तरंगें ऊर्जा के संचरण (Transmission) का एक माध्यम हैं, जिसमें पदार्थ का स्थानांतरण हुए बिना ऊर्जा एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाती है।
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1. तरंगों की मूलभूत अवधारणा (Basic Concept of Waves)
- परिभाषा: तरंग एक प्रकार का विक्षोभ (Disturbance) है जो एक माध्यम में संचरित होता है, जिससे ऊर्जा एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक स्थानांतरित होती है, जबकि माध्यम के कण (Particles) अपनी औसत स्थिति (Mean Position) के इर्द-गिर्द दोलन करते हैं।
- माध्यम की आवश्यकता:
- यांत्रिक तरंगें (Mechanical Waves): इन्हें संचरण के लिए माध्यम (ठोस, द्रव या गैस) की आवश्यकता होती है (जैसे ध्वनि तरंगें, पानी की तरंगें)।
- गैर–यांत्रिक/विद्युतचुंबकीय तरंगें (Non-mechanical/Electromagnetic Waves): इन्हें संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता नहीं होती। ये निर्वात (Vacuum) में भी संचरित हो सकती हैं (जैसे प्रकाश, रेडियो तरंगें, X-किरणें)।
2. तरंगों के प्रकार (Types of Waves)
तरंगों को मुख्य रूप से माध्यम के कणों के कंपन की दिशा और तरंग संचरण की दिशा के आधार पर दो प्रमुख प्रकारों में विभाजित किया जाता है:
A. अनुप्रस्थ तरंगें (Transverse Waves)
- परिभाषा: वह तरंग जिसमें माध्यम के कणों का कंपन तरंग के संचरण की दिशा के लंबवत (Perpendicular) होता है।
- संरचना: ये तरंगें माध्यम में शृंग (Crests – अधिकतम विस्थापन ऊपर की ओर) और गर्त (Troughs – अधिकतम विस्थापन नीचे की ओर) के रूप में आगे बढ़ती हैं।
- माध्यम: ये मुख्य रूप से ठोसों में और द्रवों की सतह पर उत्पन्न होती हैं। द्रवों या गैसों के भीतर अनुप्रस्थ तरंगें संचरित नहीं हो सकतीं क्योंकि उनमें अपरूपण (Shear) का गुण नहीं होता है।
- उदाहरण:
- प्रकाश तरंगें (Light Waves): सभी विद्युतचुंबकीय तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं।
- पानी की सतह पर उत्पन्न तरंगें (Ripple)।
- तनी हुई डोरी में उत्पन्न तरंगें (जैसे गिटार की स्ट्रिंग)।
- भूकंप की S-तरंगें (Secondary Waves)।
B. अनुदैर्ध्य तरंगें (Longitudinal Waves)
- परिभाषा: वह तरंग जिसमें माध्यम के कणों का कंपन तरंग के संचरण की दिशा के समानांतर (Parallel) होता है।
- संरचना: ये तरंगें माध्यम में संपीड़न (Compression – जहाँ कण पास–पास आते हैं) और विरलन (Rarefaction – जहाँ कण दूर–दूर जाते हैं) के रूप में आगे बढ़ती हैं।
- माध्यम: ये तरंगें ठोस, द्रव और गैस तीनों माध्यमों में संचरित हो सकती हैं।
- उदाहरण:
- ध्वनि तरंगें (Sound Waves): ध्वनि तरंगें सबसे आम अनुदैर्ध्य तरंगें हैं।
- स्प्रिंग को खींचकर और छोड़कर उत्पन्न की गई तरंगें।
- भूकंप की P-तरंगें (Primary Waves)।
3. प्रतियोगी परीक्षा के लिए मुख्य अंतर (Key Differences for Exams)
| आधार | अनुप्रस्थ तरंगें (Transverse Waves) | अनुदैर्ध्य तरंगें (Longitudinal Waves) |
| कणों की गति | संचरण दिशा के लंबवत (Perpendicular)। | संचरण दिशा के समानांतर (Parallel)। |
| संरचना | शृंग (Crest) और गर्त (Trough)। | संपीड़न (Compression) और विरलन (Rarefaction)। |
| माध्यम | मुख्य रूप से ठोसों में और द्रव की सतह पर। | ठोस, द्रव और गैस तीनों में। |
| उदाहरण | प्रकाश, रेडियो तरंगें, पानी की सतह की लहरें। | ध्वनि तरंगें, स्प्रिंग तरंगें, P-तरंगें। |
| ध्रुवीकरण | इन तरंगों का ध्रुवीकरण (Polarization) संभव है। | इन तरंगों का ध्रुवीकरण संभव नहीं है। |
4. तरंगों के मूलभूत पैरामीटर (Fundamental Wave Parameters)
| पैरामीटर | परिभाषा | SI मात्रक |
| तरंगदैर्ध्य (λ) | एक पूर्ण तरंग की लंबाई (दो क्रमागत शृंग/संपीड़न के बीच की दूरी)। | मीटर (m) |
| आवृत्ति (f) | एक सेकंड में पूरे किए गए दोलनों या तरंगों की संख्या। | हर्ट्ज़ (Hz) |
| आयाम (A) | माध्यम के कणों का अपनी औसत स्थिति से अधिकतम विस्थापन। | मीटर (m) |
| आवर्त काल (T) | एक पूरा दोलन या तरंग पूरा करने में लगा समय। | सेकंड (s) |
| तरंग वेग (v) | तरंग द्वारा एक सेकंड में तय की गई दूरी। | मीटर प्रति सेकंड (m/s) |
महत्वपूर्ण सूत्र:
- v=f×λ (तरंग वेग = आवृत्ति × तरंगदैर्ध्य)
- f=1/T (आवृत्ति = 1/आवर्त काल)
तरंगें (Waves): 50 संभावित प्रश्नोत्तर
भाग 1: तरंगों की मूलभूत अवधारणाएँ और वर्गीकरण
| क्र.सं. | प्रश्न (Question) | उत्तर (Answer) |
| 1 | तरंग क्या है? | ऊर्जा का संचरण बिना पदार्थ के स्थानांतरण के। |
| 2 | तरंग के संचरण के लिए किस प्रकार की तरंगों को माध्यम की आवश्यकता होती है? | यांत्रिक तरंगें (Mechanical Waves)। |
| 3 | क्या यांत्रिक तरंगें निर्वात (Vacuum) में संचरित हो सकती हैं? | नहीं (No)। |
| 4 | किस प्रकार की तरंगों को संचरण के लिए माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है? | विद्युतचुंबकीय तरंगें (Electromagnetic Waves)। |
| 5 | विद्युतचुंबकीय तरंगों का एक उदाहरण क्या है? | प्रकाश तरंगें (Light Waves) या रेडियो तरंगें। |
| 6 | तरंगों का वह गुण जो माध्यम के कणों के अधिकतम विस्थापन को दर्शाता है? | आयाम (Amplitude)। |
| 7 | एक सेकंड में पूरे किए गए दोलनों या तरंगों की संख्या क्या कहलाती है? | आवृत्ति (Frequency)। |
| 8 | आवृत्ति का SI मात्रक क्या है? | हर्ट्ज़ (Hz)। |
| 9 | दो क्रमागत शृंग (Crests) या गर्त (Troughs) के बीच की दूरी क्या कहलाती है? | तरंगदैर्ध्य (Wavelength – λ)। |
| 10 | तरंग वेग (v), आवृत्ति (f) और तरंगदैर्ध्य (λ) के बीच क्या संबंध है? | v=f×λ। |
| 11 | तरंग के एक दोलन को पूरा करने में लगे समय को क्या कहते हैं? | आवर्त काल (Time Period – T)। |
| 12 | आवर्त काल (T) और आवृत्ति (f) में क्या संबंध है? | f=1/T। |
| 13 | डोरी में उत्पन्न तरंगें ऊर्जा को कैसे स्थानांतरित करती हैं? | कणों के दोलन द्वारा। |
| 14 | ध्वनि तरंगों की चाल प्रकाश तरंगों की चाल से कैसी होती है? | बहुत कम। |
| 15 | तरंगें ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान तक किस रूप में ले जाती हैं? | विक्षोभ (Disturbance) के रूप में। |
भाग 2: अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंगें
| क्र.सं. | प्रश्न (Question) | उत्तर (Answer) |
| 16 | वह तरंग जिसमें कणों का कंपन तरंग संचरण की दिशा के लंबवत (Perpendicular) होता है? | अनुप्रस्थ तरंगें (Transverse Waves)। |
| 17 | अनुप्रस्थ तरंगें किस संरचना के रूप में संचरित होती हैं? | शृंग (Crest) और गर्त (Trough) के रूप में। |
| 18 | अनुप्रस्थ तरंगों के संचरण के लिए माध्यम में कौन सा गुण आवश्यक है? | कठोरता/अपरूपण (Shear/Rigidity)। |
| 19 | अनुप्रस्थ तरंगें किन माध्यमों में मुख्य रूप से उत्पन्न होती हैं? | ठोसों और द्रवों की सतह पर। |
| 20 | प्रकाश तरंगें किस प्रकार की तरंगों का उदाहरण हैं? | अनुप्रस्थ तरंगें (और विद्युतचुंबकीय)। |
| 21 | तनी हुई डोरी में उत्पन्न होने वाली तरंगें किस प्रकार की होती हैं? | अनुप्रस्थ तरंगें। |
| 22 | वह तरंग जिसमें कणों का कंपन तरंग संचरण की दिशा के समानांतर (Parallel) होता है? | अनुदैर्ध्य तरंगें (Longitudinal Waves)। |
| 23 | अनुदैर्ध्य तरंगें किस संरचना के रूप में संचरित होती हैं? | संपीड़न (Compression) और विरलन (Rarefaction) के रूप में। |
| 24 | अनुदैर्ध्य तरंगें किन माध्यमों में संचरित हो सकती हैं? | ठोस, द्रव और गैस तीनों में। |
| 25 | ध्वनि तरंगें किस प्रकार की तरंगों का उदाहरण हैं? | अनुदैर्ध्य तरंगें (और यांत्रिक)। |
| 26 | स्प्रिंग को खींचकर और छोड़कर उत्पन्न की गई तरंगें किस प्रकार की होती हैं? | अनुदैर्ध्य तरंगें। |
| 27 | क्या अनुदैर्ध्य तरंगों का ध्रुवीकरण (Polarization) संभव है? | नहीं (No)। |
| 28 | क्या अनुप्रस्थ तरंगों का ध्रुवीकरण (Polarization) संभव है? | हाँ (Yes)। |
| 29 | संपीड़न (Compression) के क्षेत्र में माध्यम का घनत्व (Density) कैसा होता है? | अधिक (High)। |
| 30 | गर्त (Trough) की स्थिति में माध्यम के कणों का विस्थापन कैसा होता है? | नकारात्मक अधिकतम (Negative Maximum)। |
भाग 3: विद्युतचुंबकीय तरंगें और अनुप्रयोग
| क्र.सं. | प्रश्न (Question) | उत्तर (Answer) |
| 31 | विद्युतचुंबकीय तरंगें किस चाल से संचरित होती हैं? | प्रकाश की चाल से (3×108 m/s)। |
| 32 | विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में सबसे लंबी तरंगदैर्ध्य (Wavelength) किस तरंग की होती है? | रेडियो तरंगें (Radio Waves)। |
| 33 | विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में सबसे अधिक आवृत्ति (Frequency) किस तरंग की होती है? | गामा किरणें (Gamma Rays)। |
| 34 | विजिबल स्पेक्ट्रम (दृश्य प्रकाश) में सबसे कम तरंगदैर्ध्य किस रंग की होती है? | बैंगनी (Violet)। |
| 35 | एक्स-किरणों (X-rays) की आवृत्ति गामा किरणों से कैसी होती है? | कम (Lower)। |
| 36 | ऊष्मा का संचरण निर्वात में किस तरंग द्वारा होता है? | अवरक्त तरंगें (Infrared Waves)। |
| 37 | TV और FM रेडियो किस तरंग का उपयोग करते हैं? | रेडियो तरंगें। |
| 38 | पराबैंगनी किरणें (Ultraviolet Rays) सूर्य के प्रकाश का कौन सा हिस्सा हैं? | दृश्य प्रकाश से अधिक आवृत्ति वाला। |
| 39 | क्या विद्युतचुंबकीय तरंगें भी परावर्तन और अपवर्तन दिखाती हैं? | हाँ (Yes) (प्रकाश परावर्तन और अपवर्तन दिखाता है)। |
| 40 | विद्युतचुंबकीय तरंगों का वह गुण जिसके द्वारा प्रकाश की तीव्रता कम हो जाती है, क्या कहलाता है? | क्षीणन (Attenuation)। |
भाग 4: मिश्रित अनुप्रयोग और महत्वपूर्ण तथ्य
| क्र.सं. | प्रश्न (Question) | उत्तर (Answer) |
| 41 | भूकंप के दौरान उत्पन्न होने वाली प्राथमिक (P) तरंगें किस प्रकार की होती हैं? | अनुदैर्ध्य तरंगें। |
| 42 | भूकंप के दौरान उत्पन्न होने वाली द्वितीयक (S) तरंगें किस प्रकार की होती हैं? | अनुप्रस्थ तरंगें। |
| 43 | कौन सी यांत्रिक तरंगें किसी भी माध्यम (ठोस, द्रव, गैस) में संचरित हो सकती हैं? | अनुदैर्ध्य तरंगें (P-तरंगें और ध्वनि)। |
| 44 | जब एक तरंग किसी माध्यम से गुजरती है, तो कौन सा गुण अपरिवर्तित रहता है? | आवृत्ति (Frequency)। |
| 45 | तरंगों में आयाम का दोगुना होने पर उसकी ऊर्जा पर क्या प्रभाव पड़ता है? | ऊर्जा चार गुना हो जाती है (ऊर्जा ∝Amplitude2)। |
| 46 | 50 Hz आवृत्ति वाली तरंग का आवर्त काल (T) कितना होगा? | 0.02 s (T=1/50 Hz) |
| 47 | एक माध्यम में ध्वनि की चाल 330 m/s है और आवृत्ति 165 Hz है, तो तरंगदैर्ध्य क्या होगी? | 2 m (λ=v/f=330/165) |
| 48 | ध्वनि का कौन सा गुण आयाम पर निर्भर करता है? | तीव्रता (Loudness)। |
| 49 | ध्वनि का कौन सा गुण आवृत्ति पर निर्भर करता है? | तारत्व (Pitch)। |
| 50 | सोनार (SONAR) किस प्रकार की तरंगों का उपयोग करता है? | पराश्रव्य (Ultrasonic) तरंगें (जो 20000 Hz से अधिक होती हैं)। |
यह 50 प्रश्नों का सेट तरंगों के मूलभूत सिद्धांतों, प्रकारों और उनके अनुप्रयोगों को कवर करता है, जो आपकी परीक्षा की तैयारी के लिए महत्वपूर्ण हैं।