10.प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन.Light-reflection and refraction
1.प्रकाश की किरण किसे कहते हैं?
उत्तर. सीधी रेखा में गमन करने वाले प्रकाश को प्रकाश की किरण कहते हैं
2. किरण पुंज किसे कहते हैं?
उत्तर. किरणों के समूह को किरण पुंज कहते हैं
3. अपसारी किरण किसे कहते हैं?
उत्तर. जब किरणें एक ही बिंदु स्त्रोत से बाहर की ओर फैल रही हो तो उन्हें अपसारी किरण कहते हैं
4. समांतर किरण किसे कहते हैं?
उत्तर. जब किरणें समांतर दिशा में जा रही हो तो उन्हें समांतर किरण कहते हैं
5. प्रकाश का परावर्तन किसे कहते हैं?
उत्तर. जब किरणें किसी चमकीली सतह से टकराकर वापस मुड़ जाए तो उसे प्रकाश का परावर्तन कहते हैं
6.प्रकाश का अपवर्तन किसे कहते हैं?
उत्तर. प्रकाश का एक माध्यम से दूसरे पारदर्शक माध्यम में जाने पर अपने पथ से विचलित हो जाना अपवर्तन कहलाता है
7.पारदर्शक माध्यम किसे कहते हैं?
उत्तर. वायु,काँच, पानी आदि की तरह वह माध्यम जो प्रकाश की किरणों को अपने में आसानी से गुजरने देते हैं उन्हें पारदर्शक माध्यम देते
8. अभिसारी किरणें किसे कहते हैं?
उत्तर. जब किरणें एक ही बिंदु स्त्रोत से बाहर की ओर फैल रही हो तो उन्हें अपसारी किरण कहते हैं
9. लेंस क्या है?
उत्तर. यह दो तलो से घिरा हुआ एक पारदर्शक माध्यम होता है जिनके दोनों तंल या एक तल वक्र और दूसरा समतल होता है
10.वक्रता केंद्र किसे कहते हैं?
उत्तर. लेंस के वक्र तल जिन गोलो के भाग होते हैं उनके केंद्रों को वक्रता केंद्र कहते हैं
11.मुख्य अक्ष किसे कहते हैं?
उत्तर. वक्रता केंद्र से होकर जाने वाली रेखा को मुख्य अक्ष कहते हैं
12. प्रकाशीय केंद्र किसे कहते हैं?
उत्तर. प्रत्येक लेंस में एक बिंदु ऐसा होता है जिसमें से गुजरने वाली किरणें अपने पथ से विचलित नहीं होती इस बिंदु को प्रकाश प्रकाशीय केंद्र कहते हैं
13. मुख्य फोकस किसे कहते हैं?
उत्तर. प्रकाश की किरणें जो मुख्य अक्षर के समांतर आकर लेंस पर पड़ती है अपवर्तन के पश्चात मुख्य अक्ष पर स्थित एक बिंदु पर मिल जाती है अथवा एक ही बिंदु से आती हुई प्रतीत होती है इस बिंदु को मुख्य फोकस करें
14.फोकस दूरी किसे कहते हैं?
उत्तर. किसी लेंस के मुख्य फोकस और प्रकाशीय केंद्र के बीच की दूरी को फोकस दूरी कहते हैं
15.वास्तविक प्रतिबिंब किसे कहते हैं?
उत्तर. यदि किरणें वास्तव में किसी बिंदु पर मिली है तो प्रतिबिंब वास्तविक होता है
16.काल्पनिक बिंब किसे कहते हैं?
उत्तर. यदि किरणें एक बिंदु पर आती दिखाई पड़ती है तो प्रतिबिंब आभासी या काल्पनिक होता है
17.आवर्धक लेंस किसे कहते हैं?
उत्तर.साधारण सूक्ष्मदर्शी को आवर्धक लेंस कहते हैं क्योंकि यह छोटी वस्तुओं को बड़ा करके दिखाता है
18.प्रिज्म किसे कहते हैं?
उत्तर. तीन समतल पलकों से बना पारदर्शक माध्यम प्रिज्म कहलाता है
19.प्रिज्म का कोण किसे कहते हैं?
उत्तर. एक फलक पर आपतित प्रकाश किरण प्रिज्म में अपवर्तित होकर फिर दूसरे फलक में अपवर्तित हो जाती है इन दोनों पलकों के बीच के कोण को प्रिज्म कोण कहते हैं
20. विक्षेपण किसे कहते हैं?
उत्तर. प्रिज्म द्वारा प्रकाश को सात रंगों में विभाजित करने को प्रकाश का विक्षेपण कहते हैं
21. वर्णक्रम किसे कहते हैं?
उत्तर. विक्षेपण द्वारा रंगों की जो पट्टी प्राप्त होती है उसे वर्णक्रम कहते हैं
22. वर्णात्मक क्या परावर्तन किसे कहते हैं?
उत्तर. अपारदर्शक वस्तुओं के रंग उनके वर्णात्मक परावर्तन पर निर्भर करते हैं जब सफेद प्रकाश किसी वस्तु पर पड़ता है तो उनमें से कुछ रंगों का वस्तु द्वारा शोषण हो जाता है और कुछ रंगों का परावर्तन इन क्रियाओं का वर्णन वर्णात्मक परावर्तन कहते हैं
23.वर्णात्मक संचरण किसे कहते हैं?
उत्तर. पारदर्शक वस्तुओं का रंग उनके वर्णात्मक संचरण के कारण होता है
24.मूल रंग किसे कहते हैं?
उत्तर. प्रिज्म से प्राप्त लाल, नीले और हरे प्रकाश को उचित अनुपात में मिलाने से सफेद प्रकाश उत्पन्न हो जाता है इन रंगों को मूल रंग कहते हैं
पाठ्य-पुस्तक के प्रश्न (Textual Questions)
प्रश्न . अवतल दर्पण के मुख्य फोकस की परिभाषा लिखिए।
उत्तर- अवतल दर्पण का मुख्य फोकस, मुख्य अक्ष पर एक ऐसा बिंदु है जहाँ पर दर्पण के मुख्य अक्ष के समांतर प्रकाश किरण, परावर्तन के बाद मिलती है। इसे ‘F’ से दर्शाते हैं।
प्रश्न . एक गोलीय दर्पण की वक्रता त्रिज्या 20 Cm है। इसकी फोकस दूरी क्या होगी ?
उत्तर-
प्रश्न . उस दर्पण का नाम बताइए जो बिंब का सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिंब बना सके ?
उत्तर- अवतल दर्पण।
प्रश्न . हम वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च-दश्य दर्पण के रूप में वरीयता क्यों देते हैं ?
उत्तर- उत्तल दर्पणों कोण वाहनों के पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में प्रयोग किया जाता है, क्योंकि:
(I) इसमें प्रतिबिंब सदैव सीधा बनता है।
(Ii) बना प्रतिबिंब सदैव आकार में छोटा होता है।
(Iii) यह पश्च-दृश्य के बहुत बड़े भाग को दिखा पाता है।
प्रश्न . उस उत्तल दर्पण की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी वक्रता-त्रिज्या 32 Cm है ?
उत्तर – वक्रता त्रिज्या = 32cm
फोकस दूरी, F = ?
प्रश्न . कोई अवतल दर्पण अपने सामने 10 Cm दूरी पर रखे किसी बिंब का तीन गुणा आवर्धित (बड़ा) वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है। प्रतिबिंब दर्पण से कितनी दूरी पर है ?
उत्तर- आवर्धन, M = -3
बिंब की दूरी, U = -10cm
प्रतिबिंब की दूरी, V = ?
अत: प्रतिबिंब दर्पण के आगे 30cm की दूरी पर स्थित होगा।
प्रश्न . वायु में गमन करती प्रकाश की एक किरण जल में तिरछी प्रवेश करती है। क्या प्रकाश किरण अभिलंब की ओर झुकेगी अथवा अभिलंब से दूर हटेगी ? बताइए क्यों ?
उत्तर- वायु में गमन करती प्रकाश की एक किरण जल में तिरछी प्रवेश करती है, तब वह अभिलंब की ओर झुक जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वायु विरल तथा जल सघन माध्यम है तथा विरल माध्यम में प्रकाश की चाल सघन माध्यम की अपेक्षा अधिक होती है। अत: विरल माध्यम से सघन माध्यम में गमन करने वाली प्रकाश की किरण धीमी हो जाती है तथा अभिलंब की ओर झुक जाती है।
प्रश्न . प्रकाश वायु से 1.50 अपवर्तनांक की जाँच की प्लेट में प्रवेश करता है। काँच में प्रकाश की चाल कितनी है? निर्वात में प्रकाश की चाल 3 X 108 M/S है।
उत्तर- अपवर्तनांक, N = 1.50
काँच की प्लेट में प्रकाश की चाल, V = ?
निर्वात में प्रकाश की चाल, C= 3 X 108 M/S
काँच में प्रकाश की चाल = 2 X 108 M/S
प्रश्न . सारणी से अधिकतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को ज्ञात कीजिए। न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को भी ज्ञात कीजिए।
उत्तर- अधिकतम प्रकाशित घनत्व का माध्यम है हीरा है जिसका अपवर्तनांक सबसे अधिक है = 2.42 है
कम प्रकाशित घनत्व का माध्यम वायु है जिसका अपवर्तनांक = 1.0003 है
प्रश्न . आपको किरोसिन, तारपीन का तेल तथा जल दिए गए हैं। इनमें से किस में प्रकाश सबसे अधिक तीव्र गति से चलता है ? सारणी में दिए गए आंकड़ों का उपयोग कीजिए।
उत्तर-
जल में प्रकाश की चाल सबसे अधिक है और तारपीन के तेल में प्रकाश की चाल सबसे कम है क्योंकि जिसका अपवर्तनांक जितना अधिक होगा उस माध्यम में प्रकाश की चाल उतनी ही कम होगी और जिस माध्यम का अपवर्तनांक जितना कम होगा उसमें प्रकाश की चाल उतनी ही अधिक होगी
प्रश्न . हीरे का अपवर्तनांक 2.42 है। इस कथन का क्या अभिप्राय है ?
उत्तर- हीरे का अपवर्तनांक 2.42 है। इस कथन का अभिप्राय यह है कि हीरे का प्रकाशित घनत्व सबसे अधिक है।इसलिए हीरे में प्रकाश की गति सबसे कम है
प्रश्न . किसी लैंस की 1D क्षमता को परिभाषित कीजिए।
उत्तर- एक डाइऑप्टर उस लेंस की वह क्षमता होती है, जो किसी 1m फोकस दूरी वाले लेंस की होती है।
1D = 1m-1
प्रश्न .कोई उत्तल लेंस किसी सुई का वास्तविक तथा उल्टा प्रतिबिंब उस लेंस से 50cm दूर बनाता है। यह सुई, उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखी है, यदि इसका प्रतिबिंब उसी साइज़ का बन रहा है जिस साइज़ का बिंब है। लेंस की क्षमता भी ज्ञात कीजिए।
उत्तर- प्रतिबिंब की दूरी, ७ = + 50 Cm
सुई/वस्तु की दूरी, ॥ = ?
लैंस की क्षमता, P = ?
जैसे कि इसका प्रतिबिंब उसी साइज़ का बन रहा है जिसका बिंब है। इसलिए
प्रश्न . 2m फोकस दूरी वाले किसी अवतल लैंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।
उत्तर – P = ?
फोकस दूरी, F = -2m = -22cm
अभ्यास के प्रश्नों के उत्तर
प्रश्न . निम्न में से कौन-सा पदार्थ लैंस बनाने के लिए प्रयुक्त नहीं किया जा सकता ? –
(A) जल
(B) कांच
(C) प्लास्टिक
(D) मिट्टी।
उत्तर- (D) मिट्टी
मिट्टी लेंस बनाने के लिए प्रयुक्त नहीं होती हैं क्योंकि मिट्टी अपारदर्शक है।
प्रश्न . किसी बिंब का अवतल दर्पण द्वारा बना प्रतिबिंब, आभासी, सीधा तथा बिंब से बड़ा पाया गया। वस्तु की स्थिति कहाँ होनी चाहिए ?
(A) मुख्य फोकस तथा वक्रता केंद्र के बीच
(B) वक्रता केंद्र पर
(C) वक्रता केंद्र से परे
(D) दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच।
उत्तर- (A) मुख्य फोकस तथा वक्रता केंद्र के बीच
प्रश्न . किसी बिंब का वास्तविक तथा समान साइज का प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए, बिंब को उत्तल लैंस के सामने कहाँ रखें ?
(A) लैंस के मुख्य फोकस पर ।
(B) फोकस दूरी की दो गुनी दूरी पर
(C) अनंत पर
(D) लैंस के प्रकाशिक केंद्र तथा मुख्य फोकस के बीच।
उत्तर- (B) फोकस दूरी की दो गुनी दूरी पर
किसी बिंब का वास्तविक तथा समान साइज का प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए बिंब को उत्तल लैंस के सामने फोकस दूरी की दो गुनी दूरी पर होना चाहिए।
प्रश्न . किसी गोलीय दर्पण तथा किसी पतले गोलीय लैंस दोनों की फोकस दूरियाँ -15 Cm हैं। दर्पण तथा लैंस संभवतः हैं|
(A) दोनों अवतल
(B) दोनों उत्तल
(C) दर्पण अवतल तथा लैंस उत्तल ।
(D) दर्पण उत्तल तथा लैंस अवतल।
उत्तर- (A) दोनों अवतल
प्रश्न . किसी दर्पण से आप चाहे कितनी ही दूरी पर खड़े हों, आपका प्रतिबिंब सदैव सीधा प्रतीत होता है। संभवतः दर्पण है
(A) केवल समतल
(B) केवल अवतल
(C) केवल उत्तल
(D) या तो समतल अथवा उत्तल
उत्तर- (D) या तो समतल अथवा उत्तल
प्रश्न . किसी शब्दकोष (Dictionary) में पाए गए छोटे अक्षरों को पढ़ते समय आप निम्न में से कौन-सा लैंस पसंद करेंगे ?
(A) 50 Cm फोकस दूरी का एक उत्तल लैंस
(B) 50 Cm फोकस दूरी का एक अवतल लैंस
(C) 5 Cm फोकस दूरी का एक उत्तल लैंस
(D) 5 Cm फोकस दूरी का एक अवतल लैंस।
उत्तर- (C) 5 Cm फोकस दूरी का एक उत्तल लैंस
प्रश्न . 15 Cm फोकस दूरी के एक अवतल दर्पण का उपयोग करके हम किसी बिंब का सीधा प्रतिबिंब बनाना चाहते हैं। बिंब का दर्पण से दूरी का परिसर (Range) क्या होना चाहिए ? प्रतिबिंब की प्रकृति कैसी है ? प्रतिबिंब बिंब से बड़ा है अथवा छोटा ? इस स्थिति में प्रतिबिंब बनने का एक किरण आरेख बनाइए।
उत्तर- (I) अवतल दर्पण का प्रयोग करते हुए बिंब का सीधा प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए वस्तु को दर्पण के ध्रुव तथा फोकस के बीच रखा जाता है।
(Ii) वस्तु की दर्पण से दूरी का परास 0-15cm के बीच है।
(Iii) प्रतिबिंब की प्रकृति आभासी तथा सीधी है।
(Iv) प्रतिबिंब का आकार बिंब से बड़ा है।
प्रश्न . निम्न स्थितियों में प्रयुक्त दर्पण का प्रकार बताइए|
(A) किसी कार का अग्र-दीप ( हैड-लाइट)
(B) किसी वाहन का पाश्र्व/पश्च-दृश्य दर्पण
(C) सौर भट्टी।
अपने उत्तर की कारण सहित पुष्टि कीजिए।
उत्तर- (A) किसी कार का अग्र-दीप (हैड-लाइट) अवतल दर्पण का बनाया जाता है, क्योंकि यदि बल्ब को दर्पण के मुख्य फोकस पर रख दिया जाए तो यह दर्पण से परावर्तित होकर एक समांतर किरण पुंज बनाता है
(B) उत्तल दर्पण का उपयोग सामान्यत: वाहनों के पश्च-दृश्य दर्पणों के रूप में किया जाता है। ये दर्पण वाहन के पार्श्व में लगे होते हैं तथा इनमें ड्राइवर अपने पीछे के वाहनों को देख सकते हैं जिससे वे सुरक्षित रूप में वाहन चला सकते हैं।
(C) सौर भट्टियों में सूर्य के प्रकाश को इकट्ठा करने के लिए बड़े अवतल दर्पणों का उपयोग किया जाता है।
प्रश्न . किस उत्तल लैंस का आधा भाग काले कागज़ से ढक दिया गया है। क्या यह लैंस किसी बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना पाएगा ? अपने उत्तर की प्रयोग द्वारा जाँच कीजिए। अपने प्रेक्षणों की व्याख्या कीजिए।
उत्तर- हाँ, किसी उत्तल लेंस को यदि आधा भाग काले कागज से ढक भी दिया जाए तब भी यह लेंस किसी दिए गए बिंब का पूरा एवं स्पष्ट प्रतिबिंब बनाता है। उदाहरण के लिए यदि हम एक उत्तल लैंस में से किसी पेड़ को देखते हैं और फिर लैंस को आधा काले कागज़ से ढक देते हैं तब भी हमें पेड़ का पूरा प्रतिबिंब दिखेगा। यद्यपि प्रतिबिंब पहले से थोड़ा धुंधला हो सकता है।
प्रश्न .5cm लंबा कोई बिंब 10cm फोकस दूरी के किसी अभिसारी लेंस से 25cm दूरी पर रखा जाता है। प्रकाश किरण-आरेख खींचकर बनने वाले प्रतिबिंब की स्थिति, साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।
उत्तर- बिंब की ऊँचाई (H) = 5cm
बिंब की दूरी (U) = -25cm
लेंस की फोकस दूरी (F) = +10cm
प्रतिबिंब वास्तविक, उल्टा तथा लेंस के दूसरी ओर बनता है।
प्रश्न .15 Cm फोकस दूरी का कोई अवतल लैंस किसी बिंब का प्रतिबिंब लैंस से 10 Cm दूरी पर बनाता है। बिंब लैंस से कितनी दूरी पर स्थित है ? किरण आरेख खींचिए
उत्तर – फोकस दूरी, F = – 15 Cm
प्रतिबिंब की लैंस से दूरी, V = – 10 Cm
बिंब की लैंस से दूरी, U = ?
लेंस सूत्र का प्रयोग करते हुए,
लैंस सूत्र
प्रश्न . 15 Cm फोकस दूरी के किसी उत्तल दर्पण से कोई बिंब 10 Cm दूरी पर रखा है। प्रतिबिंब की स्थिति तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।
उत्तर- बिंब की लैंस से दूरी, U = – 10 Cm
फोकस दूरी, F= -15 M
प्रतिबिंब की लैंस से दूरी, V = ?
लैंस सूत्र
Ve चिह्न से पता चलता है कि प्रतिबिंब दर्पण के पीछे बनेगा और यह प्रतिबिंब आभासी, सीधा तथा छोटा बने.
प्रश्न . एक समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन +1 है। इसका क्या अर्थ है ?
उत्तर.
इससे पता चलता है कि प्रतिबिंब का साइज़ बिंब के साइज़ के समान है। अतः प्रतिबिंब सीधा तथा आभासी
प्रश्न . 5.0 Cm लंबाई का कोई बिंब 30 Cm वक्रता त्रिज्या के किसी उत्तल दर्पण के सामने 20 Cm पर रखा गया है। प्रतिबिंब की स्थिति, प्रकृति तथा साइज़ ज्ञात कीजिए।
उत्तर – बिंब का साइज़, H1 = 50 Cm
बिंब की दर्पण से दूरी = – 20 Cm
वक्रता त्रिज्या, R = 30 Cm
प्रतिबिंब की दर्पण से दूरी, ७ = ?
प्रतिबिंब का साइज, H2 = ?
दर्पण सूत्र
+Ve चिह्न से पता चलता है कि प्रतिबिंब दर्पण से पीछे बनेगा और वह आभासी तथा सीधा है।
अतः प्रतिबिंब का साइज़ होगा 2.1 Cm.
प्रश्न .7.0 Cm साइज़ का कोई बिंब 18 Cm फोकस दूरी के किसी अवतल दर्पण के सामने 27 Cm दूरी पर रखा गया है। दर्पण से कितनी दूरी पर किसी परदे को रखें कि उस पर वस्तु का स्पष्ट फोकसित प्रतिबिंब प्राप्त किया जा सकेगा। प्रतिबिंब का साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।
उत्तर – बिंब का साइज़, H1 = 7.0 Cm
बिंब की दर्पण से दूरी, U = – 27 Cm
फोकस दूरी = – 18 Cm
प्रतिबिंब की दर्पण से दूरी,V = ?
दर्पण सूत्र
अतः परदे को दर्पण के आगे 54 Cm की दूरी पर रखना चाहिए। प्रतिबिंब जो परदे पर बनेगा वह वास्तविक होगा।
-Ve चिहन से पता चलता है कि प्रतिबिंब उल्टा बनेगा।
प्रश्न 16. उस लैंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी क्षमता -2.0D है। यह किस प्रकार का लैंस है ?
उत्तर-फोकस दूरी,
F= ?, क्षमता = – 2.0 D
F= 100/P
F= 100/ – 2.0 = – 50 Cm
– Ve चिह्न बताता है कि लैंस अवतल है।
प्रश्न . कोई डॉक्टर + 1.5D क्षमता का संशोधक लैंस निर्धारित करता है। लैंस की फोकस दूरी ज्ञात | कीजिए क्या निर्धारित लैंस अभिसारी है अथवा अपसारी ?
उत्तर- क्षमता, P = 1.5 D
F= ?
F=100/P =100/ 1.5 = 66.7cm = 0.67m
+Ve चिह्न बताता है कि डॉक्टर द्वारा निर्धारित किया गया लैंस उत्तल लैंस है।
