10.3-Refraction of Light Through a Prism

10.3-Refraction of Light Through a Prism Important Formulae

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The phenomenon of refraction can be observed when light passes through a prism. A prism is a transparent optical element with flat, polished surfaces that refract light. It is typically made of glass or plastic and has a specific geometric shape, usually a triangular one.

Structure of a Prism

A prism has several important components:

  • Base: The bottom surface of the prism that supports it.
  • Apex: The top point of the prism where the two triangular faces meet.
  • Refracting Surfaces: The two surfaces of the prism that light passes through. These surfaces are inclined at an angle to each other, known as the angle of the prism (A).
Refraction of Light in a Prism

When light enters a prism, it undergoes refraction at both the first and second surfaces:

  • First Refraction: As light travels from air (a less dense medium) into the prism (a denser medium), it slows down and bends towards the normal. This bending causes the light ray to change direction.
  • Second Refraction: When the light exits the prism back into air, it speeds up and bends away from the normal, leading to a second change in direction.
Dispersion of Light

One of the most important phenomena observed with prisms is the dispersion of light. When white light passes through a prism, it is separated into its constituent colors, creating a spectrum. This occurs because different colors of light have different wavelengths, and they refract at different angles:

  • Red Light: Has the longest wavelength and is refracted the least.
  • Violet Light: Has the shortest wavelength and is refracted the most.

The sequence of colors observed from red to violet is commonly referred to as the "VIBGYOR" spectrum, which includes:

  • V - Violet
  • I - Indigo
  • B - Blue
  • G - Green
  • Y - Yellow
  • O - Orange
  • R - Red
Angle of Deviation

The angle of deviation (D) is the angle between the incident ray and the emergent ray as it exits the prism. It depends on the angle of the prism (A) and the refractive index of the material. The relationship can be expressed as:

D = i + e - A

  • i: Angle of incidence.
  • e: Angle of emergence.
  • A: Angle of the prism.
Applications of Prisms

Prisms have various applications in optical devices and science:

  • Spectroscopy: Prisms are used to separate light into its component colors for analysis in spectroscopy, aiding in understanding the composition of light sources.
  • Optical Instruments: They are integral components in instruments like binoculars and telescopes to redirect light paths and enhance image clarity.
  • Prism Glasses: Used in vision correction, prisms can help individuals with binocular vision problems by altering the direction of light entering the eye.
Conclusion of Light Behavior

The study of light refraction through a prism illustrates essential principles of optics, including the behavior of light when transitioning between media and the phenomenon of color dispersion. Understanding these concepts is vital for applications in various fields, including physics, engineering, and medicine.


This is a conceptual animation of the dispersion of light as it travels through a triangular prism.
Lucas Vieira, Public domain, via Wikimedia Commons

10.3-प्रिज़्म के माध्यम से प्रकाश का अपवर्तन

प्रिज़्म के माध्यम से प्रकाश के अपवर्तन को समझने के लिए हमें पहले यह समझना होगा कि अपवर्तन क्या है। जब कोई प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करती है, तो उसकी गति में बदलाव होता है, जिससे उसकी दिशा में भी बदलाव आता है। इस घटना को अपवर्तन कहा जाता है। जब प्रकाश प्रिज़्म से गुजरता है, तो यह विभिन्न रंगों में बंट जाता है, जो हमें इन्द्रधनुष के रूप में दिखाई देता है।

प्रिज़्म के माध्यम से प्रकाश का अपवर्तन

जब एक पराबैंगनी (visible) प्रकाश की किरण किसी त्रिकोणीय प्रिज़्म से गुजरती है, तो प्रकाश की गति में परिवर्तन होता है और उसकी दिशा भी बदल जाती है। यह अपवर्तन की प्रक्रिया दो कारणों से होती है: प्रकाश का वेग और प्रिज़्म का अपवर्तनांक।

प्रिज़्म के साथ अपवर्तन

जब कोई प्रकाश की किरण प्रिज़्म में प्रवेश करती है, तो सबसे पहले वह एक सतह से अपवर्तित होती है और फिर दूसरी सतह से बाहर निकलने पर पुनः अपवर्तित होती है। यह प्रक्रिया रंगों के पृथक्करण (dispersion) का कारण बनती है।

प्रिज़्म के माध्यम से प्रकाश के अपवर्तन का एक महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि यह सफेद प्रकाश के विभिन्न रंगों को अलग-अलग अपवर्तित करता है। यह घटना तब स्पष्ट होती है जब सफेद प्रकाश को प्रिज़्म से निकाला जाता है, और हमें इन्द्रधनुष (spectrum) के विभिन्न रंग दिखाई देते हैं। यह रंग होते हैं: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, इंडिगो, और बैंगनी (VIBGYOR)।

अपवर्तन का कानून

अपवर्तन की प्रक्रिया को समझने के लिए हमें स्नेल का नियम (Snell's Law) का उपयोग करना होता है। इस नियम के अनुसार, किसी भी दो माध्यमों के बीच अपवर्तन का संबंध इन दोनों माध्यमों के अपवर्तनांकों (refractive indices) और प्रकाश की किरण के कोण से होता है। स्नेल का नियम इस प्रकार है:

यदि $\theta_1$ कोण है, जो कि प्रकाश की किरण और प्रिज़्म की सतह के बीच बनता है, और $\theta_2$ वह कोण है जो अपवर्तित किरण और प्रिज़्म की सतह के बीच बनता है, तो:

$$ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 $$

यहां $n_1$ और $n_2$ दो माध्यमों के अपवर्तनांक हैं, जहां $n_1$ प्रिज़्म का अपवर्तनांक और $n_2$ वायु का अपवर्तनांक होता है (जो सामान्यत: 1 होता है)।

रंगों का पृथक्करण (Dispersion)

जब सफेद प्रकाश प्रिज़्म से गुजरता है, तो यह अलग-अलग रंगों में बंट जाता है। यह बंटवारा अलग-अलग रंगों के प्रकाश की अलग-अलग तरंग दैर्ध्य (wavelength) के कारण होता है। प्रत्येक रंग का अपवर्तनांक अलग होता है, जिसके कारण विभिन्न रंगों की किरणें प्रिज़्म से बाहर निकलते समय विभिन्न कोणों पर अपवर्तित होती हैं।

उदाहरण के लिए, लाल रंग की किरण का अपवर्तनांक सबसे कम होता है, इसलिए यह सबसे कम मुड़ती है। वहीं बैंगनी रंग की किरण का अपवर्तनांक अधिक होता है, और यह अधिक मुड़ती है। इस प्रकार, प्रिज़्म के माध्यम से प्रकाश के प्रत्येक रंग की गति में भिन्नता के कारण हमें इन्द्रधनुष के रंग देखने को मिलते हैं।