શરૂઆતમાં સમાંતર નળાકાર કિરણપુંજ $\mu(I) = \mu_0 + \mu_2I$ વક્રીભવનાંક ધરાવતા માધ્યમમાં ગતિ કરે છે,જ્યાં $\mu_0$ અને $\mu_2$ ધન અચળાંકો છે અને $I$ એ પ્રકાશના કિરણપુંજની તીવ્રતા છે. કિરણપુંજની તીવ્રતા ત્રિજ્યા વધવાની સાથે ઘટે છે. જ્યારે કિરણપુંજ માધ્યમમાં પ્રવેશ કરે છે,ત્યારે તે:

જો પ્રથમ માધ્યમમાં પ્રકાશનો વેગ $v_1$ હોય અને બીજા માધ્યમમાં વેગ $v_2$ હોય,તો પ્રથમ માધ્યમની સાપેક્ષે બીજા માધ્યમનો વક્રીભવનાંક કેટલો થશે?

પ્રવાહી ધરાવતું બીકર ટેબલ પર મૂકવામાં આવે છે,જે માઇક્રોસ્કોપની નીચે છે જેને ઊભી સ્કેલ પર ખસેડી શકાય છે. જ્યારે સ્કેલ પરનું રીડિંગ $a$ હોય ત્યારે માઇક્રોસ્કોપને પ્રવાહીમાંથી ટેબલ પરના નિશાન પર ફોકસ કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ તેને પ્રવાહીની ઉપરની સપાટી પર ફોકસ કરવામાં આવે છે અને રીડિંગ $b$ મળે છે. વધુ પ્રવાહી ઉમેરવામાં આવે છે અને અવલોકનોનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવે છે; અનુરૂપ રીડિંગ્સ $c$ અને $d$ છે. પ્રવાહીનો વક્રીભવનાંક કેટલો હશે?

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?

એક માધ્યમ $\sin i$ અને $\sin r$ વચ્ચેનો સંબંધ આલેખમાં દર્શાવ્યા મુજબ દર્શાવે છે. જો માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ $nc$ હોય,તો $n$ નું મૂલ્ય કેટલું થાય?

કાચ અને પાણીનો હવાની સાપેક્ષે વક્રીભવનાંક અનુક્રમે $3/2$ અને $4/3$ છે. તો કાચનો પાણીની સાપેક્ષે વક્રીભવનાંક કેટલો થાય?