प्रकाश का अपवर्तन

 

भौतिकी :पाठ -2

प्रकाश का अपवर्तन

अतिलघु उत्तरीय प्रश्न

1. जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम नमें प्रवेश करता है तब प्रकाश की दिशा में परिवर्तन को क्या कहते हैं?

उतर –प्रकाश का अपवर्तन

2. जब प्रकाश की किरण विरल माध्यम (जैसे हवा) से सघन माध्यम (जैसे कांच) में जाती है तब वह अभिलंब की ओर मुड़ती है या अभिलंब से दूर मुड़ती है?

उतर –अभिलंब की ओर मुड़ती है।

3. जब प्रकाश की किरण माध्यम 1 से माध्यम 2 में जाती है तब वह अभिलंब से दूर मुड़ जाती है। दोनो में से कौन माध्यम प्रकाशीय रूप से अधिक सघन है?

उतर –माध्यम 1

4. वायु में प्रकाश एक सेकंड में लगभग कितनी दूरी तय करता है?

उतर –300000 km

5. अपवर्तनांक की परिभाषा दें।

उतर – किसी माध्यम का अपवर्तनांक शून्य में प्रकाश की चाल और उस माध्यम में प्रकाश की चाल के अनुपात को कहते हैं। इसे अंग्रेजी अक्षर n से सूचित करते हैं।

किसी माध्यम का अपवर्तनांक (n) = शून्य में प्रकाश की चाल/उस माध्यम में प्रकाश की चाल

6. किसी माध्यम का अपवर्तनांक अधिक होता है - सघन माध्यम का या विरल माध्यम का?

उतर –सघन माध्यम का।

7. "पानी का अपवर्तनांक 1.33 है।" इस प्रकथन का क्या तात्पर्य है?

उतर – "पानी का अपवर्तनांक 1.33 है।" इस प्रकथन का तात्पर्य है कि पानी में प्रकाश की चाल शून्य या वायु में प्रकाश की चाल के 1/1.33 अथवा 3/4 गुना होती है।

8. पार्श्विक विस्थापन से आप क्या समझते हैं?

उतर –आपातित किरण और निर्गत किरण के बीच की लंबवत दूरी को पार्श्विक विस्थापन कहते हैं। पार्श्विक विस्थापन का मान आपतन कोण के बढ़ने पर बढ़ता है।

9. दिय गए चित्रों को ध्यान से देखें और उनके दिए गए प्रश्नों के उत्तर दें।

चित्र (क) में 1, 2 एवम् 3 में कौन निर्गत किरण नहीं हो सकती?

चित्र ( ख) में i का मान कितना होगा? 

चित्र (ग) में झिल्ली में होकर गुजरने वाले किरण का पथ दर्शाएं।

उतर – चित्र (क) में 1 और 2 निर्गत किरण नहीं हो सकती।

चित्र ( ख) में i का मान 60 डिग्री होगा।

चित्र (ग) में झिल्ली में होकर गुजरने वाले किरण का पथ दर्शाने को देखने के लिए भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 25 में चित्र 2.6 देखें और बना लें।

10. लेंस कितने प्रकार के होते हैं?

उतर –लेंस दो प्रकार होते हैं - उत्तल लेंस और अवतल लेंस।

11. लेंस के मुख्य अक्ष की परिभाषा दें।

उतर – किसी लेंस का मुख्य अक्ष उसकी सतहों के वक्रता-केंद्रों को मिलानेवाली रेखा होती है।

12. पतला लेंस क्या है?

उत्तर_ 

13. प्रत्येक लेंस के कितने मुख्य फोकस होते हैं? लेंस के किस मुख्य फोकस को लेंस का फोकस कहा जाता है?

उतर – प्रत्येक लेंस के दो मुख्य फोकस होते हैं।- प्रथम मुख्य फोकस और द्वितीय मुख्य फोकस लेंस के द्वितीय मुख्य फोकस को लेंस का फोकस कहा जाता है?

14. उत्तल लेंस के सामने किसी वस्तु को कहां रखने पर उसके आकार के बराबर के आकार का वास्तविक प्रतिबिंब बनता है?

उतर –उत्तल लेंस के सामने किसी वस्तु को उसके 2F1 या प्रथम वक्रता केंद्र पर रखने से उसके आकार के बराबर के आकार का वास्तविक प्रतिबिंब बनता है।

15. फोकस दूरी किस लेंस की धनात्मक होती है - उत्तल लेंस की या अवतल लेंस की?

उतर –उत्तल लेंस की।

16. जिस माध्यम का अपवर्तनांक कम होता है उसमें प्रकाश की चाल कम होती है या अधिक?

उतर –अधिक होती है

17. यदि कोई वस्तु उत्तल लेंस से बहुत ही दूर (अनंत) पर हो तो वस्तु का प्रतिबिंब कहां बनेगा?

उतर –फोकस पर ।

18. कौन सा लेंस वास्तविक और आभासी दोनों प्रकार का प्रतिबिंब बनाता है?

उतर – उत्तल लेंस।

19. यदि किसी लेंस द्वारा प्राप्त प्रतिबिंब वस्तु की अपेक्षा हमेशा सीधा और छोटा हो, तो वह कैसा लेंस है?

उतर – अवतल लेंस।

20. उत्तल लेंस द्वारा किसी वस्तु का आवर्धित एवम् आभासी प्रतिबिंब कब बनता है?

उतर –जब वस्तु उत्तल लेंस  तथा फोकस के बीच स्थित हो तब वस्तु का आवर्धित एवम् आभासी प्रतिबिंब कब बनता है।

21. किसी उत्तल लेंस के सामने एक पिन को कहां रखने पर उसका प्रतिबिंब अनंत पर बनता है?

उतर – फोकस पर।

22. दैनिक जीवन में लेंस के दो साधारण उपयोग बताएं।

उतर –आंख के चश्मों और प्रकाशिय यंत्र जैसे दूरदर्शी, सूक्ष्मदर्शी बनाने में।

23. सिनेमा हॉल के पर्दे पर दिखनेवाले चित्र वास्तविक है या आभासी ?

उतर –सिनेमा हॉल के पर्दे पर वास्तविक प्रतिबिंब को ही पाया जा सकता है, आभासी प्रतिबिंब को नहीं।

24. यदि कोई वस्तु किसी उत्तल लेंस के बाईं ओर उसकी दूनी फोकस दूरी पर रखी हो, तो उसका प्रतिबिंब कहां बनेगा?

उतर – उसका प्रतिबिंब उत्तल लेंस के दाईं ओर उसकी दूनी फोकस दूरी पर वास्तविक, उलटा और आकार में वस्तु के बराबर बनेगा।

25. एक पतले लेंस की फोकस दूरी f = -10 cm है। यह उत्तल लेंस है या अवतल लेंस?

उतर –अवतल लेंस।

26. लेंस से किसी वस्तु की दूरी (u), प्रतिबिंब की दूरी (v) और लेंस की फोकस दूरी (f) में क्या संबंध है?

उतर –1/f = 1/v - 1/u 

27. लेंस से किसी वस्तु की दूरी (u), प्रतिबिंब की दूरी (v) और लेंस द्वारा प्राप्त आवर्धन (m) में क्या संबंध है?

उतर – m = v/u

28. किसी लेंस की फोकस दूरी और उसकी क्षमता में क्या संबंध है?

उतर – किसी लेंस की क्षमता (P) उसकी फोकस दूरी (f) के व्युतक्रमानुपाती होती है।

P = 1/f

29. लेंस की क्षमता का SI मात्रक क्या है?

उतर – 1/m 

30. किसी व्यक्ति के चश्मे में लगे लेंस की क्षमता +1.5 D है। लेंस उत्तल है या अवतल ?

उतर – उत्तल लेंस।

31. किसी उत्तल लेंस का आधा भाग काले कागज से ढंक दिया गया है। क्या यह लेंस किसी वस्तु का पूरा प्रतिबिंब बना सकेगा?

उतर –हां बना सकेगा।

32. किसी लेंस की क्षमता 1 डायोप्टर है - इसे परिभाषित करें। 

उतर – किसी लेंस की क्षमता 1 डायोप्टर है इसका मतलब उस लेंस की फोकस दूरी 1 मीटर है।

33. 2 m फोकस दूरी वाले एक अवतल लेंस की क्षमता कितनी होगी?

उतर – -0.5 D 

34. लेंस प्रतिबिंब कैसे बनाते हैं?

उतर – लेंस प्रकाश के अपवर्तन द्वारा प्रतिबिंब बनाते हैं।

लघु उत्तरीय प्रश्न

1. प्रकाश के अपवर्तन का क्या तात्पर्य है?

उतर –प्रकाश की किरणों के एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में जाने पर दिशा-परिवर्तन (मुड़ने) की क्रिया को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं।

2. हमारे दैनिक जीवन में प्रकाश के अपवर्तन के उपयोग के दो उदाहरण को लिखें।

उतर –(i) पानी के सतह पर पेंसिल का मुड़ा हुआ दिखना और (ii) पानी में सिक्के का ऊपर उठा हुआ दिखना।

3. प्रकाश की एक किरण का अपवर्तन दिखाने के लिए किरण अारेख खींचे।

उतर – इस किरण अारेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 24 की चित्र 2.4 को देखें और खींच ले।

4. हवा में चलती हुई प्रकाश की एक किरण जल में तिरछे प्रवेश करती है। क्या प्रकाश किरण अभिलंब की ओर झुकेगी अथवा अभिलंब से दूर हटेगी? बताएं, क्यों?

उतर –अभिलंब की ओर झुकेगी क्योंकि जल सघन माध्यम है हवा के तुलना में । सघन माध्यम में प्रकाश की चाल कम हो जाती है जिससे प्रकाश अभिलंब की ओर झुक जाता है।

5.  पानी में रखा हुआ सिक्का कुछ ऊपर उठा हुआ प्रतीत होता है क्यों?

उतर – जब पानी में पड़े सिक्के को देखते है तो हमे सिक्के ऊपर उठा हुआ प्रतीत होता है, ऐसा इसलिए क्योंकि पानी एक सघन माध्यम है और हमारा आंख जो की हवा में होता है यानी विरल माध्यम में। तो जब पानी में पड़ा सिक्का से प्रकाश निकलकर हमारे आंखों में जाता यानी सघन माध्यम से विरल माध्यम में तो प्रकाश में दिशा परिवर्तन होता है यानी वह अभिलंब से दूर हो जाता है और सिक्का अपने निश्चित स्थान से थोड़ा ऊपर उठा दिखाई देता है।

6. प्रकाश के अपवर्तन के नियमों लिखें।

उतर – प्रकाश के अपवर्तन के दो नियम निम्नलिखित हैं -

(i) आपतीत किरण, आपतान बिंदु पर अभिलंब अपवर्तित किरण तीनों एक ही समतल में होता है।

(ii) किन्हीं दो माध्यमों और प्रकाश के किसी विशेष के लिए आपतन कोण की ज्या (sine) और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात एक नियतांक होता है।

7. स्नेल के नियम को लिखकर समझाएं।

उतर – स्नेल के नियम है :  sine i/ sine r  = एक नियतांक 

यानी आपतन कोण i की ज्या (sine) और अपवर्तन कोण r की ज्या का अनुपात एक नियतांक होता है।

8. प्रकाश की एक किरणपुंज पानी पर तैरते तारपीन की परत पर आपतीत होती है। यदि वायु, तारपीन और पानी के अपवर्तनांक क्रमश: 1.00, 1.47 तथा 1.33 हों, तो समझाएं कि किरणपुंज किस प्रकार वायु से तारपिन तथा फिर तारपिन से पानी में गमन करेगी।

उतर – जब प्रकाश वायु से तारपिन में जाएगी तो अभिलंब की ओर झुक जाएगी फिर जब प्रकाश तारपीन से निकलकर पानी में जाएगी अभिलंब से दूर झुक जाएगी ।

9. आपको एक उत्तल लेंस, एक अवतल तथा एक कांच की वृताकार पट्टिका दी गई है। उनकी सतहों को बिना छुए आप उनमें अंतर कैसे बताएंगे।

उतर – इसके लिए हम उनको चिमटे पकड़कर बारी बारी से उन्हें किसी लिखी पुस्तक के पृष्ठ के पास लाते हैं और छपे अक्षरों को ध्यान से देखते हैं।

यदि छपे अक्षर अपने वास्तविक आकार से बड़े दिखाई पड़ते हैं, तो यह उत्तल लेंस है।

यदि छपे अक्षर अपने वास्तविक आकार से छोटे दिखाई पड़ते हैं, तो यह अवतल लेंस है।

यदि छपे अक्षर अपने वास्तविक आकार से बराबर दिखाई पड़ते हैं, तो यह वृताकार पट्टिका है। 

10. किसी उत्तल लेंस द्वारा जब सूर्य की किरणों को किसी कागज पर फोकसित करते हैं, तो वह जल उठता है। कारण स्पष्ट करें।

उतर – किसी उत्तल लेंस द्वारा जब सूर्य की किरणों को किसी कागज पर फोकसित करते हैं, तो वह जल उठता है क्योंकि सूर्य आती प्रकाश ऊर्जा के साथ साथ उष्मीय ऊर्जा उत्तल लेंस से होती हुई कागज के छोटे से हिस्से पर फोकसित होती है, जिससे कागज का वह हिस्सा जल उठता है।

11.  उत्तल लेंस को आंखों के सामने रखकर सूर्य को देखना क्यों मना है?

उतर –उत्तल लेंस को आंखों के सामने रखकर सूर्य को देखने से सूर्य से आती ऊष्मा ऊर्जा हमारे आंखों में फोकसित होकर उसको अत्यधिक क्षति पहुंचा सकती है।

12. यदि किसी उत्तल लेंस पर आपत्तित किरण लेंस के अक्ष के समांतर है, तो वह लेंस अपवर्तन के पश्चात किस प्रकार मुड़ेगी? किरण-आरेख  द्वारा इसे स्पष्ट करें।

उतर – इस किरण अारेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 35 की चित्र 2.31 को देखें और खींच ले।

13. उत्तल लेंस और अवतल लेंस के अंतरों को स्पष्ट करें।

उतर – उत्तल लेंस और अवतल लेंस के निम्नलिखित अंतर है: 

(i) उत्तल लेंस दोनों किनारों की अपेक्षा बीच में मोटा होता है जबकि अवतल लेंस दोनों किनारों की अपेक्षा बीच में पतला होता है ।

(ii) उत्तल लेंस प्रकाश को अभिसरित करता है जबकि अवतल लेंस प्रकाश को अपसरित करता है।

(iii) उत्तल लेंस का फोकस वास्तविक होता है जबकि अवतल लेंस का फोकस काल्पनिक या आभासी होता है।

14. उत्तल लेंस को अभिसारी लेंस और अवतल लेंस को अपसारी लेंस क्यों कहा जाता है?

उतर – उत्तल लेंस अपने पर पड़ने वाले प्रकाश को अभिसरित यानी एक जगह फोकसित करता है इसीलिए इसे अभिसारी लेंस कहते हैं। और अवतल लेंस अपने पर पड़ने वाले प्रकाश को अपसरित यानी फैला देता है इसीलिए इसे अपसारी लेंस कहते हैं।

15. एक उत्तल लेंस की फोकस दूरी f है। यदि एक वस्तु को लेंस से 2f से कुछ दूरी से जैसे जैसे लेंस के फोकस तक लाया जाय, तो उस वस्तु के प्रतिबिंब का आकार किस प्रकार परिवर्तित होगा?

उतर – जैसे जैसे हम वस्तु को लेंस से 2f से कुछ दूरी से जैसे जैसे लेंस के फोकस तक लाया जाय, तो उस वस्तु के प्रतिबिंब का आकार धीरे धीरे बढ़ेगा।

16. लेंस की क्षमता से आप क्या समझते हैं? इसका मात्रक लिखें।

उतर – लेंस की क्षमता लेंस के उस सामर्थ्य की माप है जो प्रकाश की समांतर किरणों को कितना अभिसरण या अपसरण करता है। 

या, किसी लेंस की क्षमता (P) उसकी फोकस दूरी (f) के व्युतक्रमानुपाती होती है।

P = 1/f

इसका SI मात्रक 1/m होता है।

17. मुख्य अक्ष को X-अक्ष और प्रकाश केंद्र को मूलबिंदु मानकर आप u, v एवम् f के चिह्न कैसे निर्धारित करेंगे?

उतर – मूलबिंदु के बाईं ओर और X-अक्ष पर धनात्मक चिह्न माना जायेगा और मूलबिंदु के दाईं ओर और X-अक्ष पर ऋणात्मक चिह्न माना जायेगा । इसीलिए u ऋणात्मक चिह्न में रखा जाता है क्योंकि यह मूलबिदु के बाईं ओर रहता है और v और f दाईं और बाईं तरफ हो सकता इसीलिए धनात्मक और ऋणात्मक चिह्न दोनों का हो सकता है।

18. एक उत्तल लेंस वस्तु (बिंब) का वास्तविक और उलटा प्रतिबिंब लेंस से 40 cm पर बनता है। यदि प्रतिबिंब का आकार वस्तु के आकार के बराबर हो, तो वस्तु (बिंब) लेंस से कितनी दूर पर है और लेंस की क्षमता क्या है?

उतर –चूंकि वस्तु और प्रतिबिंब के आकार बराबर हैं, इसीलिए वस्तु उत्तल लेंस की दूगनी फोकस-दूरी पर रखा है। और इसकी क्षमता +5 D होगा।

19. कई लेंसो को को एक दूसरे के संपर्क में रखकर बनाए गए लेंस निकायों का उपयोग सामान्यत: कहां किया जाता है?

उतर – ऐसे लेंस निकायों का उपयोग सामान्यत कैमरों के लेंस तथा सूक्ष्मदर्शी एवम् दुरदर्शकों के अभि दृष्यकों के डिजाइन में किया जाता है।

10th Physics Solutions (Notes) in Hindi

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

1. सचित्र व्याख्या करें।

(a) पानी में अंशत: डूबी तथा तिरछी रखी हुई एक छड़ी सतह पर क्यों मुड़ी दिखाई पड़ती है?

(b) पानी भरी बाल्टी की गहराई क्यों कम मालूम पड़ती है?

उतर – (a) पानी में अंशत: डूबी तथा तिरछी रखी हुई एक छड़ी सतह पर मुड़ी दिखाई पड़ती है ऐसा इसलिए क्योंकि जब हम छड़ी को अपने आंखों से पानी में देखते है तो छड़ी से निकला प्रकाश जी की सघन माध्यम में है हमारी आंखों तक आता है जो की विरल माध्यम तो अभिलंब से दूर मुड़ जाता है जिससे हमे प्रतीत होती है कि पानी में छड़ी मुड़ी हुई है।

(b) पानी भरी बाल्टी की गहराई कम मालूम पड़ती है, ऐसा इसलिए क्योंकि पानी भरी बाल्टी की तली जब प्रकाश हमारे आंखों तक आता है अभिलंब से दूर मुड़ जाता है जिससे बाल्टी की तली अपने निश्चित जगह से कुछ ऊपर उठा प्रतीत होता है। ऐसा प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है।

2. जब प्रकाश कांच की आयताकार सिल्ली में तिरछा होकर गुजरता है, तो निर्गत किरण आपतित किरण के समांतर होती है। किरण आरेख से इसे समझाएं।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 25 की चित्र 2.5 को देखें और खींच ले।

3. किरण-आरेखों की मदद से उत्तल और अवतल लेंसो के प्रथम तथा द्वितीय मुख्य फोकस को समझाएं।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 32 की चित्र 2.20 और चित्र 2.21 को देखें और खींच ले।

4. किरण-आरेख द्वारा एक उत्तल लेंस में बने प्रतिबिंब को दर्शाएं जब वस्तु बिंब फोकस और प्रकाश केंद्र के बीच हो।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 34 की चित्र 2.26 को देखें और खींच ले।

5. उत्तल लेंस से किस दूरी पर एक वस्तु को मुख्य अक्ष पर रखा जाए कि समान साइज (आकार) का वास्तविक प्रतिबिंब बने? इसे किरण अारेख द्वारा दर्शाएं।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 34 की चित्र 2.29 को देखें और खींच ले।

6. किरण-आरेख की सहायत से अनंत और फोकस दूरी की दूनी दूरी के बीच रखी गई वस्तु का उत्तल लेंस द्वारा बने प्रतिबिंब का स्थान निर्धारण कीजिए।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 34 की चित्र 2.30 को देखें और खींच ले।

7. उत्तल लेंस  द्वारा वास्तविक एवम् आवर्धित प्रतिबिंब बनने की क्रिया का स्पष्ट किरण आरेख खींचें।

उतर – इस किरण आरेख को खींचने के भारती भवन की पुस्तक में पृष्ठ संख्या 34 की चित्र 2.28 को देखें और खींच ले।