट
- लेजर पॉइंटर (आज के प्रयोग का असली हीरो!)
तरीका:
१. थैली को पानी से भर लें। अब इसमें साबुन की बिल्कुल मामूली मात्रा घोलें। याद रखें, सिर्फ १ से ३ बूंद! ज्यादा साबुन डालने से प्रयोग खराब हो सकता है। धीरे-धीरे एडजस्ट करना ही एक वैज्ञानिक की पहचान है।
हम साबुन क्यों डालते हैं? ताकि पानी में साबुन के नन्हे कण (Colloidal particles) तैरने लगें। जब हम इस पर लेजर मारते हैं, तो रोशनी इन कणों से टकराकर बिखरती है। इसे टिंडल प्रभाव (Tyndall effect) कहते हैं, और इसी की वजह से हमें रोशनी का रास्ता साफ दिखाई देता है।
२. कमरे में अंधेरा कर दें। अब असली मजा शुरू होगा।
३. थैली के एक सिरे से लेजर की रोशनी डालें।
इस वीडियो को देखें:
जब आप स्ट्रॉ या थैली के कोने से लेजर मारते हैं, तो रोशनी बाहर निकलने के बजाय दीवारों से टकराकर बार-बार अंदर ही उछलती है और दूसरे सिरे तक पहुँच जाती है। इससे पूरा स्ट्रॉ किसी कीमती लाल रत्न की तरह चमकने लगता है।
ध्यान दें! अगर साबुन का घोल बहुत गाढ़ा हो गया, तो रोशनी बीच में ही रुक जाएगी। इसकी हल्की मात्रा ही सफलता की कुंजी है।
अब असल चुनौती! लेजर डालने के कोण (Angle) को धीरे-धीरे बदलें।
जब आप रोशनी को एक खास तिरछे कोण पर मारेंगे, तो आप देखेंगे कि रोशनी अचानक बाहर निकलना बंद कर देती है और थैली के अंदर ही ज़िग-ज़ैग तरीके से आगे बढ़ने लगती है।
यही वह पल है जब पूर्ण आंतरिक परावर्तन का जादू होता है!
जब रोशनी पानी से हवा में बाहर निकलने की कोशिश करती है और कोण बहुत कम होता है, तो पानी और हवा के बीच की सतह एक आईने की तरह काम करने लगती है। असली ऑप्टिकल फाइबर इसी तरह डिजाइन किए जाते हैं ताकि वे मीलों दूर तक बिना जानकारी खोए रोशनी पहुँचा सकें।
अगर कोण सीधा होगा, तो रोशनी दीवार को पार कर बाहर निकल जाएगी, जिसे अपवर्तन (Refraction) कहते हैं।
अनुभव से सीखना ही असली विज्ञान है
किताबों में फॉर्मूले पढ़ने से पहले, रोशनी को अपनी उंगलियों पर नचाने के इस अहसास को महसूस करें। जब आप खुद अपनी आँखों से चमत्कार होते देखते हैं, तभी फिजिक्स के प्रति आपकी रुचि जागती है।
प्रयोग के लिए पूरी तरह पारदर्शी थैली का ही उपयोग करें। अगर आप इसे बड़े स्तर पर करना चाहते हैं, तो थोक विक्रेताओं से लंबी थैलियां ले सकते हैं।
इस विषय को गहराई से समझने के लिए, मेरा यह वीडियो लेक्चर जरूर देखें जहाँ मैंने इसके वैज्ञानिक पहलुओं को समझाया है।
हीरा इतना क्यों चमकता है? पानी के अंदर से आसमान साफ क्यों नहीं दिखता? इन सब सवालों के जवाब इसी पूर्ण आंतरिक परावर्तन में छिपे हैं। विज्ञान की नज़र से दुनिया को देखना शुरू करें!
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