निश्चित रूप से प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए भौतिक विज्ञान का एक अत्यंत महत्वपूर्ण विषय प्रकाश (Light), परावर्तन (Reflection) और अपवर्तन (Refraction) पर यह विस्तृत पोस्ट आपकी तैयारी में सहायक होगी।
प्रकाशिकी भौतिक विज्ञान की वह शाखा है जो प्रकाश के व्यवहार और गुणों का अध्ययन करती है। प्रतियोगी परीक्षाओं में इस खंड से सूत्र, नियम और दैनिक जीवन के अनुप्रयोगों पर सीधे प्रश्न पूछे जाते हैं।
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1. प्रकाश का परावर्तन (Reflection of Light)
परावर्तन वह घटना है जिसमें प्रकाश की किरणें किसी सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौट आती हैं। यह समतल दर्पण (Plane Mirror) और गोलीय दर्पणों (Spherical Mirrors) में होता है।
A. परावर्तन के नियम (Laws of Reflection)
ये दो मौलिक नियम हैं जो सभी प्रकार की परावर्तक सतहों पर लागू होते हैं:
- आपतित किरण (Incident Ray), परावर्तित किरण (Reflected Ray) और आपतन बिंदु पर खींचा गया अभिलंब (Normal) तीनों एक ही तल (Same Plane) में होते हैं।
- आपतन कोण (∠i) हमेशा परावर्तन कोण (∠r) के बराबर होता है:
∠i=∠r
B. दर्पण (Mirrors) और प्रतिबिंब (Image)
गोलीय दर्पण दो प्रकार के होते हैं, और दोनों में परावर्तन होता है:
| दर्पण का प्रकार | अवतल दर्पण (Concave Mirror) | उत्तल दर्पण (Convex Mirror) |
| संरचना | अंदर की ओर वक्रित (Curved Inwards), परावर्तन अंदरूनी सतह से। | बाहर की ओर वक्रित (Curved Outwards), परावर्तन बाहरी सतह से। |
| विशेषता | अभिसारी दर्पण (Converging Mirror): प्रकाश किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है। | अपसारी दर्पण (Diverging Mirror): प्रकाश किरणों को फैलाता है। |
| प्रतिबिंब | वास्तविक और आभासी दोनों (Real and Virtual)। | हमेशा आभासी, सीधा और छोटा (Always Virtual, Erect, and Diminished)। |
| उपयोग | दंत चिकित्सक, शेविंग दर्पण, टॉर्च के परावर्तक, सौर भट्टियाँ। | वाहनों में पश्च दृश्य दर्पण (Rear-view Mirror), स्ट्रीट लाइटों में। |
C. दर्पण सूत्र (Mirror Formula) और आवर्धन (Magnification)
- दर्पण सूत्र:
1/f=1/u+1/v
- f: फोकस दूरी (Focal Length)
- v: प्रतिबिंब की दूरी (Image Distance)
- u: वस्तु की दूरी (Object Distance)
- आवर्धन (m):
m=−v/u=Height of Image/Height of Object
2. प्रकाश का अपवर्तन (Refraction of Light)
अपवर्तन वह घटना है जिसमें प्रकाश की किरणें एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करने पर अपनी दिशा (चाल) बदल लेती हैं। यह प्रकाश की चाल में परिवर्तन के कारण होता है।
A. अपवर्तन के नियम (Laws of Refraction)
- आपतित किरण, अपवर्तित किरण (Refracted Ray) और दो माध्यमों के इंटरफ़ेस पर खींचा गया अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं।
- स्नेल का नियम (Snell’s Law): आपतन कोण की ज्या (sini) और अपवर्तन कोण की ज्या (sinr) का अनुपात हमेशा एक स्थिरांक होता है, जिसे अपवर्तनांक (μ) कहते हैं।
sini/sinr=μ (स्थिरांक)
B. अपवर्तनांक (Refractive Index)
अपवर्तनांक बताता है कि एक माध्यम प्रकाश की चाल को कितना धीमा करता है।
μ=निर्वात में प्रकाश की चाल (Speed of light in vacuum)/माध्यम में प्रकाश की चाल (Speed of light in medium)
- जिस माध्यम का अपवर्तनांक अधिक होता है, उसे सघन माध्यम (Denser Medium) कहते हैं।
- जिस माध्यम का अपवर्तनांक कम होता है, उसे विरल माध्यम (Rarer Medium) कहते हैं।
| सघन से विरल (Denser to Rarer) | विरल से सघन (Rarer to Denser) |
| प्रकाश किरण अभिलंब से दूर मुड़ती है। | प्रकाश किरण अभिलंब की ओर मुड़ती है। |
C. पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection – TIR)
यह अपवर्तन की एक विशेष स्थिति है जब प्रकाश की किरण सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है।
- क्रांतिक कोण (Critical Angle – θc): सघन माध्यम में वह आपतन कोण जिसके लिए विरल माध्यम में अपवर्तन कोण 90∘ हो जाता है।
- TIR की शर्त: यदि आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है, तो प्रकाश वापस सघन माध्यम में परावर्तित हो जाता है।
| अनुप्रयोग (Applications) |
| हीरे का चमकना (Brilliance of Diamond), मृगतृष्णा (Mirage) का बनना, प्रकाशिक तंतु (Optical Fibre)। |
D. लेंस (Lenses)
लेंस अपवर्तन के सिद्धांत पर कार्य करते हैं।
| लेंस का प्रकार | उत्तल लेंस (Convex Lens) | अवतल लेंस (Concave Lens) |
| विशेषता | अभिसारी लेंस (Converging Lens): किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है। | अपसारी लेंस (Diverging Lens): किरणों को फैलाता है। |
| उपयोग | साधारण माइक्रोस्कोप, कैमरा, दूर दृष्टि दोष (Hypermetropia) का निवारण। | निकट दृष्टि दोष (Myopia) का निवारण, गैलीलियो की दूरबीन। |
E. लेंस की क्षमता (Power of Lens)
लेंस की क्षमता उसकी फोकस दूरी (f) का व्युत्क्रम होती है।
Power(P)=1/f (in metres)
- मात्रक: डायोप्टर (D)। (उत्तल लेंस के लिए धनात्मक, अवतल लेंस के लिए ऋणात्मक)।
3. दैनिक जीवन में अपवर्तन के उदाहरण
प्रतियोगी परीक्षा में ये उदाहरण सीधे पूछे जाते हैं:
- पानी में पड़ी हुई पेंसिल का मुड़ा हुआ दिखाई देना।
- पानी से भरे बर्तन का वास्तविक गहराई से कम दिखाई देना।
- तारों का टिमटिमाना (वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण)।
- सूर्य का सूर्यास्त से पहले और सूर्योदय के बाद भी दिखाई देना।
- प्रकाश का वर्ण विक्षेपण (Dispersion): प्रिज्म द्वारा सफेद प्रकाश का सात रंगों (VIBGYOR) में विभाजित होना।
यह पोस्ट आपको परावर्तन और अपवर्तन के सभी महत्वपूर्ण नियमों, सूत्रों और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को समझने में मदद करेगी। सफलता के लिए इन मूलभूत सिद्धांतों पर मजबूत पकड़ बनाए रखें!
प्रकाशिकी (Optics): 50 संभावित प्रश्नोत्तर
परावर्तन और दर्पण (Reflection and Mirrors)
| क्र.सं. | प्रश्न (Question) | उत्तर (Answer) |
| 1 | प्रकाश के परावर्तन के कितने नियम हैं? | दो (Two)। |
| 2 | परावर्तन के नियम के अनुसार, आपतन कोण और परावर्तन कोण में क्या संबंध होता है? | ∠i=∠r (आपतन कोण = परावर्तन कोण)। |
| 3 | गोलीय दर्पणों (Spherical Mirrors) की फोकस दूरी (f) और वक्रता त्रिज्या (R) में क्या संबंध है? | f=R/2। |
| 4 | वाहनों में पश्च दृश्य दर्पण (Rear-view Mirror) के रूप में किस दर्पण का उपयोग किया जाता है? | उत्तल दर्पण (Convex Mirror)। |
| 5 | उत्तल दर्पण द्वारा बनने वाला प्रतिबिंब हमेशा कैसा होता है? | आभासी, सीधा और छोटा। |
| 6 | टॉर्च, सर्चलाइट और हेडलाइट में किस दर्पण का उपयोग परावर्तक के रूप में होता है? | अवतल दर्पण (Concave Mirror)। |
| 7 | दंत चिकित्सक (Dentist) किस दर्पण का उपयोग करते हैं? | अवतल दर्पण (Concave Mirror)। |
| 8 | वह दर्पण कौन सा है जो प्रकाश किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित (Converge) करता है? | अवतल दर्पण (Concave Mirror) (अभिसारी दर्पण)। |
| 9 | यदि कोई वस्तु समतल दर्पण से 5 सेंटीमीटर दूर है, तो प्रतिबिंब दर्पण से कितनी दूर बनेगा? | 5 सेंटीमीटर। |
| 10 | समतल दर्पण की फोकस दूरी कितनी होती है? | अनंत (Infinity)। |
| 11 | यदि अवतल दर्पण से बनने वाला आवर्धन (Magnification) ऋणात्मक (Negative) है, तो प्रतिबिंब कैसा होगा? | वास्तविक और उल्टा। |
| 12 | उत्तल दर्पण का उपयोग सौर भट्टियों (Solar Furnaces) में क्यों नहीं किया जाता है? | क्योंकि यह प्रकाश को फैलाता (Diverge) है। |
| 13 | अवतल दर्पण द्वारा वास्तविक और समान आकार का प्रतिबिंब कहाँ बनता है? | वक्रता केंद्र (C) पर। |
| 14 | आवर्धन (Magnification) का मात्रक क्या होता है? | कोई मात्रक नहीं (मात्रकहीन)। |
| अपवर्तन और अपवर्तनांक (Refraction and Refractive Index) | ||
| 15 | प्रकाश का अपवर्तन (Refraction) किस कारण होता है? | प्रकाश की चाल में परिवर्तन के कारण। |
| 16 | अपवर्तन का नियम, जिसमें sini/sinr एक स्थिरांक होता है, क्या कहलाता है? | स्नेल का नियम (Snell’s Law)। |
| 17 | विरल माध्यम (Rarer Medium) से सघन माध्यम (Denser Medium) में जाने पर प्रकाश की किरण अभिलंब की ओर झुकती है या दूर हटती है? | अभिलंब की ओर झुकती है (Bends towards the Normal)। |
| 18 | अपवर्तनांक (μ) का सूत्र प्रकाश की चाल के संदर्भ में क्या है? | μ=माध्यम में प्रकाश की चालनिर्वात में प्रकाश की चाल। |
| 19 | किस माध्यम का अपवर्तनांक जितना अधिक होता है, उसमें प्रकाश की चाल उतनी ही क्या होती है? | कम (Slower)। |
| 20 | पानी में डूबी हुई छड़ का मुड़ा हुआ दिखना किस घटना का उदाहरण है? | प्रकाश का अपवर्तन (Refraction of Light)। |
| 21 | तारों का टिमटिमाना (Twinkling of Stars) किस घटना के कारण होता है? | वायुमंडलीय अपवर्तन (Atmospheric Refraction)। |
| 22 | पानी से भरे बर्तन की वास्तविक गहराई से कम दिखाई देना किसका उदाहरण है? | अपवर्तन। |
| 23 | हीरा (Diamond) इतना चमकदार क्यों दिखाई देता है? | पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) के कारण। |
| 24 | पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए आवश्यक दो शर्तें क्या हैं? | 1. प्रकाश सघन से विरल माध्यम में जाए। 2. आपतन कोण क्रांतिक कोण से बड़ा हो। |
| 25 | क्रांतिक कोण (Critical Angle) क्या है? | सघन माध्यम में वह आपतन कोण जिसके लिए अपवर्तन कोण 90∘ हो जाता है। |
| लेंस और दृष्टि दोष (Lenses and Vision Defects) | ||
| 26 | निकट दृष्टि दोष (Myopia) के निवारण के लिए किस लेंस का उपयोग किया जाता है? | अवतल लेंस (Concave Lens)। |
| 27 | दूर दृष्टि दोष (Hypermetropia) के निवारण के लिए किस लेंस का उपयोग किया जाता है? | उत्तल लेंस (Convex Lens)। |
| 28 | उत्तल लेंस को अन्य किस नाम से जाना जाता है? | अभिसारी लेंस (Converging Lens)। |
| 29 | लेंस की क्षमता (Power of Lens) का SI मात्रक क्या है? | डायोप्टर (Dioptre)। |
| 30 | यदि किसी लेंस की क्षमता +2 D है, तो उसकी फोकस दूरी और प्रकार क्या होगा? | +0.5 m (उत्तल लेंस)। |
| 31 | लेंस सूत्र (Lens Formula) क्या है? | f1=v1−u1। |
| 32 | जरा दूरदृष्टिता (Presbyopia) के निवारण के लिए किस लेंस का उपयोग होता है? | द्विफोकसी लेंस (Bifocal Lens)। |
| 33 | सरल सूक्ष्मदर्शी (Simple Microscope) में कौन सा लेंस उपयोग होता है? | उत्तल लेंस (Convex Lens)। |
| 34 | मायोपिया में प्रतिबिंब आँख के किस भाग पर बनता है? | रेटिना के सामने (In front of the Retina)। |
| 35 | लेंस की क्षमता (P) और फोकस दूरी (f) में क्या संबंध है? | P=1/f। |
| प्रकाश के अन्य गुण और अनुप्रयोग | ||
| 36 | इंद्रधनुष (Rainbow) बनने में प्रकाश की कौन-कौन सी घटनाएँ शामिल होती हैं? | अपवर्तन, पूर्ण आंतरिक परावर्तन और वर्ण विक्षेपण। |
| 37 | प्रकाश का वर्ण विक्षेपण (Dispersion) क्या है? | श्वेत प्रकाश का अपने सात रंगों (VIBGYOR) में विभाजित होना। |
| 38 | प्रकाश का कौन सा रंग प्रिज्म द्वारा सबसे कम विचलित (Least Deviated) होता है? | लाल (Red)। |
| 39 | आकाश का नीला दिखाई देना प्रकाश की किस घटना के कारण होता है? | प्रकाश का प्रकीर्णन (Scattering of Light)। |
| 40 | खतरे के सिग्नल लाल रंग के क्यों बनाए जाते हैं? | क्योंकि लाल रंग का प्रकीर्णन सबसे कम होता है (यह दूर तक दिखाई देता है)। |
| 41 | प्राथमिक रंग (Primary Colours) कौन-कौन से हैं? | लाल (Red), हरा (Green), और नीला (Blue)। |
| 42 | प्रकाशिक तंतु (Optical Fibre) किस सिद्धांत पर कार्य करता है? | पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection – TIR)। |
| 43 | प्रकाश की चाल (Speed of Light) सबसे अधिक किसमें होती है? | निर्वात (Vacuum)। |
| 44 | प्रकाश की चाल निर्वात में लगभग कितनी होती है? | 3×108 m/s। |
| 45 | चंद्रमा से परावर्तित प्रकाश को पृथ्वी तक आने में कितना समय लगता है? | लगभग 1.28 सेकंड। |
| विविध और मिश्रित प्रश्न | ||
| 46 | प्रकाश के तरंग सिद्धांत (Wave Theory of Light) को किसने प्रतिपादित किया था? | क्रिश्चियन हाइगेंस (Christiaan Huygens)। |
| 47 | फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (Photoelectric Effect) की व्याख्या के लिए किसे नोबेल पुरस्कार मिला? | अल्बर्ट आइंस्टीन (Albert Einstein)। |
| 48 | किसी वस्तु का रंग किस पर निर्भर करता है? | उस पर पड़ने वाले प्रकाश के रंग पर और वह किस रंग को परावर्तित करती है। |
| 49 | मरीचिका (Mirage) का बनना किसका उदाहरण है? | पूर्ण आंतरिक परावर्तन। |
| 50 | सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य का लाल दिखाई देना किस घटना के कारण होता है? | प्रकाश का प्रकीर्णन (Scattering of Light)। |
यह 50 प्रश्नों का सेट प्रकाशिकी के सबसे महत्वपूर्ण और संभावित क्षेत्रों को कवर करता है। इन सभी तथ्यों और अनुप्रयोगों को याद करके आप परीक्षा में इस खंड को आत्मविश्वास से हल कर सकते हैं।