NCERT Class 10 Science Chapter 10 प्रकाश-परावर्तन एवं अपवर्तन

 NCERT Class 10 Science Chapter 10 प्रकाश-परावर्तन एवं अपवर्तन

NCERT Solutions for Class 10 Science Chapter 10 प्रकाश-परावर्तन एवं अपवर्तन

पाठगत-प्रश्न:

पेज – 185

प्रश्न 1. अवतल दर्पण के मुख्य फोकस की परिभाषा लिखिए।
उत्तर:
मुख्य अक्ष के समांतर आपतित किरणें परावर्तन के बाद दर्पण के ध्रुव एवं वक्रता केंद्र के बीच एक बिंदु F पर प्रतिच्छेद करती है | इसी बिंदु को अवतल दर्पण का मुख्य फोकस कहते है |

प्रश्न 2. एक गोलीय दर्पण की वक्रता त्रिज्या 20 cm है। इसकी फोकस दूरी क्या होगी?
उत्तर:
वक्रता त्रिज्या = 20 cm
फोकस दुरी = वक्रता त्रिज्या/2
= 20/2
= 10 cm
अत: दिए गए गोलीय दर्पण का फोकस दुरी 10 cm है |

प्रश्न 3. उस दर्पण का नाम बताइए जो बिंब का सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिंब बना सके।
उत्तर:
अवतल दर्पण, जब अवतल दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच बिंब को रखते है तो यह सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिंब बनाता है |

प्रश्न 4. हम वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में वरीयता क्यों देते हैं?
उत्तर:
उत्तल दर्पणों को इसलिए भी प्राथमिकता देते हैं क्योंकि ये सदैव सीधा प्रतिबिंब बनाते हैं यद्यपि वह छोटा होता है। इनका दृष्टि.क्षेत्र भी बहुत अधिक है क्योंकि ये बाहर की ओर वक्रित होते हैं। अतः समतल दर्पण की तुलना में उत्तल दर्पण ड्राइवर को अपने पीछे के बहुत बड़े क्षेत्र को देखने में समर्थ बनाते हैं।

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प्रश्न 1. उस उत्तल दर्पण की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी वक्रता-त्रिज्या 32 cm है।
उत्तर:
उत्तल दर्पण में,
वक्रता त्रिज्या R = 32 cm
वक्रता त्रिज्या = 2 × फोकस दुरी
फोकस दुरी = वक्रता त्रिज्या/2
= 32/2
= 16 cm
अत: उस उत्तल दर्पण की फोकस दुरी = 16 cm है |

प्रश्न 2. एक अवतल दर्पण अपने सामने 10 cm दूरी पर रखी किसी वस्तु का तीन गुना आवर्धित (बड़ा) वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है। प्रतिबिंब कहाँ स्थित है?
हल:
चूँकि प्रतिबिंब वास्तविक है, इसलिए आवर्धन m ऋणात्मक होना चाहिए।

इस प्रकार प्रतिबिंब दर्पण से 30 cm की दूरी पर दर्पण के वस्तु वाले भाग पर स्थित है।

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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, क्योंकि प्रकाश की किरण वायु जो कि एक विरल माध्यम है से जल जो वायु की तुलना में एक सघन माध्यम है में प्रवेश करता है तो ऐसी स्थिति में प्रकाश अभिलम्ब की ओर झुकेगी |

प्रश्न 2. प्रकाश वायु से 1.50 अपवर्तनांक वाले काँच में प्रवेश करता है। काँच में प्रकाश की चाल क्या है? निर्वात में प्रकाश की चाल 3 x 10 8 ms -1 है ।
हल:
काँच का अपवर्तनांक, n 8 = 1.50

प्रश्न 3. सारणी 10.3 से अधिकतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को ज्ञात कीजिए। न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम को भी ज्ञात कीजिए।
उत्तर:

• अधिकतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम हीरा है जिसका अपवर्तनांक 2.42 है |
• न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व के माध्यम वायु है जिसका अपवर्तनांक 1.0003 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 अपवर्तनांक = 1.47
जल का अपवर्तनांक = 1.33
इसमें जल में प्रकाश की चाल सबसे अधिक है और तारपीन के तेल में प्रकाश की चाल सबसे कम है क्योंकि जिसका अपवर्तनांक जितना अधिक होगा उस माध्यम में प्रकाश की चाल उतनी ही कम होगी और जिस माध्यम का अपवर्तनांक जितना कम होगा उसमें प्रकाश की चाल उतनी ही अधिक होगी |

प्रश्न 5. हीरे का अपवर्तनांक 2.42 है। इस कथन का 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 |

पेज – 203

प्रश्न 1. किसी लेंस की 1 डाइऑप्टर क्षमता को परिभाषित कीजिए।
उत्तर:
यदि किसी लेंस की फोकस दुरी 1 मीटर है तो इसे लेंस की 1 डाइऑप्टर क्षमता कहते है |

प्रश्न 2. एक उत्तल लेंस 50 सेमी की दूरी पर एक सुई का वास्तविक और उल्टा प्रतिबिंब बनाता है। यदि प्रतिबिंब वस्तु के आकार के बराबर है, तो सुई उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखी है? लेंस की क्षमता भी ज्ञात कीजिए। हल: यहाँ, u — +50 सेमी।
हल:
यहाँ ν = +50 सेमी।
क्योंकि वास्तविक प्रतिबिंब वस्तु के आकार के समान है,

प्रश्न 3. 2 मीटर फोकस दूरी वाले अवतल लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।
हल:
चूँकि अवतल लेंस की फोकस दूरी ऋणात्मक होती है,
इसलिए f = -2 मीटर

अभ्यास

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) मिटटी

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. हम 15 सेमी फोकस दूरी वाले अवतल दर्पण का उपयोग करके किसी वस्तु का सीधा प्रतिबिंब प्राप्त करना चाहते हैं। दर्पण से वस्तु की दूरी का परिसर क्या होना चाहिए? प्रतिबिंब की प्रकृति क्या है? क्या प्रतिबिंब वस्तु से बड़ा है या छोटा? इस स्थिति में प्रतिबिंब निर्माण को दर्शाने के लिए एक किरण आरेख खींचिए।
उत्तर:
एक अवतल दर्पण सीधा प्रतिबिंब तब बनाता है जब वस्तु को अवतल दर्पण के फोकस F और ध्रुव P के बीच, अर्थात् दर्पण से 0 और 15 सेमी के बीच रखा जाता है। इस प्रकार बना प्रतिबिंब आभासी, सीधा और वस्तु से बड़ा होगा।

प्रश्न 8. निम्नलिखित स्थितियों में प्रयुक्त दर्पण के प्रकार का नाम बताइए।
(a) कार की हेडलाइट्स।
(b) वाहन का पार्श्व/पश्च-दृश्य दर्पण।
(c) सौर भट्टी।
अपने उत्तर का कारण सहित समर्थन कीजिए।
उत्तर:
(a) अवतल दर्पण का उपयोग कारों की हेडलाइट्स में परावर्तक के रूप में किया जाता है। जब एक बल्ब अवतल दर्पण के फोकस पर स्थित होता है, तो दर्पण से परावर्तन के बाद प्रकाश किरणें उच्च तीव्रता की समानांतर किरण के रूप में काफी दूरी तय करती हैं।

(b) उत्तल दर्पण का उपयोग वाहन के पार्श्व/पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में किया जाता है क्योंकि

• उत्तल दर्पण सदैव अपने सामने रखी किसी भी वस्तु का सीधा, आभासी और छोटा प्रतिबिंब बनाता है।
• उत्तल दर्पण का दृश्य क्षेत्र समान आकार के समतल दर्पण की तुलना में अधिक विस्तृत होता है।

(c) सौर भट्टियों में ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने हेतु बड़े अवतल दर्पणों का उपयोग किया जाता है।

प्रश्न 9. एक उत्तल लेंस का आधा भाग काले कागज से ढका हुआ है। क्या यह लेंस वस्तु का पूर्ण प्रतिबिंब बनाएगा? अपने उत्तर की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि कीजिए। अपने प्रेक्षणों की व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
एक उत्तल लेंस किसी वस्तु का पूर्ण प्रतिबिंब बनाता है, भले ही उसका आधा भाग काले कागज से ढका हो। इसे निम्नलिखित दो स्थितियों पर विचार करके समझाया जा सकता है।
स्थिति I: जब लेंस का ऊपरी आधा भाग ढका होता है
इस स्थिति में, वस्तु से आने वाली प्रकाश की किरण लेंस के निचले आधे भाग से अपवर्तित हो जाएगी। ये किरणें लेंस के दूसरी ओर मिलकर दी गई वस्तु का प्रतिबिंब बनाती हैं, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

केस II: जब लेंस का निचला आधा भाग ढका होता है।
इस स्थिति में, वस्तु से आने वाली प्रकाश की किरण लेंस के ऊपरी आधे भाग से अपवर्तित हो जाती है। ये किरणें लेंस के दूसरी ओर मिलकर दी गई वस्तु का प्रतिबिम्ब बनाती हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

प्रश्न 10. एक समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन 1 है। इसका क्या अर्थ है?
उत्तर :
समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन 1 है इसका अर्थ यह है कि बिंब का आकार प्रतिबिंब के आकार के बराबर है और बिंब से समान दुरी पर प्रतिबिंब दर्पण के पीछे बना है | इसका धनात्मक चिन्ह यह बताता है कि प्रतिबिंब आभासी और सीधा है |

प्रश्न 11. 5.0 cm लंबाई की एक वस्तु 30 cm वक्रता त्रिज्या वाले उत्तल दर्पण के सामने 20 cm की दूरी पर रखी गई है। प्रतिबिंब की स्थिति, प्रकृति और आकार ज्ञात कीजिए।
हल:
चूँकि वस्तु का आकार h = +5 cm,
वस्तु की दूरी u = -20 cm
और वक्रता त्रिज्या R = +30 cm है, इसलिए

दर्पण के पीछे 8.6 cm की दूरी पर 2.2 cm ऊँचाई का एक आभासी, सीधा प्रतिबिंब बनता है।

प्रश्न 12. -2.0 D क्षमता वाले लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए। यह किस प्रकार का लेंस है?
उत्तर:
यहाँ, P = -2.0 D
लेंस का प्रकार अवतल है क्योंकि फोकस दूरी ऋणात्मक है।

प्रश्न 13. एक डॉक्टर ने +1.5 D क्षमता का एक सुधारात्मक लेंस निर्धारित किया है। लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए। क्या निर्धारित लेंस अपसारी है या अभिसारी?
उत्तर:
यहाँ, P = +1.5 D

क्योंकि फोकस दूरी धनात्मक है, इसलिए निर्धारित लेंस अभिसारी है।

महत्वपूर्ण प्रश्नोत्तर 

प्रश्न 1 : आपतित किरण किसे कहते है ?
उत्तर :
प्रकाश स्रोत से किसी दि गई सतह पर पडने वाली प्रकाश किरण को आपतित किरण कहते है।

प्रश्न 2 : परावर्तित किरण किसे कहते हैं?
उत्तर :
आपतन बिन्दु पर आपतित किरण जब परावर्तित होकर उसी माध्यम में मुड जाती है तो उस किरण को परावर्तित किरण कहते है।

प्रश्न 3 : उस दर्पण का नाम बताइए जो बिम्ब  सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिम्ब बना सके ।
उत्तर :
अवतल दर्पण ।

प्रश्न 4 : वाहनों में उतल दर्पण ही क्यों लगाया जाता हैं ?
उत्तर :
क्योकि उतल दर्पण सदैव सीधा प्रतिबिम्ब बनाते हैें। इनका दृष्टि क्षेत्र बहुत अधिक अर्थात लंबी दूरी के भी वस्तु का वास्तविक प्रतिबिम्ब बनाते हैं । क्योकि ये बाहर की ओर वक्रित होते हैं ।

प्रश्न 5: प्रकाश के अपवर्तन से आप क्या समझते हैं ?
उत्तर :
जब प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती  हैं तो यह अपने मार्ग से विचलीत हो जाती हैं। प्रकाश के किरण को अपने मार्ग से विचलीत हो जाना प्रकाश का अपवर्तन कहलाता हैं ।

प्रश्न 6 : अपवर्तनांक किसे कहते हैं ?
उत्तर :
जब प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती  हैं तो यह अपने मार्ग से विचलीत हो जाती हैं। ये विचलन  माध्यम और उस माध्यम में प्रकाश की चाल पर निर्भर करता  हैं । अतः अपवर्तनांक माध्यमों में प्रकाश की चालों का अनुपात होता है।

प्रश्न 7: जब प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती हैं तो किस प्रकार मुडती है ?
उत्तर :
जब प्रकाश की किरण एक माध्यम (विरल) से दूसरे माध्यम (सघन) मे जाती हैं तो यह अभिलंब की ओर मुड जाती हैं । जब यही प्रकाश की किरण सघन से विरल की ओर जाती हैं तो अभिलंब से दूर भागती हैं।

प्रश्न 8 : प्रकाश के परावर्तन के नियम लिखिए |
उत्तर :
प्रकाश परावर्तन के दो नियम है-

1. परावर्तन कोण सदैव आपतन कोण के बराबर हाता है।
2. आपतित किरण दर्पण के आपतन बिन्दु पर अभिलम्ब तथा परावर्तित किरण एक ही तल में होते है।

प्रश्न 9: स्नैल का नियम लिखिए |
उत्तर:
जब प्रकाश की किरण किन्हीं दो माध्यमों के सीमा तल पर तिरछी आपतित होती हैं तो आपतन कोण (i) की ज्या  (sin) अपवर्तन कोण की ज्या (sin) का अनुपात एक नियतांक होता हैं । इस नियतांक को दूसरे माध्यम का पहले माध्यम के सापेक्ष अपवर्तनांक कहते हैं । इस नियम को स्नैल का नियम भी कहते है।

प्रश्न 10: प्रकाश के अपवर्तन के नियम लिखिए।
उत्तर :
प्रकाश के अपवर्तन के दो नियम हैं ।

1. आपतित किरण, अपवर्तित किरण तथा आपतन बिन्दु पर अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं ।
2. जब प्रकाश की किरण किन्हीं दो माध्यमों के सीमा तल पर तिरछी आपतित होती हैं तो आपतन कोण (i) की ज्या  (sin) तथा  अपवर्तन कोण (r) की ज्या (sin) का अनुपात एक नियतांक होता हैं ।

प्रश्न 11: निम्नलिखित प्रश्नों का उत्तर दीजिए |
1. किस दर्पण में वास्तविक तथा उल्टा प्रतिबिम्ब बनता है ?
2. किस दर्पण की फोकस दूरी सदैव धनात्मक होती हैं ।
3. दर्पण का बिम्ब को ऋणात्मक मान क्यों रखते हैं ?
4. उस दर्पण का नाम बताइए जिसकी फोकस दूरी ऋणात्मक होती हैं ?
उत्तर:
1.  अवतल दर्पण ।
2.  उतल दर्पण ।
3.  क्योकि बिम्ब सदैव दर्पण के सामने (बाई ओर ) ही रखते हैं ।
4.  अवतल दर्पण ।

प्रश्न 12: लेंस की क्षमता क्या हैं ? इसका SI मात्रक क्या है ?
उत्तर :
किसी लेंस द्वारा प्रकाश किरणों को अभिसरण या अपसरण करने की मात्रा (डिग्री) को उसकी क्षमता कहते है। यह उस लेंस के फोकस दूरी के व्युत्क्रम के बराबर होता हैं। इसका SI मात्रक डाइऑप्टर (D) होता हैं।
लेंस की क्षमता को  P द्वारा व्यक्त करते हैं।

प्रश्न 13: किस लेंस की क्षमता धनात्मक होती है ?
उत्तर :
उतल लेंस ।

प्रश्न 14 : किस लेंस की क्षमता ऋणात्मक होती है ?
उत्तर :
अवतल लेंस ।

प्रश्न 15 : एक लेंस की क्षमता +2.0 D है। वह कौन सा लेंस हैं। उस लेंस की फोकस दूरी कितनी है ?
उत्तर :
वह लेंस उतल हैं क्योंकि उतल लेंस की क्षमता धनात्मक होता हैं। उसकी फोकस दूरी + 0.50 m है।

प्रश्न 16 : चश्मा बनाने वाले विभिन्न क्षमता के लेंसों का उपयोग किस प्रकार करते हैं ?
उत्तर :
चश्मा बनाने वाले विभिन्न क्षमता के लेंसों का उपयोग बीजगणितिय योग के रूप मे करते है। जैसे –
P = P1 + P2+ ……

प्रश्न 17 : प्रकाश का मार्ग किस प्रकार होता है।
उत्तर :
प्रकाश का मार्ग एक सीधी सरल रेखा होती हैं।

प्रश्न 18 : किसी गोलिय दर्पण के फोकस दूरी क्या होती है ?
उत्तर :
किसी गोलिय दर्पण के फोकस दूरी वक्रता त्रिज्या की आधी होती है।