अध्याय 9: प्रकाश: परावर्तन तथा अपवर्तन
प्रकाश का परावर्तन
परावर्तन के नियम: आपतन कोण = परावर्तन कोण, और आपतित किरण, परावर्तित किरण तथा अभिलंब एक ही तल में होते हैं। समतल दर्पण का प्रतिबिंब आभासी, सीधा, पार्श्व उलटा और वस्तु के बराबर होता है।
गोलीय दर्पण
अवतल और उत्तल दर्पण। मुख्य शब्द: ध्रुव P, वक्रता केंद्र C, वक्रता त्रिज्या R, मुख्य फोकस F, फोकस दूरी f = R/2।
अवतल दर्पण: दंत चिकित्सकों के शीशे, टॉर्च और वाहनों की हेडलाइट में। उत्तल दर्पण: वाहनों के पीछे देखने वाले शीशे में।
प्रकाश का अपवर्तन
एक माध्यम से दूसरे में जाते समय प्रकाश की दिशा बदलना अपवर्तन है। स्नेल का नियम: sin i / sin r = स्थिरांक। अपवर्तनांक: n = c/v (जल 1.33, काँच 1.5, हीरा 2.42)। सघन माध्यम में जाने पर किरण अभिलंब की ओर मुड़ती है।
लेंस
उत्तल लेंस अभिसारी और अवतल लेंस अपसारी होता है।
उत्तल लेंस की क्षमता धनात्मक और अवतल लेंस की ऋणात्मक होती है।
महत्वपूर्ण प्रश्न
Q1. परावर्तन के नियम लिखो।
(i) आपतन कोण = परावर्तन कोण। (ii) आपतित किरण, परावर्तित किरण और आपतन बिंदु पर अभिलंब, तीनों एक ही तल में होते हैं।
Q2. समतल दर्पण में बने प्रतिबिंब की विशेषताएँ बताओ।
आभासी, सीधा, पार्श्व उलटा, वस्तु के बराबर आकार का और दर्पण के पीछे उतनी ही दूरी पर जितनी वस्तु सामने है।
Q3. फोकस दूरी और वक्रता त्रिज्या में क्या संबंध है?
f = R/2, यानी फोकस दूरी वक्रता त्रिज्या की आधी होती है।
Q4. वाहनों में पीछे देखने के लिए उत्तल दर्पण क्यों लगाते हैं?
वह हमेशा सीधा, छोटा प्रतिबिंब बनाता है और उसका दृष्टि-क्षेत्र बहुत बड़ा होता है।
Q5. दंत चिकित्सक अवतल दर्पण क्यों उपयोग करते हैं?
वस्तु ध्रुव और फोकस के बीच हो तो अवतल दर्पण बड़ा, सीधा और आभासी प्रतिबिंब बनाता है, जिससे दाँत बड़े दिखते हैं।
Q6. अवतल दर्पण में वस्तु कहाँ रखें कि समान आकार का वास्तविक उलटा प्रतिबिंब बने?
वक्रता केंद्र C पर। प्रतिबिंब भी C पर बनता है।
Q7. अवतल दर्पण से अनंत दूरी पर रखी वस्तु का प्रतिबिंब कहाँ और कैसा बनता है?
फोकस F पर, वास्तविक, उलटा और अत्यंत छोटा (बिंदु के आकार का)।
Q8. दर्पण सूत्र लिखो।
1/v + 1/u = 1/f, जहाँ u वस्तु की दूरी, v प्रतिबिंब की दूरी और f फोकस दूरी है।
Q9. दर्पण का आवर्धन क्या है और उसका चिह्न क्या बताता है?
m = h'/h = -v/u। ऋणात्मक m का अर्थ वास्तविक और उलटा प्रतिबिंब है, धनात्मक m का अर्थ आभासी और सीधा प्रतिबिंब।
Q10. 15 cm फोकस दूरी के अवतल दर्पण के सामने 10 cm पर वस्तु रखी है। प्रतिबिंब की स्थिति और प्रकृति बताओ।
u = -10, f = -15। 1/v = 1/f - 1/u = -1/15 + 1/10 = 1/30, इसलिए v = +30 cm। m = -v/u = +3। प्रतिबिंब दर्पण के पीछे, आभासी, सीधा और 3 गुना बड़ा है।
Q11. अपवर्तन क्या है और क्यों होता है?
प्रकाश का एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे में जाते समय अपनी दिशा बदलना। यह इसलिए होता है क्योंकि अलग-अलग माध्यमों में प्रकाश की चाल अलग होती है।
Q12. स्नेल का नियम लिखो।
किसी दिए गए माध्यम युग्म के लिए आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात स्थिर होता है: sin i / sin r = स्थिरांक (अपवर्तनांक)।
Q13. अपवर्तनांक क्या है?
निर्वात में प्रकाश की चाल और माध्यम में चाल का अनुपात: n = c/v। इसका कोई मात्रक नहीं होता।
Q14. वायु से जल में जाने पर प्रकाश की किरण अभिलंब की ओर मुड़ती है या उससे दूर?
अभिलंब की ओर, क्योंकि जल वायु से सघन माध्यम है।
Q15. काँच का अपवर्तनांक 1.5 है। उसमें प्रकाश की चाल कितनी होगी? (c = 3 × 10⁸ m/s)
v = c/n = (3 × 10⁸) / 1.5 = 2 × 10⁸ m/s।
Q16. उत्तल और अवतल लेंस की प्रकृति क्या होती है?
उत्तल लेंस अभिसारी होता है (किरणों को मिलाता है) और अवतल लेंस अपसारी (किरणों को फैलाता है)।
Q17. लेंस सूत्र लिखो।
1/v - 1/u = 1/f। आवर्धन m = h'/h = v/u।
Q18. लेंस की क्षमता क्या है? उसका मात्रक क्या है?
P = 1/f (f मीटर में)। मात्रक डायोप्टर (D) है। 1 डायोप्टर उस लेंस की क्षमता है जिसकी फोकस दूरी 1 मीटर हो।
Q19. +50 cm फोकस दूरी वाले लेंस की क्षमता ज्ञात करो।
f = 0.5 m, इसलिए P = 1/0.5 = +2 D।
Q20. 20 cm फोकस दूरी वाले अवतल लेंस की क्षमता ज्ञात करो।
अवतल लेंस की f ऋणात्मक होती है: f = -0.2 m, इसलिए P = 1/(-0.2) = -5 D।
क्विज़
1. आपतन कोण 30° हो तो परावर्तन कोण कितना होगा?
परावर्तन के नियम के अनुसार दोनों कोण बराबर होते हैं।
2. वाहनों में पीछे देखने के लिए कौन सा दर्पण लगाया जाता है?
उत्तल दर्पण का दृष्टि-क्षेत्र बड़ा होता है।
3. अपवर्तनांक का सूत्र क्या है?
n = निर्वात में चाल / माध्यम में चाल।
4. लेंस की क्षमता का मात्रक क्या है?
लेंस की क्षमता डायोप्टर में मापी जाती है।
5. धनात्मक क्षमता वाला लेंस कौन सा होता है?
उत्तल लेंस की फोकस दूरी और क्षमता धनात्मक होती है।