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प्रकाश का फैलाव

सार:

इस पत्र में हम किरण अनुरेखण और फोटॉन मैपिंग विधियों को प्रकाश अपवर्तन, कास्टिक, और बहु ​​रंगीन प्रकाश फैलाव प्रस्तुत करते हैं। हम कई सामान्य कार्यान्वयन कठिनाइयों का समाधान करते हैं, और भविष्य में कार्यान्वयन का विस्तार करने के तरीकों का उल्लेख करते हैं।

प्रकाश का फैलाव

खोज:

प्रकाश का फैलाव एक पारदर्शी माध्यम से गुजरने पर उसके सात घटक रंगों में सफेद प्रकाश की किरण के विभाजन की घटना है। यह 1666 में आइजैक न्यूटन द्वारा खोजा गया था। न्यूटन ने पाया कि प्रकाश सात अलग-अलग रंगों से बना है। उन्होंने एक चश्मे के चश्मे के माध्यम से सूर्य के प्रकाश की किरण पारित की। ग्लास प्रिज्म ने प्रकाश को उसकी दीवार पर सात रंगों के एक बैंड में विभाजित किया। उन्होंने रंगों के इस बैंड को 'स्पेक्ट्रम' कहा। इस प्रकार स्पेक्ट्रम सात रंगों का एक बैंड है जो एक ग्लास प्रिज्म द्वारा सफेद प्रकाश के विभाजन द्वारा प्राप्त किया जाता है। स्पेक्ट्रम के निचले सिरे से रंगों का क्रम बैंगनी (V), इंडिगो (I), नीला (B), हरा (G), पीला (Y), नारंगी (O), और लाल (R) है। एक स्पेक्ट्रम में प्राप्त 7 रंगों के अनुक्रम को 'VIBGYOR' का उपयोग करके याद किया जा सकता है।

परिचय:

बारिश के आसमान में देखो! क्या देखती है? ठीक है, अगर इसकी बारिश हुई और सूरज एक बार फिर चमक रहा है, तो संभावना है कि आप एक इंद्रधनुष देखेंगे। लेकिन ऐसा क्यों है कि एक आंधी के बाद, हवा इस शानदार प्राकृतिक घटना का उत्पादन करने के लिए सिर्फ सही तरीके से प्रकाश को पकड़ती है? सितारों, आकाशगंगाओं और भौंरा की उड़ान की तरह, कुछ जटिल भौतिकी प्रकृति के इस सुंदर कार्य को रेखांकित करती है। शुरुआत के लिए, यह प्रभाव, जहां प्रकाश रंगों के दृश्यमान स्पेक्ट्रम में टूट जाता है, को प्रकाश के फैलाव के रूप में जाना जाता है। इसका एक और नाम प्रिज्मीय प्रभाव है, क्योंकि यह प्रभाव वैसा ही है जैसे कि किसी प्रिज्म के माध्यम से प्रकाश को देखता है।

बस इसे लगाने के लिए, प्रकाश को कई अलग-अलग आवृत्तियों या तरंग दैर्ध्य पर प्रेषित किया जाता है। जिसे हम "रंग" के रूप में जानते हैं, वह वास्तव में प्रकाश की दृश्यमान तरंग दैर्ध्य है, जो सभी विभिन्न मीडिया के माध्यम से विभिन्न गति से यात्रा करते हैं। दूसरे शब्दों में, हवा, पानी, कांच या क्रिस्टल के माध्यम से अंतरिक्ष के वैक्यूम के माध्यम से प्रकाश अलग-अलग गति से चलता है। और जब यह एक अलग माध्यम के संपर्क में आता है, तो अलग-अलग रंग की तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों पर अपवर्तित हो जाती हैं।वे फ़्रीक्वेंसी जो तेज़ी से यात्रा करती हैं, वे निचले कोण पर अपवर्तित होती हैं, जबकि यात्रा करने वाले धीमी गति वाले कोण पर अपवर्तित होते हैं। दूसरे शब्दों में, वे अपनी आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य के साथ-साथ अपवर्तन की सामग्री सूचकांक (यानी कितनी तेजी से प्रकाश को अपवर्तित करते हैं) के आधार पर छितराए जाते हैं।

इसका समग्र प्रभाव - प्रकाश के विभिन्न आवृत्तियों को अलग-अलग कोणों पर अपवर्तित किया जाता है क्योंकि वे एक माध्यम से गुजरते हैं - यह है कि वे नग्न आंखों के लिए रंग के स्पेक्ट्रम के रूप में दिखाई देते हैं। इंद्रधनुष के मामले में, यह हवा के माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश के परिणामस्वरूप होता है जो पानी से संतृप्त होता है। सूर्य के प्रकाश को अक्सर "श्वेत प्रकाश" कहा जाता है क्योंकि यह सभी दृश्य रंगों का एक संयोजन है। हालाँकि, जब प्रकाश पानी के अणुओं पर प्रहार करता है, जिसमें हवा की तुलना में अपवर्तन का एक मजबूत सूचकांक होता है, तो यह दृश्यमान स्पेक्ट्रम में फैल जाता है, जिससे आकाश में रंगीन चाप का भ्रम पैदा होता है।

तरंग दैर्ध्य जोड़ना:

फोटॉन मैपिंग में फैलाव प्रभाव जोड़ना आवश्यक है अपवर्तन गणना में एक तरंग दैर्ध्य कारक, साथ ही फोटॉन वर्ग के लिए एक तरंग दैर्ध्य संपत्ति। अलग-अलग तरंग दैर्ध्य वाले फोटॉनों को उत्सर्जित करने के लिए हमने मूल रूप से प्रकाश स्रोत से light श्वेत ’प्रकाश फोटोनों को उत्सर्जित करने और उन्हें अद्वितीय आवृत्तियों के एकाधिक मोनोक्रोमैटिक फोटोनों में विभाजित करने पर विचार किया। हालाँकि, हमने इसके बजाय सभी फोटॉनों को एक बेतरतीब ढंग से उत्पन्न तरंगदैर्ध्य के साथ मोनोक्रोमैटिक के रूप में उत्सर्जित करने का निर्णय लिया। यह एक फोटॉन के मोनोक्रोमैटिक राज्य को ट्रैक करने की आवश्यकता से बचता है, लेकिन यथार्थवादी दृश्यों को प्रस्तुत करने के लिए औसतन अधिक फोटॉन को शूट करना पड़ता है। अधिक सतत स्पेक्ट्रम बनाने के प्रयास में तरंग दैर्ध्य से आरजीबी मान उत्पन्न करने पर शोध किया गया था, लेकिन इस तरह के कार्य गैर-महत्वपूर्ण हैं। उन रूपांतरणों की कठिनाई का एक बड़ा हिस्सा यह है कि आरजीबी मूल्यों और तरंग दैर्ध्य के बीच एक से एक पत्राचार नहीं है। लाल, हरे और नीले रंग के कई संयोजन रंग की समान तरंग दैर्ध्य बना सकते हैं। इसलिए, जब तरंग दैर्ध्य दिए गए रंग की गणना करते हैं, तो हम केवल एक मोटा अनुमान दे सकते हैं कि रंग क्या होना चाहिए। हमारे कार्यान्वयन में हमने एक तरंग दैर्ध्य और रैखिक आरजीबी फ़ंक्शन (उदा। 64580780 लाल है) को देखते हुए अनुमानित रंग दिए हैं। हमने उन रंगों को मिश्रण करने में मदद करने के लिए फोटॉन मैपिंग को प्रस्तुत करते समय रंग प्रक्षेप के लिए अनुमति दी जिन्हें हमने अपने अनुमानों के साथ कवर नहीं किया था।

कॉची का समीकरण:

  कैचुरी के समीकरण का इस्तेमाल हमने अपवर्तक सूचकांकों के लिए किया, जो फैलाव को काजु सीक्वेंस के रूप में दर्शाते हैं। B वस्तु का अपवर्जन सूचकांक है, और C वास्तविक दुनिया की सामग्री के आधार पर एक मनमाना स्थिरांक है। हमने मुकुट कांच के समान एक सामग्री को चुना, इसलिए हमारे बी और सी मूल्य क्रमशः 1.5 और 4.2 हैं। हम प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए अपवर्तन के सूचकांकों के एक 'नए' सेट की गणना करते हैं क्योंकि प्रत्येक तरंग दैर्ध्य अंतरिक्ष से थोड़ा अलग तरीके से यात्रा करता है। हम अपवर्तन के मूल सूचकांक को आधार के रूप में उपयोग करते हैं और इसे प्रति फोटॉन को संशोधित करके अपवर्तन के विभिन्न कोण प्राप्त करते हैं।

भविष्य का कार्य / निष्कर्ष:

पहली चीज जिसे हम सुधारना चाहते हैं वह है हमारा फोटॉन मैपिंग रेंडर। यह थोड़ा असंगत है और इसमें कुछ खामियां हैं, जब हम इस पर बहुत अधिक अड़चनें डालते हैं। सबसे विशेष रूप से हम इसे और अधिक सटीक रूप से रंगों को संभालना चाहेंगे। आज के आधुनिक कंप्यूटिंग समाज में, गति मनुष्य के काम के घंटों के साथ कंप्यूटर घंटे की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हो रही है। इसलिए, हम प्रतिपादन समय को गति देने के लिए अपने एल्गोरिथ्म को समानांतर करना चाहेंगे। इसके अतिरिक्त, एक और अधिक वैश्विक प्रकार का फैलाव रैले स्कैटरिंग है। इसका सबसे प्रसिद्ध प्रतिनिधित्व सूर्यास्त है। हम भविष्य के पुनरावृत्ति में इस प्रकार के वैश्विक प्रकाश फैलाव को लागू करना चाहेंगे। हमारे मूल विचारों में से एक रत्न और क्रिस्टल के साथ आंतरिक अपवर्तन करना भी था। यदि संभव हो तो हम भविष्य में उस विचार को फिर से देखना चाहेंगे, और रत्नों को संभालने के लिए अपने कार्यान्वयन को परिष्कृत करेंगे।