Class 10 Science Chapter 10 Prakash-Pravartan Tatha Apvartan
दोस्तों इस पोस्ट में आपको दसवीं कक्षा के विज्ञान के अध्याय 10 प्रकाश -परावर्तन तथा अपवर्तन के सभी प्रश्न और उसके उत्तर बिल्कुल आसान भाषा में देने का प्रयास किया हूँ जिसे पढ़ कर अपनी तैयारी बहुत ही सरल ढंग से कर सकते हो |
10. प्रकाश-परावर्तनतथा अपवर्तन
पाठगत प्रश्नोत्तर
प्रश्न 1. अवतल दर्पण के मुख्य फोकस की परिभाषा लिखिए।
उत्तर:- अवतल दर्पण पर मुख्य अक्ष के समांतर आपतित किरणें परावर्तित होकर दर्पण मुख्य फोकस के जिस बिंदु पर मिलती है प्रतिच्छेदी है, वह बिंदु अवतल दर्पण का मुख्य फोका कहलाता है।
प्रश्न 2. एक गोलीय दर्पण की वक्रता त्रिज्या 20 सेमी है। इसकी फोकस दूरी क्या होगी।
उत्तर:- हम जानते हैं कि
R = 2f
यहाँ, R = 20 सेमी.
⇒f = 20/2 = 10 सेमी.
गोलीय की फोकस दूरी = 10 सेमी.
प्रश्न 3. उस दर्पण का नाम बताइए जो बिंब का सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिंब बना सके।
उत्तर:- अवतल दर्पण।
प्रश्न 4. हम वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च दृश्य दर्पण के रूप में वरीयता क्यों देते हैं ?
उत्तर:- हम वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च दृश्य दर्पण के रूप में वरीयता देते हैं क्योंकि ये सदैव सोधा व आभासी प्रतिबिंब बनाते हैं। इनका दृष्टि क्षेत्र भी बहुत अधिक होता है जिससे ड्राइवर अपने पीछे के बहुत बड़े क्षेत्र को देखने में समर्थ होता है।
पाठगत प्रश्नोत्तर
प्रश्न 1. उस उत्तल दर्पण की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी वक्रता-त्रिज्या 32 सेमी. है।
उत्तर:- दिया है,
R = 32 सेमी.
⇒ R = 2f
⇒ f = R/2
⇒ f = 32/2
⇒ f = 16 सेमी.
प्रश्न 2. कोई अवतल दर्पण आपके सामने 10 सेमी. दूरी पर रखे किसी बिंब का तीन गुना आवर्धित (बड़ा) वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है। प्रतिबिंब दर्पण से कितनी दूरी पर है।
उत्तर:- m = – v/u (वास्तविक)
– 3 = – v/u
या, 3u = v
u = – 10 सेमी. (दिया है)
v = – 30 सेमी. (चूँकि v = 3u )
पाठगत प्रश्नोत्तर
प्रश्न 1. 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-यह अभिलंब की ओर झुकेगी क्योंकि जल में प्रवेश करने के बाद इसकी चाल कमी आएगी ।
प्रश्न 2. प्रकाश वायु से 1.50 अपवर्तनांक की काँच की प्लेट में प्रवेश करता है। काँच में प्रकाश की चाल कितनी है ? निर्वात में प्रकाश की चाल 3 ˣ108 m/s है ।
उत्तर-
ng = C/VG
ng = 33 ˣ108/vg
vg = 3 ˣ108/1.5
vg = 2 ˣ108 m/s
C = वायु में प्रकाश का वेग
vg = काँचमें प्रकाश का वेग
प्रश्न 3. सारणी 10.3 से अधिकतम प्रकाशित घनत्व के माध्यम को ज्ञात कीजिए । न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को भी ज्ञात कीजिए ।
उत्तर:- अधिकतम प्रकाशित घनत्व का माध्यम-हीरा । न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व का माध्यम-हवा (1.003)
प्रश्न 4. आपको किरोसिन, तारपीन का तेल तथा जल दिए गए हैं। इनमें से किसमें प्रकाश सबसे अधिक तीव्र गति से चलता है ? सारणी 10.3 में दिए गए आँकड़ों का उपयोग कीजिए ।
उत्तर:- प्रकाश जल में सबसे अधिक तीव्र गति से चलता है क्योंकि जल का अपर्वतनांक किरोसिन तथा तारपीन के तेल से कम है।
प्रश्न 5. हीरे का अपर्वतनांक 2.42 है। इस कथन से क्या अभिप्राय है ?
उत्तर:- हीरे का अपवर्तनांक 2.42 है। इस कथन का अभिप्राय यह है कि हीरा का प्रकाशिक घनत्व अधिक है जिससे यह एक कठोर पदार्थ है इसमें प्रकाश की चाल सबसे कम है।
पाठगत प्रश्नोत्तर
प्रश्न 1. किसी लेंस की 1 डाइऑप्टर क्षमता को परिभाषित कीजिए ।
उत्तर:- जब एक लेंस की फोकस दूरी। मीटर हो तो लेंस की क्षमता । डाइऑप्टर कहलाती है।
प्रश्न 2. कोई उत्तल लेंस किसी सुई का वास्तविक तथा उलटा प्रतिबिंब उस लेंस 50 सेमी, दूर बनता है। यह सूई, उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखी है, यदि इसका प्रतिकिंत उसी साइज का बन रहा है जिस साइज का बिंब है। लेंस की क्षमता भी ज्ञात कीजिए।
उत्तर:- यहाँ, प्रतिबिंब दूरी = + 50 सेमी.
v = 50 सेमी. m = 1
P = 1/f = ? लेंस द्वारा वास्तविक प्रतिबिंब के लिए,
m = v/u
I = v/u
v = u
∴ u= -50 सेमी.,
∴ बिंब दूरी = 50 सेमी.
अब, 1/v – 1/u = 1/f
⇒ 1/50 – 1/- 50 = 1/r
⇒ (1 + 1)/50 = 1/f
∴ f = 25 सेमी.
⇒ P = 1/25/100) = 1/1/4
⇒ P = 4 डाइऑप्टर
प्रश्न 3. 2 मी. फोकस दूरी वाले किसी अवतल लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए ।
उत्तर:- अवतल लेंस के लिए
f = – 2 मी.
⇒P = 1/f
⇒P = 1/2
∴P = – 0.5 डाइऑप्टर
अभ्यास
प्रश्न 1. निम्न में से कौन-सा पदार्थ लेंस बनाने के लिए प्रयुक्त नहीं किया जा सकता है ?
(a) जल
(b) काँच
(c) प्लास्टिक
(d) मिट्टी
उत्तर:- (d) मिट्टी
प्रश्न 2. किसी बिंब का अवतल दर्पण द्वारा बना प्रतिबिंव, आभासी, सीधा तथा बिंब से बड़ा पाया गया । वस्तु की स्थिति कहाँ होनी चाहिए ?
(a) मुख्य फोकस तथा वक्रता केन्द्र के बीच
(b) वक्रता केन्द्र पर
(c) वक्रता केन्द्र से परे
(d) दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच
उत्तर:- (d) दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच ।
प्रश्न 3. किसी बिंब का वास्तविक तथा समान साइज का प्रतिविंव प्राप्त करने के लिए, बिंब को उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखें ?
(a) लेंस के मुख्य फोकस पर
(b) फोकस दूरी की दो गुनी दूरी पर
(c) अन्नत पर
(c) लेंस के प्रकाशिक केन्द्र तथा मुख्य फोकस के बीच ।
उत्तर:- (c) अनंत पर ।
प्रश्न 4. किसी गोलीय दर्पण तथा किसी पतले गोलीय लेंस दोनों की फोकस दूरियाँ -15 सेमी. हैं। दर्पण तथा लेंस संभवतः हैं
(a) दोनों अवतल
(b) दोनों उत्तल
(b) दर्पण अवतल तथा लेंस उत्तल (c)
दर्पण उत्तल तथा लेंस अवतल
उत्तर:- (a) दोनों अवतल
प्रश्न 5. किसी दर्पण से आप चाहें 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 6 किसी शब्दकोष (dictionary) में पाए गए छोटे अक्षरों को पढ़ते समय आप निम्न में से कौन-सा लेंस पसंद करेंगे?
(a) 50cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
(b) 50cm फोकस दूरी का एक अवतल लेंस
(c) 5cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
(d) 5cm फोकस दूरी का एक अवतल लेंस
उत्तर:- 5cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
प्रश्न 7 15cm फोकस दूरी के एक अवतल दर्पण का उपयोग करके हम किसी बिंब का सीधा प्रतिबिंब बनाना चाहते हैं। बिंब का दर्पण से दूरी को 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:- 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।
वस्तु की दर्पण से दूरी का परास 0 – 15cm के बीच है।
(i) प्रतिबिंब की प्रकृति आभासी तथा सीधी है।
(ii) प्रतिबिंब का आकार बिंब से बड़ा है।
प्रश्न 8 निम्न स्थितियों में प्रयुक्त दर्पण का प्रकार बताइए-
(a) किसी कार का अग्र-दीप (हैड-लाइट)
(b) किसी वाहन का पार्श्व/ 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) किसी वाहन का पार्श्व/ पश्च-दृश्य दर्पण के लिए उत्तल दर्पण का प्रयोग किया जाता है क्योंकि ये सदैव छोटा परन्तु सीधा प्रतिबिंब बनाता है। चूँकि उत्तल दर्पण बाहर की ओर वक्रित होता है। इसलिए इसका दृष्टि-क्षेत्र काफी बढ़ जाता है जीससे ड्राईवर गाड़ी के पीछे के बहुत बड़े हिस्से को देख पाता है।
(c) सौर भट्टी में सूर्य के प्रकाश केन्द्रित करना पड़ता है जिसके लिए अवतल दर्पण उपयुक्त है। यह दर्पण अनंत से होकर आने वाला मुख्य अक्ष के समान्तर प्रकाश किरणों को फोकस से होकर गुजारता है जिससे फोकस के आस-पास का तापमान 180०C से 200०C तक बढ़ जाता है।
प्रश्न 9.किसी उत्तल लेंस का आधा भाग काले कागज से ढक दिया गया है। क्या लेंस किसी बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना पाएगा? अपने उत्तर का प्रयोग द्वारा जाँच कीजिए।अपने प्रेक्षणों की व्याख्या कीजिए ।
उत्तर:- हाँ, यह लेंस बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना पाएगा ।
सत्यापन:- एक उत्तल लेंस जिसका आधा भाग काले कागज से ढका है, लिया जाता है। एक बिंब को इसके सामने रखा जाता है तथा इसे व्यवस्थित कर इसका प्रतिबिंब परदे पर प्राप्त किया जाता है। यह पाया जाता है कि बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना रहा है।
प्रश्न 10. 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, लेंस की फोकस दुरी f = 10cm,
बिंब की लेंस से दुरी u = -25cm, इसलिए,
अतः प्रतिबिंब वास्तविक तथा उल्टा होगा। यह लेंस के 16.67cm पीछे तथा 3.33cm के आकार होगा।
प्रश्न 11. 15cm फोकस दूरी का कोई अवतल लैंस किसी बिंब का प्रतिबिंब लैंस से 10cm दूरी पर बनाता है। बिंब लैंस से कितनी दूरी पर स्थित है? किरण आरेख खींचिए।
उत्तर- फोकस दूरी, F = -15cm
प्रतिबिंब की लैंस से दूरी, V = -10cm
बिंब की लैंस से दूरी, U = ?
लेंस सूत्र का प्रयोग करते हुए,
प्रश्न 12. 15cm फोकस दूरी के किसी उत्तल दर्पण से कोई बिंब 10cm दूरी पर रखा है। प्रतिबिंब की स्थिति तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।
उत्तर-फोकस दूरी f = 15 सेमी.
बिंब दूरी u = – 10 सेमी.
प्रतिबिंब की दूरी v = ?
हम जानते हैं कि,
1/u + 1/v = 1/f
⇒ 1/- 10 + 1/v = 1/15
⇒ 1/v = 1/15 + 1/10
⇒ 1/v = 2 + 3/30
⇒ 1/v = 5/30
⇒ v = 6 सेमी.
अर्थात्, प्रतिबिंब दर्पण के पीछे 6 सेमी. की दूरी पर बनता है। प्रतिबिंब वास्तविक तथा उलटा है।
प्रश्न 13. एक समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन 1 है। इसका क्या अर्थ है ?
उत्तर:- धनात्मक चिह्न (+) यह दर्शाता है कि प्रतिबिंब आभासी, सीधा तथा समान आकार का बना है।
प्रश्न 14.5.0 सेमी. लंबाई का कोई बिंब 30 सेमी. वक्रता त्रिज्या के किसी उत्तल दर्पण के सामने 20 सेमी, दूरी पर रखा गया है। प्रतिबिंब की स्थिति, प्रकृति तथा साइज जात कीजिए ।
उत्तर-यहाँ,
बिंब की ऊँचाई
h1= 5 सेमी.
वक्रता त्रिन्या R = 30 सेमी.
R/2= f
या, फोकस दूरी f = 30/2 = +15 सेमी.
बिंब की दूरी u = – 20
तो प्रतिबिंब की दूरी v = ?
प्रतिबिंब की ऊँचाई h2 = ?
हम जानते हैं कि,
1/v + 1/u = 1/f
⇒ 1/v + 1/- 20 = 1/+15
⇒ 1/v = 1/15 + 1/20 +( 4 + 3)/60
⇒ v= 60/7 सेमी. =8.57 सेमी.
प्रतिबिंब दुर्पण के पोछे 8.6 सेमी. की दूरी पर बना है।
पुनः m = h2/h1 = (- v)/u
h2/5 सेमी= 8.57/20
या, h2 = (8.57 ˣ5)/20
अर्थात्, आकार = 2.175 संमी.) है । प्रतिबिंब आभासी, सीधा तथा छोटी है ।
प्रश्न 15. 7.0 cm साइज का कोई बिंब 18 सेमी फोकस दूरी के अवतल दर्पण के सामने 27 सेमी. दूरी पर रखा गया है। दर्पण से कितनी दूरी पर किसी परदें को रखें कि उस पर वस्तु का स्पष्ट फोकसित प्रतिबिंब प्राप्त किया जा सके। प्रतिविंव का साइज तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए ।
उत्तर-यहाँ,
बिंब की ऊँचाई h1 = 5 सेमी.
बिंब दूरी u = – 27 सेमी.
फोकस दूरी f = – 18 सेमी.
तो, प्रतिबिंब की दूरी v =?
प्रतिबिंब की ऊँचाई h2 = ?
हम जानते हैं कि 1/u + 1/v = 1/f
⇒ 1/- 27 + 1/v = 1/- 18
⇒ 1/v = – 1/18 + 1/27
⇒ – 3 + 2/54
⇒ 1/v = – 1/54
⇒ v = – 54 सेमी.
अर्थात् दर्पण से 54 सेमी. की दूरी पर रखी जानी चाहिए ।
⇒ m = h2/h1 = (- v)/u
⇒ h2/ 7सेमी. = – (- 54)/(- 27)
⇒ h2/ 7सेमी. =2
⇒ h2 = 2 ˣ7
⇒ h2 = 14 सेमी.
अर्थात प्रतिबिम्ब की ऊँचाई 14 सेमी. है तथा यह वास्तविक और उल्टा है|
प्रश्न 16. उस लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए, जिसकी क्षमता -2.0D है। यह किस प्रकार का लेंस है ?
उत्तर:- P = 1/f
-2.0= 1/f
f = – 1/2 मी.
f = -1/2ˣ100मी.
f= -50 मी. = -0.50 सेमी.
अर्थात् लेंस की फोकस दूरी 0.50 मी. है तथा यह अवतल लेंस है।
प्रश्न 17. कोई डॉक्टर + 1.5D क्षमता का संशोधक लेंस निर्धारित करता है। लेंस फोकस दूरी ज्ञात कीजिए। क्या निर्धारित लेंस अभिसारी है अथवा अपसारी ?
उत्तर- P = 1/f
1.5 = 1/f
f = 1/1.5 =10/15 = 2/3 मी.=+0.67 मी.
अतः लेंस की फोकस दूरी + 0.67 मी. है। निर्धारित लेंस अभिसारी है।
