Class 10th विज्ञान अध्याय-9: प्रकाश – परावर्तन तथा अपवर्तन (Science Notes) - UP Board

अध्याय–9: प्रकाश – परावर्तन तथा अपवर्तन

Light – Reflection and Refraction

कक्षा 10वीं विज्ञान | UP Board

Sunil Learning Point

सरल हिंदी में सम्पूर्ण अध्याय के नोट्स

1. प्रकाश का परिचय (Introduction to Light)

प्रकाश ऊर्जा का एक रूप है, जिसकी सहायता से हम वस्तुओं को देख पाते हैं। प्रकाश सामान्यतः समांगी पारदर्शी माध्यम में सीधी रेखा में चलता है। जब प्रकाश किसी सतह से टकराकर वापस उसी माध्यम में लौटता है, तो इसे परावर्तन कहते हैं। जब प्रकाश एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में जाता है और उसकी दिशा बदलती है, तो इसे अपवर्तन कहते हैं।

प्रकाश से संबंधित प्रमुख घटनाएँ

• परावर्तन (Reflection): प्रकाश का किसी सतह से टकराकर वापस लौटना।
• अपवर्तन (Refraction): एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की दिशा में परिवर्तन।
• अवशोषण (Absorption): किसी पदार्थ द्वारा प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण करना।
• प्रकीर्णन (Scattering): प्रकाश का छोटे कणों द्वारा विभिन्न दिशाओं में फैलना।

इस अध्याय में मुख्य रूप से गोलीय दर्पण और लेंस द्वारा बनने वाले प्रतिबिंबों का अध्ययन किया जाता है।

2. प्रकाश का परावर्तन (Reflection of Light)

जब प्रकाश की किरण किसी चिकनी या चमकदार सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटती है, तो इस घटना को प्रकाश का परावर्तन कहते हैं।

परावर्तन के नियम (Laws of Reflection)

1. आपतित किरण, परावर्तित किरण तथा आपतन बिंदु पर खींचा गया अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं।
2. आपतन कोण, परावर्तन कोण के बराबर होता है।

∠i = ∠r

यहाँ i = आपतन कोण और r = परावर्तन कोण है। दोनों कोण अभिलंब से मापे जाते हैं, दर्पण की सतह से नहीं।

परावर्तन के प्रकार

• नियमित परावर्तन: चिकनी सतह से परावर्तित समानांतर किरणें समानांतर रहती हैं।
• विसरित परावर्तन: खुरदरी सतह से परावर्तित किरणें विभिन्न दिशाओं में फैल जाती हैं।

विसरित परावर्तन में भी परावर्तन के नियम प्रत्येक बिंदु पर लागू होते हैं।

3. गोलीय दर्पण (Spherical Mirrors)

जिस दर्पण का परावर्तक पृष्ठ किसी खोखले गोले का भाग होता है, उसे गोलीय दर्पण कहते हैं।

गोलीय दर्पण के प्रकार

(क) अवतल दर्पण (Concave Mirror)

जिस गोलीय दर्पण का परावर्तक पृष्ठ अंदर की ओर अर्थात् गोले के केंद्र की ओर होता है, उसे अवतल दर्पण कहते हैं।

उदाहरण: शेविंग दर्पण, दंत चिकित्सक का दर्पण तथा वाहन की हेडलाइट में परावर्तक।

(ख) उत्तल दर्पण (Convex Mirror)

जिस गोलीय दर्पण का परावर्तक पृष्ठ बाहर की ओर उभरा हुआ होता है, उसे उत्तल दर्पण कहते हैं।

उदाहरण: वाहनों में पीछे का दृश्य देखने के लिए उपयोग किया जाने वाला दर्पण।

4. गोलीय दर्पण से संबंधित महत्त्वपूर्ण पद

1. ध्रुव (Pole - P): दर्पण के परावर्तक पृष्ठ का मध्य बिंदु ध्रुव कहलाता है।
2. वक्रता केंद्र (Centre of Curvature - C): जिस गोले का दर्पण एक भाग है, उस गोले का केंद्र वक्रता केंद्र कहलाता है।
3. वक्रता त्रिज्या (Radius of Curvature - R): ध्रुव और वक्रता केंद्र के बीच की दूरी वक्रता त्रिज्या कहलाती है।
4. मुख्य अक्ष (Principal Axis): ध्रुव और वक्रता केंद्र को मिलाने वाली सीधी रेखा मुख्य अक्ष कहलाती है।
5. मुख्य फोकस (Principal Focus - F): मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली किरणें परावर्तन के बाद जिस बिंदु पर मिलती हैं या मिलती हुई प्रतीत होती हैं, वह मुख्य फोकस कहलाता है।
6. फोकस दूरी (Focal Length - f): ध्रुव और मुख्य फोकस के बीच की दूरी फोकस दूरी कहलाती है।
7. द्वारक (Aperture): दर्पण के परावर्तक पृष्ठ का प्रभावी व्यास द्वारक कहलाता है।

R = 2f या f = R/2

छोटे द्वारक वाले गोलीय दर्पण के लिए फोकस दूरी वक्रता त्रिज्या की आधी होती है।

5. गोलीय दर्पण में किरणों के नियम

प्रतिबिंब बनाने के लिए निम्नलिखित प्रमुख किरणों का प्रयोग किया जाता है:

1. मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली किरण परावर्तन के बाद अवतल दर्पण में मुख्य फोकस से होकर गुजरती है। उत्तल दर्पण में यह फोकस से आती हुई प्रतीत होती है।
2. मुख्य फोकस से होकर आने वाली किरण परावर्तन के बाद मुख्य अक्ष के समानांतर हो जाती है।
3. वक्रता केंद्र से होकर आने वाली किरण उसी मार्ग से वापस लौटती है।
4. ध्रुव पर आपतित किरण परावर्तन के नियमों का पालन करती है।

प्रतिबिंब का स्थान, आकार और प्रकृति ज्ञात करने के लिए कम-से-कम दो प्रमुख किरणों का चित्र बनाना उपयोगी होता है।

6. अवतल दर्पण द्वारा प्रतिबिंब निर्माण

वस्तु की स्थिति	प्रतिबिंब की स्थिति	आकार	प्रकृति
अनंत पर	मुख्य फोकस F पर	अत्यंत छोटा	वास्तविक, उल्टा
C से परे	C और F के बीच	छोटा	वास्तविक, उल्टा
C पर	C पर	समान	वास्तविक, उल्टा
C और F के बीच	C से परे	बड़ा	वास्तविक, उल्टा
F पर	अनंत पर	अत्यधिक बड़ा	वास्तविक, उल्टा
F और P के बीच	दर्पण के पीछे	बड़ा	आभासी, सीधा

अवतल दर्पण के उपयोग

• शेविंग और मेकअप के दर्पण में।
• दंत चिकित्सकों द्वारा दाँतों का बड़ा प्रतिबिंब देखने में।
• टॉर्च, सर्चलाइट और वाहनों की हेडलाइट में।
• सौर भट्ठी में सूर्य की किरणों को केंद्रित करने में।

7. उत्तल दर्पण द्वारा प्रतिबिंब निर्माण

उत्तल दर्पण द्वारा किसी भी स्थिति में रखी गई वास्तविक वस्तु का प्रतिबिंब दर्पण के पीछे ध्रुव और फोकस के बीच बनता है।

• प्रतिबिंब हमेशा आभासी होता है।
• प्रतिबिंब हमेशा सीधा होता है।
• प्रतिबिंब हमेशा वस्तु से छोटा होता है।

उत्तल दर्पण के उपयोग

• वाहनों में पीछे का दृश्य देखने के लिए।
• दुकानों और पार्किंग स्थलों में अधिक क्षेत्र देखने के लिए।
• सड़क के तीखे मोड़ों पर दृश्य क्षेत्र बढ़ाने के लिए।

उत्तल दर्पण अधिक विस्तृत क्षेत्र का दृश्य दिखाता है। इसलिए इसे वाहनों में पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में उपयोग किया जाता है।

8. गोलीय दर्पण के लिए चिह्न परिपाटी (Sign Convention)

संख्यात्मक प्रश्न हल करने के लिए नई कार्तीय चिह्न परिपाटी का प्रयोग किया जाता है।

• सभी दूरियाँ ध्रुव से मापी जाती हैं।
• आपतित प्रकाश की दिशा में मापी गई दूरी धनात्मक होती है।
• आपतित प्रकाश की दिशा के विपरीत मापी गई दूरी ऋणात्मक होती है।
• मुख्य अक्ष के ऊपर की ऊँचाई धनात्मक होती है।
• मुख्य अक्ष के नीचे की ऊँचाई ऋणात्मक होती है।

राशि	अवतल दर्पण	उत्तल दर्पण
फोकस दूरी (f)	ऋणात्मक	धनात्मक
वक्रता त्रिज्या (R)	ऋणात्मक	धनात्मक

चिह्न परिपाटी का पालन किए बिना सूत्र में मान रखने पर उत्तर गलत हो सकता है।

9. दर्पण सूत्र (Mirror Formula)

गोलीय दर्पण के लिए वस्तु दूरी, प्रतिबिंब दूरी और फोकस दूरी के बीच संबंध को दर्पण सूत्र कहते हैं।

1/f = 1/v + 1/u

जहाँ:

• f = दर्पण की फोकस दूरी
• v = प्रतिबिंब दूरी
• u = वस्तु दूरी

दर्पण में आवर्धन (Magnification)

m = h'/h = -v/u

• m = आवर्धन
• h' = प्रतिबिंब की ऊँचाई
• h = वस्तु की ऊँचाई
• v = प्रतिबिंब दूरी
• u = वस्तु दूरी

यदि m धनात्मक है, तो प्रतिबिंब सीधा होता है। यदि m ऋणात्मक है, तो प्रतिबिंब उल्टा होता है।

10. दर्पण पर आधारित हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न

उदाहरण 1

एक अवतल दर्पण की फोकस दूरी 15 cm है। वस्तु दर्पण से 30 cm दूरी पर रखी है। प्रतिबिंब की दूरी ज्ञात कीजिए।

दिया गया: f = -15 cm, u = -30 cm

सूत्र:

1/f = 1/v + 1/u

मान रखने पर:

1/(-15) = 1/v + 1/(-30)

-1/15 = 1/v - 1/30

1/v = -1/15 + 1/30

1/v = -1/30

उत्तर: v = -30 cm। प्रतिबिंब दर्पण के सामने 30 cm दूरी पर बनेगा।

उदाहरण 2

एक अवतल दर्पण की फोकस दूरी -10 cm तथा वस्तु दूरी -15 cm है। आवर्धन ज्ञात कीजिए।

दिया गया: f = -10 cm, u = -15 cm

दर्पण सूत्र से:

1/v = 1/f - 1/u

1/v = -1/10 + 1/15

1/v = (-3 + 2)/30 = -1/30

अतः v = -30 cm

आवर्धन:

m = -v/u = -(-30)/(-15) = -2

उत्तर: आवर्धन = -2। प्रतिबिंब उल्टा तथा वस्तु से दो गुना बड़ा होगा।

11. प्रकाश का अपवर्तन (Refraction of Light)

जब प्रकाश की किरण एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में प्रवेश करती है, तो उसकी चाल में परिवर्तन के कारण उसकी दिशा बदल सकती है। इस घटना को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं।

अपवर्तन के कारण

अलग-अलग माध्यमों में प्रकाश की चाल अलग-अलग होती है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर चाल बदलने के कारण प्रकाश की दिशा बदल सकती है।

अपवर्तन के नियम (Laws of Refraction)

1. आपतित किरण, अपवर्तित किरण तथा आपतन बिंदु पर खींचा गया अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं।
2. किसी निश्चित दो माध्यमों के लिए आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात नियत होता है। इसे स्नेल का नियम कहते हैं।

sin i / sin r = n₂₁

यहाँ n₂₁ पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक है।

प्रकाश का झुकाव

• विरल माध्यम से सघन माध्यम में जाने पर प्रकाश की किरण सामान्यतः अभिलंब की ओर झुकती है।
• सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाने पर प्रकाश की किरण सामान्यतः अभिलंब से दूर झुकती है।
• अभिलंब के अनुदिश जाने वाली किरण की दिशा नहीं बदलती, हालाँकि उसकी चाल बदल सकती है।

12. अपवर्तनांक (Refractive Index)

निर्वात में प्रकाश की चाल और किसी माध्यम में प्रकाश की चाल के अनुपात को उस माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहते हैं।

n = c/v

• n = माध्यम का अपवर्तनांक
• c = निर्वात में प्रकाश की चाल
• v = माध्यम में प्रकाश की चाल

निर्वात में प्रकाश की चाल लगभग 3 × 10⁸ m/s होती है।

कुछ माध्यमों के लगभग अपवर्तनांक

माध्यम	लगभग अपवर्तनांक
वायु	1.0003 (लगभग 1.00)
जल	1.33
काँच	1.5
हीरा	2.42

किसी माध्यम का अपवर्तनांक जितना अधिक होगा, निर्वात की तुलना में उसमें प्रकाश की चाल उतनी कम होगी।

13. काँच की आयताकार पट्टी में अपवर्तन

जब प्रकाश की किरण काँच की आयताकार पट्टी में प्रवेश करती है, तो पहली सतह पर वह अभिलंब की ओर मुड़ती है। दूसरी सतह से बाहर निकलते समय वह अभिलंब से दूर मुड़ती है।

• निर्गत किरण आपतित किरण के समानांतर होती है।
• निर्गत किरण में पार्श्व विस्थापन (Lateral Displacement) होता है।
• आपतित और निर्गत किरणों की दिशा समानांतर रहती है, लेकिन वे एक ही सीधी रेखा पर नहीं होतीं।

14. लेंस (Lenses)

लेंस एक पारदर्शी अपवर्तक माध्यम है, जिसकी कम-से-कम एक सतह गोलीय होती है। लेंस प्रकाश का अपवर्तन करके प्रतिबिंब बनाता है।

लेंस के प्रकार

(क) उत्तल लेंस (Convex Lens)

जिस लेंस का मध्य भाग किनारों की तुलना में मोटा होता है, उसे उत्तल लेंस कहते हैं। इसे अभिसारी लेंस भी कहते हैं।

• यह समानांतर प्रकाश किरणों को एक बिंदु पर अभिसरित करता है।
• इसकी फोकस दूरी नई कार्तीय चिह्न परिपाटी में धनात्मक होती है।

(ख) अवतल लेंस (Concave Lens)

जिस लेंस का मध्य भाग किनारों की तुलना में पतला होता है, उसे अवतल लेंस कहते हैं। इसे अपसारी लेंस भी कहते हैं।

• यह समानांतर प्रकाश किरणों को फैलाता है।
• इसकी फोकस दूरी नई कार्तीय चिह्न परिपाटी में ऋणात्मक होती है।

15. लेंस से संबंधित प्रमुख पद

1. प्रकाशिक केंद्र (Optical Centre - O): लेंस का वह बिंदु जिससे होकर गुजरने वाली किरण सामान्यतः बिना कोणीय विचलन के निकलती है।
2. मुख्य अक्ष (Principal Axis): प्रकाशिक केंद्र से होकर गुजरने वाली वह रेखा जो लेंस की दोनों सतहों के वक्रता केंद्रों को मिलाती है।
3. मुख्य फोकस (Principal Focus): मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली किरणें अपवर्तन के बाद जिस बिंदु पर मिलती हैं या मिलती हुई प्रतीत होती हैं, वह मुख्य फोकस है।
4. फोकस दूरी (Focal Length): प्रकाशिक केंद्र और मुख्य फोकस के बीच की दूरी।
5. द्वारक (Aperture): लेंस का प्रभावी व्यास।

लेंस के दो मुख्य फोकस होते हैं—एक लेंस के प्रत्येक ओर।

16. लेंस में किरणों के नियम

1. मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली किरण उत्तल लेंस से अपवर्तन के बाद दूसरी ओर मुख्य फोकस से गुजरती है।
2. अवतल लेंस में समानांतर किरण अपवर्तन के बाद इस प्रकार फैलती है कि वह उसी ओर के मुख्य फोकस से आती हुई प्रतीत होती है।
3. प्रकाशिक केंद्र से होकर गुजरने वाली किरण सामान्यतः बिना विचलन के निकलती है।
4. मुख्य फोकस से होकर आने वाली किरण उत्तल लेंस से अपवर्तन के बाद मुख्य अक्ष के समानांतर हो जाती है।

लेंस के किरण आरेख में कम-से-कम दो प्रमुख किरणों का उपयोग करके प्रतिबिंब का स्थान ज्ञात किया जाता है।

17. उत्तल लेंस द्वारा प्रतिबिंब निर्माण

वस्तु की स्थिति	प्रतिबिंब की स्थिति	आकार	प्रकृति
अनंत पर	दूसरे मुख्य फोकस F₂ पर	अत्यंत छोटा	वास्तविक, उल्टा
2F₁ से परे	F₂ और 2F₂ के बीच	छोटा	वास्तविक, उल्टा
2F₁ पर	2F₂ पर	समान	वास्तविक, उल्टा
F₁ और 2F₁ के बीच	2F₂ से परे	बड़ा	वास्तविक, उल्टा
F₁ पर	अनंत पर	अत्यधिक बड़ा	वास्तविक, उल्टा
O और F₁ के बीच	वस्तु की ओर	बड़ा	आभासी, सीधा

उत्तल लेंस के उपयोग

• आवर्धक काँच (Magnifying Glass) में।
• कैमरे में।
• सूक्ष्मदर्शी और दूरबीन में।
• दूर-दृष्टि दोष के चश्मे में।

18. अवतल लेंस द्वारा प्रतिबिंब निर्माण

अवतल लेंस द्वारा किसी भी स्थिति में रखी गई वास्तविक वस्तु का प्रतिबिंब लेंस के उसी ओर प्रकाशिक केंद्र और मुख्य फोकस के बीच बनता है।

• प्रतिबिंब हमेशा आभासी होता है।
• प्रतिबिंब हमेशा सीधा होता है।
• प्रतिबिंब हमेशा छोटा होता है।

अवतल लेंस के उपयोग

• निकट-दृष्टि दोष के चश्मे में।
• कुछ प्रकाशीय उपकरणों में।

19. लेंस के लिए चिह्न परिपाटी

• सभी दूरियाँ प्रकाशिक केंद्र से मापी जाती हैं।
• आपतित प्रकाश की दिशा में मापी गई दूरी धनात्मक होती है।
• आपतित प्रकाश की दिशा के विपरीत दूरी ऋणात्मक होती है।
• मुख्य अक्ष के ऊपर की ऊँचाई धनात्मक होती है।
• मुख्य अक्ष के नीचे की ऊँचाई ऋणात्मक होती है।

लेंस का प्रकार	फोकस दूरी
उत्तल लेंस	धनात्मक
अवतल लेंस	ऋणात्मक

20. लेंस सूत्र (Lens Formula)

लेंस की फोकस दूरी, वस्तु दूरी और प्रतिबिंब दूरी के बीच संबंध को लेंस सूत्र कहते हैं।

1/f = 1/v - 1/u

जहाँ:

• f = लेंस की फोकस दूरी
• v = प्रतिबिंब दूरी
• u = वस्तु दूरी

लेंस में आवर्धन (Magnification)

m = h'/h = v/u

जहाँ h' प्रतिबिंब की ऊँचाई और h वस्तु की ऊँचाई है।

• m धनात्मक होने पर प्रतिबिंब सीधा होता है।
• m ऋणात्मक होने पर प्रतिबिंब उल्टा होता है।

21. लेंस की क्षमता (Power of Lens)

किसी लेंस की प्रकाश किरणों को अभिसरित या अपसारित करने की क्षमता को लेंस की क्षमता कहते हैं।

P = 1/f

यहाँ f मीटर में होना चाहिए।

• लेंस की क्षमता का SI मात्रक डायोप्टर (Dioptre) है।
• इसे D से दर्शाते हैं।
• उत्तल लेंस की क्षमता धनात्मक होती है।
• अवतल लेंस की क्षमता ऋणात्मक होती है।

महत्त्वपूर्ण: यदि फोकस दूरी सेंटीमीटर में दी हो, तो पहले उसे मीटर में बदलें। उदाहरण: 50 cm = 0.50 m।

22. लेंस पर आधारित हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न

उदाहरण 1: उत्तल लेंस

एक उत्तल लेंस की फोकस दूरी 20 cm है। वस्तु को लेंस से 30 cm दूरी पर रखा गया है। प्रतिबिंब दूरी ज्ञात कीजिए।

दिया गया: f = +20 cm, u = -30 cm

लेंस सूत्र:

1/f = 1/v - 1/u

1/20 = 1/v - 1/(-30)

1/20 = 1/v + 1/30

1/v = 1/20 - 1/30

1/v = (3 - 2)/60 = 1/60

उत्तर: v = +60 cm। प्रतिबिंब लेंस के दूसरी ओर 60 cm दूरी पर बनेगा।

उदाहरण 2: लेंस की क्षमता

एक उत्तल लेंस की फोकस दूरी 50 cm है। उसकी क्षमता ज्ञात कीजिए।

f = +50 cm = +0.50 m

P = 1/f = 1/0.50

उत्तर: P = +2 D।

उदाहरण 3: अवतल लेंस की क्षमता

एक अवतल लेंस की फोकस दूरी -25 cm है। क्षमता ज्ञात कीजिए।

f = -25 cm = -0.25 m

P = 1/(-0.25)

उत्तर: P = -4 D।

23. दर्पण एवं लेंस में अंतर

दर्पण	लेंस
प्रकाश का परावर्तन होता है।	प्रकाश का अपवर्तन होता है।
परावर्तक सतह से प्रतिबिंब बनता है।	प्रकाश के अपवर्तन से प्रतिबिंब बनता है।
दर्पण सूत्र: 1/f = 1/v + 1/u	लेंस सूत्र: 1/f = 1/v - 1/u
आवर्धन: m = -v/u	आवर्धन: m = v/u

24. अध्याय के सभी महत्त्वपूर्ण सूत्र

क्रम	सूत्र	उपयोग
1	∠i = ∠r	परावर्तन का नियम
2	R = 2f	दर्पण की वक्रता त्रिज्या
3	1/f = 1/v + 1/u	दर्पण सूत्र
4	m = -v/u	दर्पण में आवर्धन
5	n = c/v	निरपेक्ष अपवर्तनांक
6	sin i / sin r = n₂₁	स्नेल का नियम
7	1/f = 1/v - 1/u	लेंस सूत्र
8	m = v/u	लेंस में आवर्धन
9	P = 1/f	लेंस की क्षमता, f मीटर में

25. महत्त्वपूर्ण परिभाषाएँ

1. प्रकाश: ऊर्जा का वह रूप जिसकी सहायता से हम वस्तुओं को देख पाते हैं।
2. परावर्तन: प्रकाश का सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटना।
3. अपवर्तन: एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे में जाने पर प्रकाश की दिशा में परिवर्तन।
4. अवतल दर्पण: अंदर की ओर परावर्तक पृष्ठ वाला गोलीय दर्पण।
5. उत्तल दर्पण: बाहर की ओर उभरा परावर्तक पृष्ठ वाला गोलीय दर्पण।
6. मुख्य फोकस: मुख्य अक्ष के समानांतर किरणों के परावर्तन या अपवर्तन के बाद मिलने का अथवा मिलती हुई प्रतीत होने का बिंदु।
7. फोकस दूरी: ध्रुव और फोकस अथवा प्रकाशिक केंद्र और फोकस के बीच की दूरी।
8. वक्रता त्रिज्या: ध्रुव और वक्रता केंद्र के बीच की दूरी।
9. उत्तल लेंस: बीच में मोटा और किनारों पर पतला लेंस।
10. अवतल लेंस: बीच में पतला और किनारों पर मोटा लेंस।
11. अपवर्तनांक: निर्वात में प्रकाश की चाल और माध्यम में प्रकाश की चाल का अनुपात।
12. आवर्धन: प्रतिबिंब की ऊँचाई और वस्तु की ऊँचाई का अनुपात।
13. लेंस की क्षमता: लेंस की अभिसरण या अपसरण करने की क्षमता।
14. डायोप्टर: लेंस की क्षमता का मात्रक।

26. अति लघु एवं लघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1. प्रकाश का परावर्तन क्या है?

उत्तर: प्रकाश का किसी सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटना परावर्तन कहलाता है।

प्रश्न 2. परावर्तन के दो नियम लिखिए।

उत्तर: (1) आपतित किरण, परावर्तित किरण तथा अभिलंब एक ही तल में होते हैं। (2) आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है।

प्रश्न 3. अवतल दर्पण किसे कहते हैं?

उत्तर: जिस गोलीय दर्पण का परावर्तक पृष्ठ अंदर की ओर होता है, उसे अवतल दर्पण कहते हैं।

प्रश्न 4. उत्तल दर्पण का एक उपयोग लिखिए।

उत्तर: वाहनों में पीछे का विस्तृत दृश्य देखने के लिए उत्तल दर्पण का उपयोग किया जाता है।

प्रश्न 5. दर्पण सूत्र लिखिए।

उत्तर: 1/f = 1/v + 1/u।

प्रश्न 6. दर्पण में आवर्धन का सूत्र लिखिए।

उत्तर: m = -v/u।

प्रश्न 7. प्रकाश का अपवर्तन क्या है?

उत्तर: एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश की दिशा में परिवर्तन को अपवर्तन कहते हैं।

प्रश्न 8. अपवर्तनांक का सूत्र लिखिए।

उत्तर: n = c/v।

प्रश्न 9. उत्तल लेंस को अभिसारी लेंस क्यों कहते हैं?

उत्तर: क्योंकि यह मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली प्रकाश किरणों को अपवर्तन के बाद एक बिंदु पर अभिसरित करता है।

प्रश्न 10. अवतल लेंस को अपसारी लेंस क्यों कहते हैं?

उत्तर: क्योंकि यह समानांतर प्रकाश किरणों को अपवर्तन के बाद फैला देता है।

प्रश्न 11. लेंस सूत्र लिखिए।

उत्तर: 1/f = 1/v - 1/u।

प्रश्न 12. लेंस की क्षमता का SI मात्रक क्या है?

उत्तर: लेंस की क्षमता का मात्रक डायोप्टर (D) है।

प्रश्न 13. एक डायोप्टर किसे कहते हैं?

उत्तर: एक मीटर फोकस दूरी वाले लेंस की क्षमता एक डायोप्टर होती है।

प्रश्न 14. किस दर्पण से हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनता है?

उत्तर: उत्तल दर्पण से।

प्रश्न 15. किस लेंस से हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनता है?

उत्तर: अवतल लेंस से।

27. दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1. प्रकाश के परावर्तन के नियम समझाइए।

उत्तर: परावर्तन के दो नियम हैं। पहला, आपतित किरण, परावर्तित किरण तथा आपतन बिंदु पर खींचा गया अभिलंब एक ही तल में होते हैं। दूसरा, आपतन कोण और परावर्तन कोण बराबर होते हैं। अर्थात् ∠i = ∠r।

प्रश्न 2. अवतल दर्पण और उत्तल दर्पण में अंतर लिखिए।

उत्तर: अवतल दर्पण का परावर्तक पृष्ठ अंदर की ओर होता है, जबकि उत्तल दर्पण का परावर्तक पृष्ठ बाहर की ओर उभरा होता है। अवतल दर्पण वस्तु की स्थिति के अनुसार वास्तविक या आभासी प्रतिबिंब बना सकता है। उत्तल दर्पण वास्तविक वस्तु का हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाता है।

प्रश्न 3. प्रकाश के अपवर्तन के नियम लिखिए।

उत्तर: पहला, आपतित किरण, अपवर्तित किरण और आपतन बिंदु पर खींचा गया अभिलंब एक ही तल में होते हैं। दूसरा, निश्चित दो माध्यमों के लिए sin i / sin r का अनुपात नियत होता है। इसे स्नेल का नियम कहते हैं।

प्रश्न 4. उत्तल और अवतल लेंस में अंतर स्पष्ट कीजिए।

उत्तर: उत्तल लेंस बीच में मोटा और किनारों पर पतला होता है। यह समानांतर किरणों को अभिसरित करता है और इसकी फोकस दूरी धनात्मक होती है। अवतल लेंस बीच में पतला और किनारों पर मोटा होता है। यह किरणों को अपसारित करता है और इसकी फोकस दूरी ऋणात्मक होती है।

प्रश्न 5. लेंस की क्षमता क्या है? इसका मात्रक लिखिए।

उत्तर: लेंस की प्रकाश किरणों को अभिसरित या अपसारित करने की क्षमता को लेंस की क्षमता कहते हैं। इसका सूत्र P = 1/f है, जहाँ f मीटर में होता है। इसका मात्रक डायोप्टर (D) है।

28. परीक्षा के लिए महत्त्वपूर्ण चित्र

निम्नलिखित किरण आरेखों का अभ्यास अवश्य करें:

1. अवतल दर्पण में वस्तु की अलग-अलग स्थितियों के लिए प्रतिबिंब निर्माण।
2. उत्तल दर्पण द्वारा प्रतिबिंब निर्माण।
3. काँच की आयताकार पट्टी में प्रकाश का अपवर्तन।
4. उत्तल लेंस में वस्तु की अलग-अलग स्थितियों के लिए प्रतिबिंब निर्माण।
5. अवतल लेंस द्वारा प्रतिबिंब निर्माण।

चित्र बनाते समय मुख्य अक्ष, ध्रुव या प्रकाशिक केंद्र, फोकस, वक्रता केंद्र तथा किरणों की दिशा स्पष्ट रूप से दर्शाएँ।

29. महत्त्वपूर्ण बहुविकल्पीय प्रश्न (15 MCQs)

प्रत्येक प्रश्न का उत्तर देखने के लिए संबंधित बटन पर क्लिक करें।

1. परावर्तन के नियम के अनुसार आपतन कोण किसके बराबर होता है?

(A) अपवर्तन कोण

(B) परावर्तन कोण

(C) 90°

(D) 180°

सही उत्तर: (B) परावर्तन कोण
आपतन कोण और परावर्तन कोण बराबर होते हैं।

2. वाहनों में पीछे का दृश्य देखने के लिए किस दर्पण का उपयोग होता है?

(A) अवतल दर्पण

(B) समतल दर्पण

(C) उत्तल दर्पण

(D) इनमें से कोई नहीं

सही उत्तर: (C) उत्तल दर्पण
उत्तल दर्पण विस्तृत क्षेत्र का सीधा और छोटा प्रतिबिंब देता है।

3. अवतल दर्पण की फोकस दूरी का चिह्न होता है—

(A) धनात्मक

(B) ऋणात्मक

(C) शून्य

(D) अनंत

सही उत्तर: (B) ऋणात्मक
नई कार्तीय चिह्न परिपाटी में अवतल दर्पण की फोकस दूरी ऋणात्मक होती है।

4. गोलीय दर्पण के लिए वक्रता त्रिज्या और फोकस दूरी का संबंध है—

(A) R = f

(B) R = 2f

(C) R = 3f

(D) R = f/2

सही उत्तर: (B) R = 2f
छोटे द्वारक वाले गोलीय दर्पण के लिए R = 2f होता है।

5. दर्पण सूत्र है—

(A) 1/f = 1/v + 1/u

(B) 1/f = 1/v - 1/u

(C) f = u + v

(D) f = uv

सही उत्तर: (A) 1/f = 1/v + 1/u
यह गोलीय दर्पण का सूत्र है।

6. उत्तल दर्पण द्वारा बना प्रतिबिंब कैसा होता है?

(A) वास्तविक और उल्टा

(B) आभासी, सीधा और छोटा

(C) वास्तविक और बड़ा

(D) उल्टा और बड़ा

सही उत्तर: (B) आभासी, सीधा और छोटा
उत्तल दर्पण वास्तविक वस्तु का हमेशा ऐसा ही प्रतिबिंब बनाता है।

7. प्रकाश का अपवर्तन किस कारण होता है?

(A) प्रकाश के रंग बदलने से

(B) माध्यम बदलने पर प्रकाश की चाल बदलने से

(C) प्रकाश के रुकने से

(D) प्रकाश के अवशोषण से

सही उत्तर: (B) माध्यम बदलने पर प्रकाश की चाल बदलने से
अलग-अलग माध्यमों में प्रकाश की चाल अलग होती है।

8. निर्वात में प्रकाश की चाल लगभग कितनी होती है?

(A) 3 × 10⁶ m/s

(B) 3 × 10⁷ m/s

(C) 3 × 10⁸ m/s

(D) 3 × 10⁹ m/s

सही उत्तर: (C) 3 × 10⁸ m/s
निर्वात में प्रकाश की चाल लगभग 3 × 10⁸ मीटर प्रति सेकंड होती है।

9. जल का लगभग अपवर्तनांक कितना होता है?

(A) 1.00

(B) 1.33

(C) 1.50

(D) 2.42

सही उत्तर: (B) 1.33
जल का निरपेक्ष अपवर्तनांक लगभग 1.33 होता है।

10. उत्तल लेंस को किस नाम से जाना जाता है?

(A) अपसारी लेंस

(B) अभिसारी लेंस

(C) समतल लेंस

(D) परावर्तक लेंस

सही उत्तर: (B) अभिसारी लेंस
उत्तल लेंस समानांतर किरणों को अभिसरित करता है।

11. अवतल लेंस की फोकस दूरी होती है—

(A) धनात्मक

(B) ऋणात्मक

(C) शून्य

(D) अनंत

सही उत्तर: (B) ऋणात्मक
नई कार्तीय चिह्न परिपाटी में अवतल लेंस की फोकस दूरी ऋणात्मक होती है।

12. लेंस सूत्र कौन-सा है?

(A) 1/f = 1/v + 1/u

(B) 1/f = 1/v - 1/u

(C) f = u/v

(D) f = u + v

सही उत्तर: (B) 1/f = 1/v - 1/u
यह पतले लेंस का सूत्र है।

13. लेंस की क्षमता का मात्रक है—

(A) मीटर

(B) सेंटीमीटर

(C) डायोप्टर

(D) न्यूटन

सही उत्तर: (C) डायोप्टर
लेंस की क्षमता का मात्रक डायोप्टर (D) है।

14. 50 cm फोकस दूरी वाले उत्तल लेंस की क्षमता होगी—

(A) +2 D

(B) -2 D

(C) +5 D

(D) -5 D

सही उत्तर: (A) +2 D
f = +0.50 m, इसलिए P = 1/0.50 = +2 D।

15. अवतल लेंस द्वारा वास्तविक वस्तु का प्रतिबिंब हमेशा कैसा बनता है?

(A) वास्तविक, उल्टा और बड़ा

(B) आभासी, सीधा और छोटा

(C) वास्तविक और समान आकार का

(D) आभासी और बड़ा

सही उत्तर: (B) आभासी, सीधा और छोटा
अवतल लेंस वास्तविक वस्तु का हमेशा छोटा, सीधा और आभासी प्रतिबिंब बनाता है।

30. त्वरित पुनरावृत्ति (Quick Revision)

• प्रकाश ऊर्जा का एक रूप है।
• परावर्तन में प्रकाश वापस उसी माध्यम में लौटता है।
• आपतन कोण = परावर्तन कोण।
• अवतल दर्पण का परावर्तक पृष्ठ अंदर की ओर होता है।
• उत्तल दर्पण का परावर्तक पृष्ठ बाहर की ओर उभरा होता है।
• गोलीय दर्पण के लिए R = 2f।
• दर्पण सूत्र: 1/f = 1/v + 1/u।
• दर्पण में आवर्धन: m = -v/u।
• उत्तल दर्पण हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाता है।
• अपवर्तन माध्यम बदलने पर प्रकाश की चाल बदलने के कारण होता है।
• अपवर्तनांक: n = c/v।
• उत्तल लेंस अभिसारी लेंस है।
• अवतल लेंस अपसारी लेंस है।
• लेंस सूत्र: 1/f = 1/v - 1/u।
• लेंस में आवर्धन: m = v/u।
• लेंस की क्षमता: P = 1/f (f मीटर में)।
• क्षमता का मात्रक डायोप्टर है।
• उत्तल लेंस की क्षमता धनात्मक होती है।
• अवतल लेंस की क्षमता ऋणात्मक होती है।

31. अभ्यास के लिए महत्त्वपूर्ण प्रश्न

अति लघु उत्तरीय प्रश्न

1. प्रकाश का परावर्तन किसे कहते हैं?
2. परावर्तन के दोनों नियम लिखिए।
3. अवतल दर्पण किसे कहते हैं?
4. उत्तल दर्पण का एक उपयोग लिखिए।
5. अपवर्तनांक का सूत्र लिखिए।
6. लेंस की क्षमता का मात्रक लिखिए।

लघु उत्तरीय प्रश्न

1. अवतल और उत्तल दर्पण में अंतर लिखिए।
2. गोलीय दर्पण के मुख्य पदों को समझाइए।
3. प्रकाश के अपवर्तन के नियम लिखिए।
4. उत्तल और अवतल लेंस में अंतर लिखिए।
5. उत्तल दर्पण का उपयोग पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में क्यों किया जाता है?

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

1. अवतल दर्पण द्वारा विभिन्न स्थितियों में बनने वाले प्रतिबिंबों का किरण आरेख सहित वर्णन कीजिए।
2. उत्तल लेंस द्वारा विभिन्न स्थितियों में बनने वाले प्रतिबिंबों का किरण आरेख सहित वर्णन कीजिए।
3. दर्पण सूत्र तथा लेंस सूत्र लिखिए और उनमें प्रयुक्त संकेतों का अर्थ बताइए।
4. अपवर्तनांक की परिभाषा दीजिए तथा स्नेल का नियम समझाइए।
5. लेंस की क्षमता की परिभाषा, सूत्र और मात्रक लिखिए।

संख्यात्मक प्रश्न

1. एक अवतल दर्पण की फोकस दूरी -20 cm है। वस्तु को दर्पण से 30 cm दूर रखा गया है। प्रतिबिंब दूरी ज्ञात कीजिए।
2. एक उत्तल दर्पण की फोकस दूरी +15 cm है और वस्तु दूरी -30 cm है। प्रतिबिंब दूरी ज्ञात कीजिए।
3. एक उत्तल लेंस की फोकस दूरी +25 cm है। वस्तु दूरी -50 cm है। प्रतिबिंब दूरी ज्ञात कीजिए।
4. एक अवतल लेंस की फोकस दूरी -40 cm है। उसकी क्षमता ज्ञात कीजिए।
5. एक उत्तल लेंस की क्षमता +4 D है। उसकी फोकस दूरी मीटर और सेंटीमीटर में ज्ञात कीजिए।

Sunil Learning Point

Class 10th Science | UP Board

अध्याय–9: प्रकाश – परावर्तन तथा अपवर्तन

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