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📌 1. प्रकाश की प्रकृति व परावर्तन
- प्रकाश विद्युत चुंबकीय अनुप्रस्थ तरंग है; निर्वात में चाल 3 × 10⁸ m/s। सूर्य से पृथ्वी तक प्रकाश ≈ 8 मिनट 20 सेकंड (≈500 s) में आता है।
- दृश्य प्रकाश ≈ 400–700 nm (बैंगनी सबसे छोटी, लाल सबसे लंबी तरंगदैर्घ्य)। प्रकाश की द्वैत प्रकृति — तरंग व कण (फ़ोटॉन)।
- परावर्तन के नियम: आपतन कोण = परावर्तन कोण; आपतित किरण, परावर्तित किरण व अभिलंब एक ही तल में।
- समतल दर्पण: प्रतिबिंब आभासी, सीधा, समान आकार, दर्पण के पीछे उतनी ही दूरी पर, पार्श्व उत्क्रमित (AMBULANCE उलटा लिखा जाता है)। पूरा प्रतिबिंब देखने को दर्पण की लंबाई ≥ व्यक्ति की आधी ऊँचाई। दो दर्पणों के बीच कोण θ हो तो प्रतिबिंब = 360/θ − 1।
| दर्पण | प्रतिबिंब | उपयोग |
|---|---|---|
| अवतल (Concave) | वास्तविक-उलटा (अधिकतर); बहुत पास रखने पर आभासी-बड़ा | दाढ़ी बनाने/मेकअप दर्पण, दंत चिकित्सक, टॉर्च व हेडलाइट के परावर्तक, सोलर कुकर |
| उत्तल (Convex) | सदैव आभासी, सीधा, छोटा; विस्तृत दृष्टि-क्षेत्र | वाहनों के पीछे देखने वाले दर्पण, सड़क के मोड़, स्ट्रीट लैंप |
📌 2. अपवर्तन, लेंस व पूर्ण आंतरिक परावर्तन
- अपवर्तन: एक माध्यम से दूसरे में जाने पर प्रकाश का मुड़ना (चाल बदलने से)। अपवर्तनांक n = c/v; पानी ≈ 1.33, काँच ≈ 1.5, हीरा ≈ 2.42।
- अपवर्तन के उदाहरण: पानी में सिक्का/तालाब उथला दिखना, पानी में डूबी छड़ मुड़ी दिखना, तारों का टिमटिमाना, सूर्योदय से ~2 मिनट पहले व सूर्यास्त के ~2 मिनट बाद सूर्य दिखना।
- उत्तल लेंस = अभिसारी (converging), अवतल लेंस = अपसारी (diverging)। लेंस की क्षमता P = 1/f (m), मात्रक डायोप्टर; उत्तल धनात्मक, अवतल ऋणात्मक।
- पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR): सघन से विरल माध्यम में, आपतन कोण > क्रांतिक कोण। उदाहरण: हीरे की चमक, प्रकाशीय तंतु (optical fibre — एंडोस्कोपी, इंटरनेट), मरीचिका (रेगिस्तान, गर्म सड़क पर पानी का भ्रम)।
📌 3. वर्ण-विक्षेपण, प्रकीर्णन व रंग
- वर्ण-विक्षेपण: प्रिज़्म से श्वेत प्रकाश सात रंगों में बँटता है — VIBGYOR (बैनीआहपीनाला)। बैंगनी सबसे अधिक, लाल सबसे कम मुड़ता है। इंद्रधनुष = वर्षा की बूँदों में अपवर्तन + पूर्ण आंतरिक परावर्तन + विक्षेपण; सूर्य की विपरीत दिशा में दिखता है।
- प्रकीर्णन (रेले): छोटी तरंगदैर्घ्य (नीला) अधिक बिखरती है → आकाश नीला; सूर्योदय/सूर्यास्त पर सूर्य लाल; अंतरिक्ष/चंद्रमा से आकाश काला। खतरे के संकेत लाल — सबसे कम प्रकीर्णन, दूर तक दिखता है।
- प्राथमिक रंग: लाल, हरा, नीला (RGB); लाल + हरा = पीला; तीनों = सफ़ेद। वस्तु जिस रंग को परावर्तित करे, वैसी दिखती है — लाल गुलाब हरे प्रकाश में काला दिखेगा।
- सी.वी. रमन — प्रकाश प्रकीर्णन पर रमन प्रभाव (1928), नोबेल 1930; 28 फ़रवरी = राष्ट्रीय विज्ञान दिवस।
📌 4. मानव नेत्र व प्रकाशीय यंत्र
| दोष | क्या दिखता है | कारण | सुधार |
|---|---|---|---|
| निकट-दृष्टि (मायोपिया) | पास साफ़, दूर धुंधला | प्रतिबिंब रेटिना के आगे | अवतल लेंस |
| दूर-दृष्टि (हाइपरमेट्रोपिया) | दूर साफ़, पास धुंधला | प्रतिबिंब रेटिना के पीछे | उत्तल लेंस |
| जरा-दूरदृष्टि (प्रेसबायोपिया) | बढ़ती उम्र में पास धुंधला | समंजन क्षमता घटना | उत्तल / द्विफ़ोकसी लेंस |
| दृष्टिवैषम्य (एस्टिग्मैटिज़्म) | क्षैतिज-ऊर्ध्व रेखाएँ एक साथ साफ़ नहीं | कॉर्निया की असमान वक्रता | बेलनाकार लेंस |
- नेत्र लेंस उत्तल है; प्रतिबिंब रेटिना पर वास्तविक व उलटा बनता है। स्पष्ट दृष्टि की न्यूनतम दूरी 25 cm। दृष्टि-निर्बंध (persistence of vision) ≈ 1/16 s — सिनेमा इसी पर आधारित।
- मोतियाबिंद (cataract) — लेंस धुंधला; शल्य चिकित्सा से कृत्रिम लेंस। रतौंधी — विटामिन A की कमी।
- सूक्ष्मदर्शी व दूरदर्शी में उत्तल लेंस; पेरिस्कोप में दो समतल दर्पण/प्रिज़्म (पनडुब्बी)। कैमरा व आँख दोनों उलटा वास्तविक प्रतिबिंब बनाते हैं।
⚠️ Exam Traps:
- हीरे की चमक का कारण पूर्ण आंतरिक परावर्तन है, परावर्तन मात्र नहीं।
- तारे टिमटिमाते हैं, ग्रह नहीं (ग्रह पास होने से विस्तृत स्रोत)।
- मरीचिका अपवर्तन + पूर्ण आंतरिक परावर्तन से बनती है।
📌 5. Practice MCQs
📝 Practice MCQs (SF Prep द्वारा तैयार — PYQ नहीं)
Q1. वाहनों में पीछे देखने के लिए किस दर्पण का प्रयोग होता है? Practice
सही उत्तर: (D)
उत्तल दर्पण सीधा, छोटा प्रतिबिंब व विस्तृत दृष्टि-क्षेत्र देता है।
उत्तल दर्पण सीधा, छोटा प्रतिबिंब व विस्तृत दृष्टि-क्षेत्र देता है।
Q2. निकट-दृष्टि दोष को दूर करने के लिए किस लेंस का प्रयोग होता है? Practice
सही उत्तर: (D)
अवतल (अपसारी) लेंस प्रतिबिंब को पीछे खिसकाकर रेटिना पर लाता है।
अवतल (अपसारी) लेंस प्रतिबिंब को पीछे खिसकाकर रेटिना पर लाता है।
Q3. आकाश नीला दिखाई देता है: Practice
सही उत्तर: (B)
नीली (छोटी तरंगदैर्घ्य) सबसे अधिक बिखरती है।
नीली (छोटी तरंगदैर्घ्य) सबसे अधिक बिखरती है।
Q4. हीरे की चमक का मुख्य कारण है: Practice
सही उत्तर: (A)
हीरे का अपवर्तनांक बहुत अधिक (2.42), क्रांतिक कोण बहुत छोटा (~24°)।
हीरे का अपवर्तनांक बहुत अधिक (2.42), क्रांतिक कोण बहुत छोटा (~24°)।
Q5. सूर्य से पृथ्वी तक प्रकाश आने में लगभग कितना समय लगता है? Practice
सही उत्तर: (D)
1.5 × 10¹¹ m ÷ 3 × 10⁸ m/s ≈ 500 s।
1.5 × 10¹¹ m ÷ 3 × 10⁸ m/s ≈ 500 s।
Q6. इंद्रधनुष किसका परिणाम है? Practice
सही उत्तर: (A)
वर्षा की बूँदें छोटे प्रिज़्म की तरह कार्य करती हैं।
वर्षा की बूँदें छोटे प्रिज़्म की तरह कार्य करती हैं।
Q7. खतरे के संकेत लाल रंग के क्यों होते हैं? Practice
सही उत्तर: (C)
लंबी तरंगदैर्घ्य कम बिखरती है, धुंध में भी दूर तक दिखती है।
लंबी तरंगदैर्घ्य कम बिखरती है, धुंध में भी दूर तक दिखती है।
Q8. ऑप्टिकल फ़ाइबर किस सिद्धांत पर कार्य करता है? Practice
सही उत्तर: (A)
प्रकाश तंतु की दीवारों से बार-बार पूर्ण परावर्तित होकर आगे बढ़ता है।
प्रकाश तंतु की दीवारों से बार-बार पूर्ण परावर्तित होकर आगे बढ़ता है।
Q9. दाढ़ी बनाने के दर्पण में किसका उपयोग होता है? Practice
सही उत्तर: (A)
पास रखने पर अवतल दर्पण सीधा व बड़ा प्रतिबिंब देता है।
पास रखने पर अवतल दर्पण सीधा व बड़ा प्रतिबिंब देता है।
Q10. पानी से भरा तालाब वास्तविक गहराई से कम गहरा दिखता है। कारण: Practice
सही उत्तर: (B)
पानी से हवा में आती किरणें अभिलंब से दूर मुड़ती हैं।
पानी से हवा में आती किरणें अभिलंब से दूर मुड़ती हैं।
Q11. प्रिज़्म से गुज़रने पर कौन-सा रंग सबसे अधिक मुड़ता है? Practice
सही उत्तर: (B)
बैंगनी की तरंगदैर्घ्य सबसे छोटी, अपवर्तनांक सबसे अधिक।
बैंगनी की तरंगदैर्घ्य सबसे छोटी, अपवर्तनांक सबसे अधिक।
Q12. +2 D क्षमता वाले लेंस की फ़ोकस दूरी है: Practice
सही उत्तर: (D)
f = 1/P = 1/2 m = 50 cm; धनात्मक = उत्तल।
f = 1/P = 1/2 m = 50 cm; धनात्मक = उत्तल।
Q13. रेगिस्तान में मरीचिका किस कारण दिखती है? Practice
सही उत्तर: (C)
गर्म सतह के पास हवा विरल होती है; किरणें मुड़कर पूर्ण परावर्तित होती हैं।
गर्म सतह के पास हवा विरल होती है; किरणें मुड़कर पूर्ण परावर्तित होती हैं।
Q14. लाल गुलाब को केवल हरे प्रकाश में देखने पर वह दिखेगा: Practice
सही उत्तर: (C)
गुलाब हरे को अवशोषित कर लेता है और लाल प्रकाश उपलब्ध नहीं।
गुलाब हरे को अवशोषित कर लेता है और लाल प्रकाश उपलब्ध नहीं।
Q15. दो समतल दर्पण 60° कोण पर रखे हैं। बनने वाले प्रतिबिंबों की संख्या: Practice
सही उत्तर: (D)
n = 360/60 − 1 = 5।
n = 360/60 − 1 = 5।
Q16. मनुष्य की आँख के रेटिना पर बनने वाला प्रतिबिंब होता है: Practice
सही उत्तर: (B)
नेत्र लेंस उत्तल है; मस्तिष्क प्रतिबिंब को सीधा समझता है।
नेत्र लेंस उत्तल है; मस्तिष्क प्रतिबिंब को सीधा समझता है।
Q17. रमन प्रभाव का संबंध है: Practice
सही उत्तर: (C)
सी.वी. रमन ने 1928 में खोजा, 1930 में नोबेल।
सी.वी. रमन ने 1928 में खोजा, 1930 में नोबेल।
Q18. पनडुब्बी में ऊपर की वस्तुएँ देखने का यंत्र: Practice
सही उत्तर: (B)
दो समतल दर्पण/प्रिज़्म 45° पर लगे होते हैं।
दो समतल दर्पण/प्रिज़्म 45° पर लगे होते हैं।
Q19. तारे टिमटिमाते हैं क्योंकि: Practice
सही उत्तर: (C)
बदलते घनत्व वाली वायु परतें प्रकाश का मार्ग लगातार बदलती हैं।
बदलते घनत्व वाली वायु परतें प्रकाश का मार्ग लगातार बदलती हैं।
Q20. दृष्टिवैषम्य (astigmatism) को किस लेंस से ठीक किया जाता है? Practice
सही उत्तर: (A)
कॉर्निया की असमान वक्रता की भरपाई बेलनाकार लेंस करता है।
कॉर्निया की असमान वक्रता की भरपाई बेलनाकार लेंस करता है।