प्रकाश के अपवर्तन को पकड़ो! चार सुइयाँ उजागर करती हैं प्रकाश की राह (क्या तुम ट्रिक फोटो का भेद जान सकते हो?)

मैं हूँ कुवाको केन, आपका साइंस ट्रेनर। हर दिन एक नया प्रयोग!

क्या आपने कभी देखा है कि पानी में डाली गई स्ट्रॉ (पाइप) मुड़ी हुई दिखती है, या पूल का तल असल से ज़्यादा उथला (कम गहरा) लगता है? ये सभी रहस्यमयी अनुभव आपने भी किए होंगे! ये सब प्रकाश के ‘अपवर्तन’ (Refraction), यानी प्रकाश के मुड़ने के कारण होता है।

लेकिन ‘प्रकाश मुड़ता है’ यह कहना आसान है, पर आँखों से न दिखने वाले प्रकाश के रास्ते को कल्पना करना मुश्किल है। किताबों में बने रेखाचित्रों से छात्रों को बात पूरी तरह समझ नहीं आती। इसलिए, आज मैं आपको एक ज़बरदस्त प्रयोग बताने जा रहा हूँ, जिससे आप आँखों से न दिखने वाले प्रकाश के रास्ते को ‘पकड़’ सकते हैं!

इसके लिए हम विज्ञान प्रयोगशाला में इस्तेमाल होने वाला परिचित ‘ग्लास ब्लॉक’ (कांच का गुटका) उपयोग करेंगे। मगर, एक ‘आम घरेलू चीज़’ को इसमें थोड़ा सा जोड़ देने से, छात्रों की ‘अरे वाह!’ वाली प्रतिक्रिया दोगुनी हो जाएगी। वह सीक्रेट हथियार है आपकी सिलाई के डिब्बे में रखी हुई ‘हेड पिन’ (सिलाई वाली पिन)!

अगर आपके मन में आया, “अरे, क्यों?”, तो बहुत बढ़िया! आज के प्रयोग से हम यह रहस्य खोलेंगे कि प्रकाश क्यों मुड़ता है, और ऐसी सिर और गर्दन अलग होने वाली जादुई तस्वीरें (ट्रिक फ़ोटोज़) कैसे खींची जा सकती हैं।

頭と首が分かれた！プールで体が分かれる驚きのトリック写真！（光の屈折）

(वैसे, यह शानदार और प्रभावी प्रयोग मेरे सहयोगी एस. टीचर ने सिखाया, जिससे मेरी अपनी समझ और गहरी हुई। कमाल का प्रयोग है यह!)

ज़रूरी सामग्री (क्या-क्या चाहिए)

• ग्लास ब्लॉक (आयताकार): छात्रों की संख्या या समूह के अनुसार।
• ड्राइंग पेपर (A4 साइज़ के आस-पास): सफेद रंग का हो तो प्रकाश का रास्ता साफ़ दिखेगा।
• हेड पिन (सिलाई वाली पिन): 4 पिन × छात्रों की संख्या या समूह के अनुसार (कुछ अतिरिक्त पिन भी रखें)।
• प्रकाश स्रोत उपकरण (Light Source Device): लेज़र पॉइंटर का भी इस्तेमाल हो सकता है, लेकिन वह उपकरण सबसे अच्छा है जो प्रकाश के रास्ते को एक रेखा (Line) के रूप में दिखा सके।
• पेंसिल, रूलर (पैमाना)
• (अगर हो सके तो) ब्लैकआउट कर्टेन (मोटे परदे): कक्षा को अँधेरा करने से प्रकाश का रास्ता बहुत स्पष्ट दिखाई देता है।

प्रयोग विधि: प्रकाश के रास्ते को ‘दृश्य’ बनाना

छात्र इस प्रयोग को खुद से (स्वाभाविक रूप से) करें, इसके लिए नीचे दिए गए चरणों का पालन करें। प्रयोग के लिए कार्यपत्रक (वर्कशीट) यहाँ से डाउनलोड किया जा सकता है।

प्रकाश के अपवर्तन की वर्कशीट (PDF)

चूँकि काम थोड़ा बारीकी का है, इसलिए पहले वीडियो में देखना भी अनुशंसित (Recommended) है।

1. हेड पिन से ‘प्रकाश के रास्ते’ का पीछा करें

सबसे पहले, ड्राइंग पेपर पर ग्लास ब्लॉक रखें और पेंसिल से उसकी आकृति को ट्रेस करें। इसके बाद, ग्लास ब्लॉक को हटा दें और पेपर पर किसी उचित जगह (काले बिंदु) पर, दो हेड पिन लगाएँ। ये पिन ‘प्रकाश स्रोत’ (वह चीज़ जिसे हम देखना चाहते हैं) का काम करेंगी।

ग्लास ब्लॉक को वापस उसकी जगह पर रखें और ग्लास के किनारे से, अभी लगाई गई दोनों पिनों को झाँक कर देखें।

यह सबसे ज़रूरी चरण है! अपनी आँखों की सीध (Line of Sight) को तब तक खिसकाएँ जब तक कि आपको ग्लास के पार देखने पर, ये दोनों पिनें ‘एक के ऊपर एक, यानी एक ही पिन’ न दिखाई दें।

जब वे एक के ऊपर एक दिखने लगें, तो उस ‘नज़र की सीध’ की सीध में, तीसरी हेड पिन लगाएँ। (इसे आगे की ओर, ग्लास के पास लगाएँ)

अंत में, अपनी नज़र की सीध को बनाए रखते हुए, चौथी पिन को, तीसरी पिन से भी और आगे (आपकी तरफ़) लगाएँ। अब, आपकी आँख (चौथी और तीसरी पिन) और ग्लास के पार दिखने वाली छवि (दूसरी और पहली पिन) एक सीधी रेखा में हैं!

2. रास्ते को जोड़कर ‘अपवर्तन’ की पुष्टि करें!

अब, धीरे से ग्लास ब्लॉक और चारों हेड पिन को हटा दें। ड्राइंग पेपर पर, पिनों के चार छेद रह गए होंगे।

सबसे पहले, पीछे के दो बिंदुओं (पहली और दूसरी पिन) को रूलर से मिलाएँ। यह वह ‘प्रकाश है जो स्रोत से ग्लास की ओर जा रहा है’। इसके बाद, आगे के दो बिंदुओं (तीसरी और चौथी पिन) को मिलाएँ। यह वह ‘प्रकाश है जो ग्लास से आपकी आँख की ओर आ रहा है’। अंत में, ग्लास की सीमा के अंदर, दोनों रेखाओं को आपस में मिला दें।

क्या हुआ? क्या प्रकाश का रास्ता, ग्लास में घुसते और बाहर निकलते समय ‘कोने पर मुड़ता’ हुआ नहीं दिख रहा? यही वह क्षण है, जब आपने आँखों से न दिखने वाले ‘प्रकाश के अपवर्तन’ को, हेड पिन की मदद से पकड़ लिया है!

3. उत्तर की जाँच: प्रकाश के रास्ते को रोशन करें

प्रयोग का अंतिम चरण है। कक्षा में थोड़ा अँधेरा करें, और प्रकाश स्रोत उपकरण (लेज़र आदि) का उपयोग करके, इस बार हेड पिनों से बनाए गए रास्ते के ‘उल्टा’ (Reverse) मार्ग (चौथी → तीसरी पिन की ओर) में प्रकाश डालें।

प्रकाश ग्लास से गुज़रने के बाद, आपके द्वारा लगाई गई पहली और दूसरी पिन के छेदों की ओर ही जाएगा। जब आपके द्वारा खींची गई रेखा, प्रकाश के वास्तविक मार्ग से मेल खाएगी, तो छात्रों के मुँह से यकीनन “अरे वाह! यह तो सच है!” की आवाज़ निकलेगी।

ट्रिक का खुलासा! प्रकाश क्यों मुड़ता है?

प्रकाश क्यों मुड़ता है (अपवर्तित होता है)? इसकी वजह यह है कि प्रकाश की ‘गति’ (Speed) हवा, और ग्लास (या पानी) में अलग-अलग होती है।

प्रकाश हवा की तुलना में ग्लास के अंदर धीमी गति से चलता है। जब सीधी जा रही प्रकाश की किरण तिरछी होकर ग्लास में घुसती है, तो जो हिस्सा पहले अंदर जाता है उस पर ‘ब्रेक’ लग जाता है, जबकि पीछे वाला हिस्सा अभी भी तेज़ गति पर रहता है…। इस ‘गति के अंतर’ के कारण, प्रकाश की दिशा ज़ोर से मोड़ दी जाती है।

अब तक, शुरुआती ट्रिक फ़ोटो का रहस्य भी खुल जाना चाहिए!

वह ‘सिर और गर्दन अलग होने वाली’ फ़ोटो भी इसी सिद्धांत पर आधारित है। पानी के टैंक (ग्लास और पानी) और हवा, ये ऐसे माध्यम हैं जहाँ प्रकाश की गति अलग-अलग है, इसलिए गर्दन से निकलने वाला प्रकाश ‘मुड़कर’ हमारी आँखों तक पहुँचता है।

लेकिन हमारा दिमाग़ बहुत सीधा है; वह यह नहीं मानता कि प्रकाश मुड़कर आया है। वह मानता है कि “प्रकाश हमेशा सीधी रेखा में चलता है।” नतीजतन, दिमाग़ यह ‘ग़लतफ़हमी’ कर लेता है कि गर्दन, प्रकाश के मुड़कर आने वाली दिशा के ‘सीधी रेखा के विस्तार’ (Extension) में मौजूद है।

इसलिए, गर्दन उस जगह से ‘अलग जगह’ पर दिख रही थी जहाँ वह वास्तव में थी। हेड पिन वाला प्रयोग, दिमाग़ की इस ‘ग़लतफ़हमी’ और ‘प्रकाश के असली रास्ते’ दोनों को समझाने का एक शानदार तरीका है।

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