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इस अध्याय में आप प्रकाश के दो महत्वपूर्ण गुणों – परावर्तन और अपवर्तन के बारे में विस्तार से अध्ययन करेंगे। प्रकाश की ये दो प्रक्रियाएँ हमारे दैनिक जीवन में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। आप सीखेंगे कि कैसे प्रकाश किसी सतह से टकराकर वापस लौटता है (परावर्तन) और कैसे वह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करते समय अपनी दिशा बदलता है (अपवर्तन)। इस अध्याय में आप परावर्तन के नियमों, समतल दर्पण, गोलीय दर्पणों (अवतल और उत्तल) के बारे में जानेंगे। साथ ही, अपवर्तन के नियमों, लेंस (अवतल और उत्तल) और उनके उपयोगों के बारे में भी अध्ययन करेंगे।
UP Board Class 10 Science Chapter 9 Solutions
| Subject | Science (विज्ञान) |
| Class | 10th |
| Chapter | 9. प्रकाश – परावर्तन तथा अपवर्तन |
| Board | UP Board |
अध्ययन के बीच वाले प्रश्न
पाठगत प्रश्न (पृष्ठ संख्या-157)
प्रश्न 1. अवतल दर्पण के मुख्य फोकस की परिभाषा लिखिए
उत्तर- अवतल दर्पण का मुख्य फोकस वह बिंदु है जहां दर्पण के मुख्य अक्ष के समांतर आपतित प्रकाश किरणें परावर्तन के बाद मिलती हैं। यह बिंदु दर्पण के ध्रुव और वक्रता केंद्र के बीच मुख्य अक्ष पर स्थित होता है। मुख्य फोकस की दूरी दर्पण के वक्रता त्रिज्या की आधी होती है। यह बिंदु वास्तविक और उल्टा प्रतिबिंब बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मुख्य फोकस की समझ किरण आरेख बनाने और दर्पण सूत्र का उपयोग करने में सहायक होती है।
प्रश्न 2. एक गोलीय दर्पण की वक्रता त्रिज्या 20 cm है। इसकी फोकस दूरी क्या होगी?
उत्तर-
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- वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च दृश्य दर्पण के रूप में वरीयता दी जाती है क्योंकि ये सुरक्षा और दृश्यता के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं। उत्तल दर्पण सदैव सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाते हैं, जो चालक को पीछे के वाहनों का त्वरित अवलोकन करने में मदद करता है। इनका दृष्टि-क्षेत्र अवतल दर्पण की तुलना में व्यापक होता है, जो बाहर की ओर वक्रता के कारण है। यह व्यापक दृष्टि-क्षेत्र चालक को अधिक जानकारी प्रदान करता है और दुर्घटनाओं के जोखिम को कम करता है। साथ ही, उत्तल दर्पण में वस्तुओं की दूरी वास्तविक दूरी से अधिक प्रतीत होती है, जो सुरक्षित ड्राइविंग में सहायक होता है।
पाठगत प्रश्न (पृष्ठ संख्या-160)
प्रश्न 1. उस उत्तल दर्पण की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी वक्रता त्रिज्या 32 cm है।
उत्तर-
प्रश्न 2. कोई अवतल दर्पण आमने सामने 10 cm दूरी पर रखें किसी बिंब का तीन गुणा (बड़ा) वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है | प्रतिबिंब दर्पण से कितनी दूरी पर है?
उत्तर-
पाठगत प्रश्न (पृष्ठ संख्या-165)
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- प्रकाश किरण अभिलंब की ओर झुकेगी। यह स्नेल के नियम के कारण होता है। वायु की तुलना में जल का अपवर्तनांक अधिक होता है, इसलिए प्रकाश की चाल जल में कम हो जाती है। इस कारण, प्रकाश किरण का पथ बदल जाता है और वह अभिलंब की ओर झुक जाती है। यह घटना अपवर्तन कहलाती है।
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 x 10 m/s है।
उत्तर-
प्रश्न 3. सारणी 10.3 से अधिकतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को ज्ञात कीजिए। न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को भी ज्ञात कीजिए ।
उत्तर- सारणी 10.3 से, अधिकतम प्रकाशिक घनत्व वाला माध्यम हीरा है, जिसका अपवर्तनांक 2.42 है। न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व वाला माध्यम वायु है, जिसका अपवर्तनांक 1.0003 है। अपवर्तनांक माध्यम के प्रकाशिक घनत्व का सूचक होता है। जितना अधिक अपवर्तनांक, उतना ही अधिक प्रकाशिक घनत्व होता है।
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- सारणी 10.3 से, किरोसिन का अपवर्तनांक 1.44, तारपीन का 1.47, और जल का 1.33 है। प्रकाश की गति किसी माध्यम में उसके अपवर्तनांक के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसलिए, जल में प्रकाश सबसे अधिक तीव्र गति से चलेगा, क्योंकि उसका अपवर्तनांक सबसे कम है। तारपीन के तेल में प्रकाश की गति सबसे कम होगी।
प्रश्न 5. हीरे का अपवर्तनांक 2. 42 है। इस कथन का क्या अभिप्राय है?
उत्तर- हीरे का अपवर्तनांक 2.42 होने का अर्थ है कि हीरे में प्रकाश की गति, निर्वात में प्रकाश की गति की लगभग 2.42 गुना कम है। यह उच्च अपवर्तनांक दर्शाता है कि हीरा एक अत्यधिक घना प्रकाशीय माध्यम है। इसके कारण हीरे में प्रकाश का अपवर्तन अधिक होता है, जो उसे चमकदार और आकर्षक बनाता है। यह हीरे की कटाई और पॉलिश की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
पाठगत प्रश्न (पृष्ठ संख्या-174)
प्रश्न 1. किसी लेंस की 1 डाइऑप्टर क्षमता को परिभाषित कीजिए ।
उत्तर- 1 डाइऑप्टर, लेंस की क्षमता की इकाई है, जो उस लेंस की फोकस दूरी के व्युत्क्रम के बराबर होती है, जब फोकस दूरी मीटर में मापी जाती है। अर्थात, 1 डाइऑप्टर क्षमता वाले लेंस की फोकस दूरी 1 मीटर होती है। यदि फोकस दूरी 0.5 मीटर है, तो लेंस की क्षमता 2 डाइऑप्टर होगी। धनात्मक डाइऑप्टर उत्तल लेंस को और ऋणात्मक डाइऑप्टर अवतल लेंस को दर्शाता है। यह मापन चश्मे के लेंस निर्धारण में उपयोगी होता है।
प्रश्न 2. कोई उत्तल लेंस किसी सुई का वास्तविक तथा उल्टा प्रतिबिंब उस लेंस से 50 cm दूर बनाता है। यह सुई, उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखी है, यदि इसका प्रतिबिंब उसी साइज का बन रहा है जिस साइज का बिंब है। लेंस की क्षमता भी ज्ञात कीजिए।
उत्तर-
प्रश्न 3. 2m फोकस दूरी वाले किसी अवतल लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए ।
उत्तर-
UP Board Class 10 Science Chapter 9 अभ्यास – Solutions
प्रश्न 1. निम्न में से कौन-सा पदार्थ लेंस बनाने के लिए प्रयुक्त नहीं किया जा सकता?
(a) जल
(b) काँच
(c) प्लास्टिक
(d) मिट्टी
उत्तर- (d) मिट्टी
प्रश्न 2. किसी बिंब का अवतल दर्पण द्वारा बना प्रतिबिंब आभासी, सीधा तथा बिंब से बड़ा पाया गया । वस्तु की स्थिति कहाँ होनी चाहिए?
(a) मुख्य फोकस तथा वक्रता केंद्र’ के बीच
(b) वक्रता केंद्र पर
(c) वक्रता केंद्र से परे
(d) दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच
उत्तर- a) मुख्य फोकस तथा वक्रता केंद्र’ के बीच
प्रश्न 3. किसी बिंब का वास्तविक तथा समान साइज का प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए बिंब को उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखें?
(a) लेंस के मुख्य फोकस पर
(b) फोकस दूरी की दोगुनी दूरी पर
(c) अनंत पर
(d) लेंस के प्रकाशिक केंद्र तथा मुख्य फोकस के बीच
उत्तर- (b) फोकस दूरी की दोगुनी दूरी पर
प्रश्न 4. किसी गोलीय दर्पण तथा किसी पतले गोलीय लेंस दोनों की फोकस दूरियाँ – 15 cm हैं । दर्पण तथा लेंस संभवतः हैं-
(a) दोनों अवतल
(b) दोनों उत्तल
(c) दर्पण अवतल तथा लेंस उत्तल
(d) दर्पण उत्तल तथा लेंस अवतल
उत्तर- (a) दोनों अवतल
प्रश्न 5. किसी दर्पण से आप चाहे 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) 50 cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
(b) 50 cm फोकस दूरी का एक अवतल लेंस
(c) 5 cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
(d) 5 cm फोकस दूरी का एक अवतल लेंस
उत्तर- (c) 5 cm फोकस दूरी का एक उत्तल लेंस
प्रश्न 7. 15 cm फोकस दूरी के एक अवतल दर्पण का उपयोग करके हम किसी बिंब का सीधा प्रतिबिंब बनाना चाहते हैं। बिंब का दर्पण से दूरी का 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- सीधा प्रतिबिंब बनाने के लिए, बिंब को दर्पण के मुख्य फोकस और ध्रुव के बीच रखना चाहिए। अतः, बिंब की दूरी का परिसर 0 cm से 15 cm के बीच होना चाहिए। इस स्थिति में बनने वाला प्रतिबिंब आभासी, सीधा और विवर्धित होगा, यानी बिंब से बड़ा होगा। प्रतिबिंब का आकार बिंब की स्थिति पर निर्भर करेगा – जैसे-जैसे बिंब फोकस की ओर जाएगा, प्रतिबिंब का आकार बढ़ेगा। किरण आरेख में, दो किरणें दिखाएं: एक किरण मुख्य अक्ष के समानांतर चलकर परावर्तन के बाद फोकस से होकर जाएगी, और दूसरी किरण दर्पण के वक्रता केंद्र से होकर जाएगी और वापस उसी पथ पर लौटेगी।
अवतल दर्पण द्वारा बना आभासी एवं सीधा प्रतिबिंब
प्रतिबिंब की प्रकृति : आभासी एवं सीधा प्रतिबिंब का आकार : वस्तु से बड़ा
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) कार का अग्र-दीप: अवतल दर्पण। कारण: यह बल्ब से आने वाली किरणों को एक समानांतर तेज़ प्रकाश पुंज में परावर्तित करता है, जो लंबी दूरी तक प्रकाश फैलाता है।
(b) वाहन का पार्श्व/पश्च-दृश्य दर्पण: उत्तल दर्पण। कारण: यह एक छोटा, सीधा और आभासी प्रतिबिंब बनाता है, जो व्यापक दृश्य क्षेत्र प्रदान करता है। इससे चालक पीछे का बड़ा क्षेत्र देख सकता है, जो सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।
(c) सौर भट्टी: अवतल दर्पण। कारण: यह सूर्य की समानांतर किरणों को एक बिंदु (फोकस) पर केंद्रित करता है, जहाँ तापमान बहुत अधिक (लगभग 200°C तक) हो जाता है। यह उच्च ताप सौर ऊर्जा का उपयोग करने में सहायक होता है।
प्रश्न 9. किसी उत्तल लेंस का आधा भाग काले कागज़ से ढक दिया गया है। क्या यह लेंस किसी बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना पाएगा? अपने उत्तर की प्रयोग द्वारा जाँच कीजिए | अपने प्रेक्षणों की व्याख्या कीजिए |
उत्तर- हाँ, उत्तल लेंस का आधा भाग काले कागज़ से ढका होने पर भी वह किसी बिंब का पूरा प्रतिबिंब बना पाएगा। प्रयोग के लिए, एक उत्तल लेंस लें और उसका आधा भाग काले कागज से ढक दें। एक मोमबत्ती या अन्य प्रकाश स्रोत को लेंस के सामने रखें और दूसरी ओर एक पर्दे पर प्रतिबिंब देखें। आप पाएंगे कि प्रतिबिंब पूरा बनता है, लेकिन थोड़ा कम चमकदार होता है। यह इसलिए होता है क्योंकि बिंब के प्रत्येक बिंदु से निकलने वाली किरणें लेंस के खुले भाग से गुजरकर एक ही बिंदु पर मिलती हैं, जिससे पूरा प्रतिबिंब बनता है। हालांकि, कम प्रकाश गुजरने के कारण प्रतिबिंब की तीव्रता कम हो जाती है।
प्रश्न 10. 5 cm लंबा कोई बिंब 10 cm फोकस दूरी के किसी अभिसारी लेंस से 25 cm दूरी पर रखा जाता है। प्रकाश किरण-आरेख खींचकर बनने वाले प्रतिबिंब की स्थिति, साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए ।
उत्तर-
प्रश्न 11.15 cm फोकस दूरी का कोई अवतल लेंस किसी बिंब का प्रतिबिम्ब लेंस से 10 cm दूरी पर रखा बिंब लेंस से कितनी दूरी पर स्थित है | किरण आरेख खीचिए ।
उत्तर-
प्रश्न 12. 15 cm फोकस दूरी के किसी उत्तल दर्पण से कोई बिंब 10 cm दूरी पर रखा है। प्रतिबिंब स्थिति तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए |
उत्तर-
प्रश्न 13. एक समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन +1 है। इसका क्या अर्थ है ?
उत्तर- समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन +1 का अर्थ है कि प्रतिबिंब बिंब के समान आकार का होता है। धनात्मक चिह्न (+) दर्शाता है कि प्रतिबिंब सीधा है, जबकि 1 का मान बताता है कि प्रतिबिंब आभासी है और दर्पण के पीछे बनता है।
प्रश्न 14. 5.0 cm लंबाई का कोई बिंब 30 cm वक्रता त्रिज्या के किसी उत्तल दर्पण के सामने 20 cm दूरी पर रखा गया है | प्रतिबिंब की स्थिति, साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए |
उत्तर-
प्रश्न 15. 7.0 cm साइज का कोई बिंब 18 cm फोकस दूरी के किसी अवतल दर्पण के सामने 27 cm दूरी पर रखा गया है। दर्पण से कितनी दूरी पर किसी परदे को रखें कि उस पर वस्तु का स्पष्ट फोकसित प्रतिबिंब प्राप्त किया जा सके। प्रतिबिंब का साइज तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए ।
उत्तर-
प्रश्न 16. उस लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी क्षमता -2.0 D है। यह किस प्रकार का लेंस है?
उत्तर-
प्रश्न 17. कोई डॉक्टर +15 D क्षमता का संशोधक लेंस निर्धारित करता है। लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए । क्या निर्धरित लेंस अभिसारी है अथवा अपसारी?
उत्तर-
