किरण प्रकाशिकी एवं प्रकाशिक यंत्र
Ray Optics and Optical Instruments
किरण प्रकाशिकी एवं प्रकाशिक यंत्र (Ray Optics and Optical Instruments)
एक नज़र में:
यह अध्याय प्रकाश के किरण सिद्धांत, परावर्तन, अपवर्तन, लेंस, दर्पण, एवं विभिन्न प्रकाशिक यंत्रों की कार्यविधि को समझाता है। इसमें आप छायाचित्र निर्माण, आवर्धन, एवं मानव नेत्र की रचना-अवधारणा सीखेंगे।
This chapter explains the ray theory of light, laws of reflection and refraction, lenses, mirrors, and working of various optical instruments. You will learn about image formation, magnification, and the structure-concept of the human eye.
📌 अध्याय का परिचय
किरण प्रकाशिकी (Ray Optics) वह भाग है जिसमें प्रकाश को एक सीधी रेखा में चलने वाली किरण के रूप में माना जाता है। इसमें परावर्तन (Reflection), अपवर्तन (Refraction), दर्पण, लेंस, और प्रकाशिक यंत्रों (Optical Instruments) का अध्ययन किया जाता है।
Ray optics is the branch where light is assumed to travel in straight lines as rays. It includes the study of reflection, refraction, mirrors, lenses, and optical instruments.
📖 विषयवस्तु (Topics)
1. प्रकाश का किरण सिद्धांत (Ray Theory of Light)
परिभाषा (Definition)
प्रकाश का किरण सिद्धांत कहता है कि प्रकाश एक रेखीय पथ में चलता है, जिसे किरण कहा जाता है।
The ray theory of light states that light travels in a straight path called a ray.
विशेषताएँ (Characteristics)
- प्रकाश की किरणें अदृश्य होती हैं, लेकिन जब वे किसी सतह पर गिरती हैं, तब उजाला दिखाई देता है।
- किरणें हमेशा सीधी रेखा में चलती हैं।
महत्त्व (Importance)
- छाया (Shadow) का निर्माण
- प्रतिबिंब (Image) का निर्माण
2. परावर्तन (Reflection)
परिभाषा (Definition)
जब प्रकाश की किरण किसी सतह (जैसे दर्पण) पर गिरती है और वापस उसी माध्यम में लौटती है, तो इसे परावर्तन कहते हैं।
When a ray of light falls on a surface (like a mirror) and bounces back in the same medium, it is called reflection.
परावर्तन के नियम (Laws of Reflection)
- आपतित किरण, परावर्तित किरण एवं अभिलंब (Normal) एक ही तल में होते हैं।
The incident ray, reflected ray, and normal lie in the same plane.
- आपतन कोण (Angle of Incidence) = परावर्तन कोण (Angle of Reflection)
सूत्र (Formula)
\[ i = r \] जहाँ, \(i\) = आपतन कोण (Angle of incidence), \(r\) = परावर्तन कोण (Angle of reflection)
प्रकार (Types)
- नियमित परावर्तन (Regular Reflection): जब सतह एकदम चिकनी होती है।
- अविनियमित परावर्तन (Irregular Reflection): जब सतह खुरदरी होती है।
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: यदि आपतन कोण 30° है, तो परावर्तन कोण ज्ञात कीजिए।
If the angle of incidence is 30°, find the angle of reflection.
उत्तर: परावर्तन के नियम अनुसार, \[ i = r = 30^\circ \]
3. समतल दर्पण (Plane Mirror)
परिभाषा (Definition)
एक समतल, चमकदार सतह जो प्रकाश का परावर्तन करती है, समतल दर्पण कहलाती है।
A flat, polished surface that reflects light is called a plane mirror.
प्रतिबिंब की विशेषताएँ (Image Characteristics)
- प्रतिबिंब आभासी (Virtual) होता है।
- प्रतिबिंब वास्तविक आकार के बराबर होता है।
- प्रतिबिंब दर्पण के पीछे उतनी ही दूरी पर बनता है, जितनी वस्तु की दूरी होती है।
- प्रतिबिंब दाएँ-बाएँ उल्टा होता है (Lateral inversion)।
सूत्र (Formula)
दूरी = वस्तु की दूरी = प्रतिबिंब की दूरी
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: यदि वस्तु दर्पण से 10 सेमी की दूरी पर रखी है, तो प्रतिबिंब कहाँ बनेगा?
If the object is placed 10 cm from the mirror, where will the image be formed?
उत्तर: प्रतिबिंब दर्पण के पीछे 10 सेमी की दूरी पर बनेगा।
The image will be formed 10 cm behind the mirror.
4. गोलाकार दर्पण (Spherical Mirrors)
प्रकार (Types)
- अवतल दर्पण (Concave mirror): अंदर की ओर झुका हुआ (polished on outer side)
- उत्तल दर्पण (Convex mirror): बाहर की ओर झुका हुआ (polished on inner side)
प्रमुख शब्द (Key Terms)
- मूल बिन्दु (Pole, P): दर्पण का मध्य बिन्दु
- घातांक (Centre of Curvature, C): गोले का केंद्र जिससे दर्पण बना है
- अक्ष (Principal Axis): P और C को जोड़ने वाली रेखा
- फोकस (Focus, F): जहाँ समान्तर किरणें मिलने के बाद मिलती हैं
- फोकस दूरी (Focal Length, f): P से F तक की दूरी
दर्पण सूत्र (Mirror Formula)
\[ \frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{u} \] जहाँ, \(f\) = फोकस दूरी (focal length), \(v\) = प्रतिबिंब की दूरी (image distance), \(u\) = वस्तु की दूरी (object distance) (सभी दूरी मुख्य अक्ष के साथ मापी जाती हैं)
आवर्धन (Magnification)
\[ m = \frac{h'}{h} = -\frac{v}{u} \] जहाँ, \(h'\) = प्रतिबिंब की ऊँचाई (image height), \(h\) = वस्तु की ऊँचाई (object height)
प्रतिबिंब निर्माण (Image Formation)
- अवतल दर्पण: वास्तविक, उल्टा, और बढ़ा/घटा हुआ प्रतिबिंब बना सकता है।
- उत्तल दर्पण: हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाता है।
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: अवतल दर्पण की फोकस दूरी -15 सेमी है। वस्तु 30 सेमी की दूरी पर रखी है। प्रतिबिंब की स्थिति ज्ञात कीजिए।
A concave mirror has a focal length of -15 cm. An object is placed at 30 cm. Find the image position.
उत्तर: दर्पण सूत्र : \[ \frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{u} \] \[ \frac{1}{-15} = \frac{1}{v} + \frac{1}{-30} \] \[ \frac{1}{v} = \frac{1}{-15} + \frac{1}{30} = -\frac{2}{30} + \frac{1}{30} = -\frac{1}{30} \] \[ v = -30 \text{ cm} \] अर्थ: प्रतिबिंब 30 सेमी दर्पण के उसी ओर (वास्तविक और उल्टा) बनेगा।
5. अपवर्तन (Refraction)
परिभाषा (Definition)
जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है और अपनी दिशा बदलता है, उसे अपवर्तन कहते हैं।
When light passes from one medium to another and changes its direction, it is called refraction.
कारण (Cause)
प्रकाश की गति माध्यम बदलने पर बदल जाती है जिससे दिशा बदलती है।
अपवर्तन का नियम (Laws of Refraction)
- आपतित किरण, अपवर्तित किरण एवं अभिलंब एक ही तल में होते हैं।
- स्नेल का नियम (Snell’s Law):
\[ \frac{\sin i}{\sin r} = \text{न्यूनतम अपवर्तनांक (Refractive Index)} = n \] जहाँ \(i\) = आपतन कोण, \(r\) = अपवर्तन कोण
आपेक्षिक अपवर्तनांक (Relative Refractive Index)
\[ n_{21} = \frac{v_1}{v_2} = \frac{\sin i}{\sin r} \] जहाँ \(v_1\), \(v_2\): दोनों माध्यमों में प्रकाश का वेग
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: यदि वायु से कांच के लिए अपवर्तनांक 1.5 है, तो यदि आपतन कोण 30° हो, तो अपवर्तन कोण ज्ञात करें।
Given refractive index from air to glass is 1.5, if angle of incidence is 30°, find angle of refraction.
उत्तर: \[ n = \frac{\sin i}{\sin r} \] \[ 1.5 = \frac{\sin 30^\circ}{\sin r} \] \[ 1.5 = \frac{0.5}{\sin r} \] \[ \sin r = \frac{0.5}{1.5} = \frac{1}{3} \] \[ r = \arcsin \left(\frac{1}{3}\right) \approx 19.5^\circ \]
6. कुल आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection)
परिभाषा (Definition)
जब प्रकाश अधिक अपवर्तनांक वाले माध्यम से कम अपवर्तनांक वाले माध्यम में जाता है और आपतन कोण एक निश्चित सीमा (आवर्तनीय कोण) से अधिक हो जाता है, तो सम्पूर्ण प्रकाश उसी माध्यम में परावर्तित हो जाता है।
When light travels from a denser to a rarer medium and the angle of incidence exceeds a certain critical angle, all light is reflected back into the denser medium.
आवश्यक शर्तें (Conditions)
- प्रकाश घने से विरल माध्यम में जाए।
- आपतन कोण, आवर्तनीय कोण से अधिक हो।
आवर्तनीय कोण (Critical Angle)
\[ \sin C = \frac{n_2}{n_1} \] जहाँ \(n_1 > n_2\)
अनुप्रयोग (Applications)
- ऑप्टिकल फाइबर (Optical fiber)
- हीरा चमकना (Sparkle of diamond)
- समुद्र में मृगतृष्णा (Mirage)
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: जल (n=1.33) और वायु (n=1.00) के लिए आवर्तनीय कोण ज्ञात करें।
Calculate critical angle for water (n=1.33) and air (n=1.00).
उत्तर: \[ \sin C = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1.00}{1.33} = 0.7519 \] \[ C = \arcsin(0.7519) \approx 48.75^\circ \]
7. लेंस (Lenses)
परिभाषा (Definition)
दो गोल सतहों से बनी पारदर्शी वस्तु, जिससे प्रकाश गुजरता है, लेंस कहलाती है।
A transparent object bounded by two spherical surfaces is called a lens.
प्रकार (Types)
- उत्तल लेंस (Convex/Converging lens): बीच में मोटा, किनारों पर पतला
- अवतल लेंस (Concave/Diverging lens): बीच में पतला, किनारों पर मोटा
प्रमुख शब्द (Key Terms)
- मूल बिन्दु (Optical center, O)
- अक्ष (Principal axis)
- फोकस (Focus, F)
- फोकस दूरी (Focal length, f)
लेंस सूत्र (Lens Formula)
\[ \frac{1}{f} = \frac{1}{v} - \frac{1}{u} \] जहाँ, \(f\) = फोकस दूरी, \(v\) = प्रतिबिंब की दूरी, \(u\) = वस्तु की दूरी
आवर्धन (Magnification)
\[ m = \frac{h'}{h} = \frac{v}{u} \]
प्रतिबिंब निर्माण (Image Formation)
- उत्तल लेंस: वास्तविक और उल्टा प्रतिबिंब (वस्तु F के बाहर), आभासी और सीधा (F के भीतर)
- अवतल लेंस: हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: उत्तल लेंस की फोकस दूरी 20 सेमी है। वस्तु 30 सेमी की दूरी पर रखी है। प्रतिबिंब की स्थिति ज्ञात करें।
A convex lens has a focal length of 20 cm. Object is placed at 30 cm. Find image position.
उत्तर: \[ \frac{1}{f} = \frac{1}{v} - \frac{1}{u} \] \[ \frac{1}{20} = \frac{1}{v} - \frac{1}{-30} \] \[ \frac{1}{v} = \frac{1}{20} + \frac{1}{30} = \frac{3+2}{60} = \frac{5}{60} = \frac{1}{12} \] \[ v = 12 \text{ cm} \] अर्थ: प्रतिबिंब लेंस की दूसरी ओर 12 सेमी की दूरी पर बनेगा।
8. लेंसों का संयोजन (Combination of Lenses)
फोकस दूरी (Focal Length)
यदि दो या अधिक पतले लेंस मुख्य अक्ष पर पास-पास रखे जाएँ, तो संयुक्त फोकस दूरी: \[ \frac{1}{F} = \frac{1}{f_1} + \frac{1}{f_2} + ... + \frac{1}{f_n} \] जहाँ, \(f_1, f_2, ...\) = अलग-अलग लेंस की फोकस दूरी
आवर्धन (Magnification)
\[ m = m_1 \times m_2 \times ... \times m_n \]
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: दो लेंस जिनकी फोकस दूरी 10 सेमी और 20 सेमी है, संयोजन की फोकस दूरी ज्ञात करें।
Find focal length of combination of two lenses of 10 cm and 20 cm.
उत्तर: \[ \frac{1}{F} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20} = \frac{2+1}{20} = \frac{3}{20} \] \[ F = \frac{20}{3} \approx 6.67 \text{ cm} \]
9. प्रिज्म (Prism)
परिभाषा (Definition)
एक पारदर्शी ठोस जिसमें दो समतल त्रिभुजाकार चेहरे और तीन आयताकार चेहरे होते हैं, प्रिज्म कहलाता है।
A transparent solid with two triangular and three rectangular faces is called a prism.
अपवर्तन व विचलन (Refraction and Deviation)
प्रिज्म में प्रकाश की किरण दो बार अपवर्तित होती है, जिससे वह अपनी दिशा बदलती है।
विचलन कोण (Angle of Deviation, δ)
\[ \delta = (i_1 + i_2) - (A) \] जहाँ, \(i_1\) = आपतन कोण \(i_2\) = निर्गमन कोण \(A\) = प्रिज्म का कोण
न्यूनतम विचलन (Minimum Deviation, D)
जब अपवर्तन न्यूनतम होता है, तब: \[ n = \frac{\sin \left( \frac{A+D}{2} \right)}{\sin \left( \frac{A}{2} \right)} \]
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: यदि प्रिज्म का कोण 60°, न्यूनतम विचलन 40°, तो काँच का अपवर्तनांक ज्ञात करें।
Find refractive index if prism angle = 60°, minimum deviation = 40°.
उत्तर: \[ n = \frac{\sin \left( \frac{60+40}{2} \right)}{\sin \left( \frac{60}{2} \right)} = \frac{\sin 50^\circ}{\sin 30^\circ} \] \[ = \frac{0.7660}{0.5} = 1.532 \]
10. मानव नेत्र (Human Eye)
रचना (Structure)
- कॉर्निया (Cornea): बाहरी पारदर्शी सतह
- आइरिस (Iris): रंगीन भाग, पुतली (Pupil) का आकार नियंत्रित करता है
- लेंस (Lens): उत्तल लेंस, प्रतिबिंब रेटिना पर बनाता है
- रेटिना (Retina): प्रकाश-संवेदक परत
कार्य (Function)
- प्रकाश नेत्र में प्रवेश करता है, लेंस द्वारा अपवर्तित होकर रेटिना पर प्रतिबिंब बनाता है।
- रेटिना से संकेत मस्तिष्क को जाते हैं।
दृष्टि दोष (Defects of Vision)
- निकट दृष्टि दोष (Myopia): दूर की वस्तुएँ धुंधली, लेंस द्वारा सुधार (अवतल लेंस)
- दूर दृष्टि दोष (Hypermetropia): पास की वस्तुएँ धुंधली, लेंस द्वारा सुधार (उत्तल लेंस)
- बुढ़ापे का दृष्टि दोष (Presbyopia): आयु के साथ लेंस की लोच कम होना
11. प्रकाशिक यंत्र (Optical Instruments)
आवर्धक लेंस (Magnifying Glass)
- एक उत्तल लेंस, छोटी वस्तुओं का बड़ा प्रतिबिंब बनाता है।
सूक्ष्मदर्शी (Microscope)
(a) साधारण (Simple) सूक्ष्मदर्शी
- एक उत्तल लेंस, बड़ा और आभासी प्रतिबिंब
(b) यौगिक (Compound) सूक्ष्मदर्शी
- दो लेंस: ऑब्जेक्टिव और आईपीस
- उच्च आवर्धन
\[ \text{कुल आवर्धन} = m_o \times m_e \] जहाँ \(m_o\) = ऑब्जेक्टिव का आवर्धन, \(m_e\) = आईपीस का आवर्धन
दूरबीन (Telescope)
(a) खगोलीय दूरबीन (Astronomical Telescope)
- दूर की वस्तुओं जैसे तारों का अध्ययन
- दो लेंस: ऑब्जेक्टिव (बड़ा फोकस), आईपीस (छोटा फोकस)
\[ \text{कोणीय आवर्धन (Magnifying Power)} = \frac{f_o}{f_e} \]
(b) परावर्तक दूरबीन (Reflecting Telescope)
- ऑब्जेक्टिव दर्पण होता है
हल उदाहरण (Solved Example)
प्रश्न: एक दूरबीन में ऑब्जेक्टिव लेंस की फोकस दूरी 100 सेमी और आईपीस की 5 सेमी है। कोणीय आवर्धन ज्ञात करें।
A telescope has objective focal length 100 cm and eyepiece 5 cm. Find angular magnification.
उत्तर: \[ \text{कोणीय आवर्धन} = \frac{f_o}{f_e} = \frac{100}{5} = 20 \]
🧠 महत्वपूर्ण बिंदु (Important Points)
- प्रकाश सीधी रेखा में चलता है (Light travels in straight lines).
- परावर्तन के नियम: आपतन कोण = परावर्तन कोण (Law of reflection: angle of incidence = angle of reflection).
- समतल दर्पण में प्रतिबिंब आभासी, सीधा और बराबर होता है (Image in plane mirror is virtual, upright, and equal in size).
- अवतल दर्पण वास्तविक या आभासी प्रतिबिंब बना सकता है (Concave mirror can form real or virtual images).
- उत्तल दर्पण हमेशा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाता है (Convex mirror always forms virtual, erect, and diminished image).
- अपवर्तन के लिए स्नेल का नियम लागू होता है (Snell’s law applies to refraction).
- कुल आंतरिक परावर्तन में प्रकाश पूरी तरह लौट जाता है (Total internal reflection reflects all incident light).
- लेंस सूत्र: \(\frac{1}{f} = \frac{1}{v} - \frac{1}{u}\) (Lens formula).
- मानव नेत्र में लेंस उत्तल होता है (Lens in human eye is convex).
- सूक्ष्मदर्शी और दूरबीन आवर्धन बढ़ाने के लिए लेंसों का संयोजन करते हैं (Microscope and telescope use lens combinations to increase magnification).
- आवर्तनीय कोण वह कोण है जिस पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन शुरू होता है (Critical angle is the angle at which TIR begins).
- प्रिज्म में प्रकाश का विचलन होता है (Light deviates in a prism).
- दृष्टि दोषों को उपयुक्त लेंसों से ठीक किया जा सकता है (Vision defects are corrected by suitable lenses).
- आवर्धन = प्रतिबिंब की ऊँचाई / वस्तु की ऊँचाई (Magnification = image height / object height).
- संयोजन में लेंसों की कुल फोकस दूरी का व्युत्क्रमानुपाती योग होता है (Combined focal length is given by reciprocal sum).
⚠️ सामान्य गलतियाँ (Common Mistakes)
| क्रमांक | गलती (Mistake) | सुधार (Correction) | |----|---------------------------|-------------------------------| | 1 | दर्पण सूत्र और लेंस सूत्र में चिन्ह नियम भूलना | हमेशा चिन्ह नियम (Sign convention) अपनाएँ | | 2 | आपतन कोण और अपवर्तन कोण में अंतर न समझना | आपतन कोण: आपतित किरण और अभिलंब, अपवर्तन कोण: अपवर्तित किरण और अभिलंब के बीच | | 3 | उत्तल और अवतल लेंस/दर्पण में भ्रम | उत्तल: बाहर उभरा, अवतल: अंदर धंसा हुआ | | 4 | आवर्धन की गणना में -ve/+ve चिन्ह भूलना | प्रतिबिंब सीधा/उल्टा देखकर चिन्ह दें | | 5 | TIR के लिए शर्तें भूलना | जरूरी है कि घने से विरल माध्यम में जाए | | 6 | वस्तु और प्रतिबिंब की दूरी में गड़बड़ी | हमेशा मुख्य अक्ष के सापेक्ष मापें | | 7 | लेंसों के संयोजन में फोकस दूरी का जोड़ना | व्युत्क्रमानुपाती योग लें, साधारण जोड़ नहीं | | 8 | न्यूनतम विचलन और आपतन कोण में अंतर | न्यूनतम विचलन तब जब आपतन और निर्गमन कोण बराबर हों | | 9 | दृष्टि दोषों के लिए गलत लेंस का चुनाव | मायोपिया: अवतल लेंस, हायपरमेट्रोपिया: उत्तल लेंस | | 10 | प्रतिबिंब के वास्तविक/आभासी होने का निर्धारण | वास्तविक: पर्दे पर बनता है, आभासी: नहीं बनता |
📝 RBSE परीक्षा प्रश्न (RBSE Exam Questions)
1 मार्क (1-Mark)
- प्रकाश का वेग अधिकतम किस माध्यम में होता है?
In which medium is the speed of light maximum?
उत्तर: निर्वात (Vacuum)
- समतल दर्पण में प्रतिबिंब की प्रकृति क्या होती है?
What is the nature of image in a plane mirror?
उत्तर: आभासी, सीधा, बराबर आकार
- कुल आंतरिक परावर्तन किस स्थिति में होता है?
When does total internal reflection occur?
उत्तर: जब प्रकाश घने से विरल माध्यम में जाता है और आपतन कोण आवर्तनीय कोण से अधिक हो।
- उत्तल दर्पण का एक उपयोग लिखिए।
Write one use of convex mirror.
उत्तर: वाहनों के पीछे देखने के दर्पण में
- मायोपिया में कौन सा लेंस उपयोगी है?
Which lens is used to correct myopia?
उत्तर: अवतल लेंस
2 मार्क (2-Mark)
- परावर्तन के दो नियम लिखिए।
Write two laws of reflection.
- अपवर्तनांक की परिभाषा दीजिए।
Define refractive index.
- अवतल दर्पण से बनने वाले प्रतिबिंब की दो विशेषताएँ लिखिए।
Write two characteristics of image formed by concave mirror.
- आवर्तनीय कोण क्या है?
What is critical angle?
- मानव नेत्र में दृष्टि दोष के दो कारण लिखिए।
Mention two causes of defects of vision in human eye.
5 मार्क (5-Mark)
- गोलाकार दर्पणों के लिए दर्पण सूत्र स्थापित कीजिए तथा एक हल उदाहरण दीजिए।
Derive the mirror formula for spherical mirrors and give a solved example.
- लेंस सूत्र का व्युत्पादन कीजिए एवं आवर्धन की गणना के लिए सूत्र प्राप्त कीजिए।
Derive the lens formula and obtain the formula for magnification.
- कुल आंतरिक परावर्तन की व्याख्या कीजिए तथा इसके तीन अनुप्रयोग लिखिए।
Explain total internal reflection and write any three applications.
- यौगिक सूक्ष्मदर्शी के कार्य का वर्णन कीजिए तथा कुल आवर्धन का सूत्र लिखिए।
Describe the working of a compound microscope and write the formula for total magnification.
- दूरबीन की रचना समझाइए, उसकी कोणीय आवर्धन का सूत्र प्राप्त कीजिए।
Explain the construction of telescope and derive the formula for its angular magnification.
नोट: बोर्ड परीक्षा हेतु प्रत्येक उपविषय के चित्र, संकल्पनात्मक स्पष्टता, सूत्रों की सही व्याख्या, तथा उदाहरणों का अभ्यास करें।
Note: For board exams, practice diagrams, conceptual clarity, accurate formulas, and solved examples for each subtopic.
समाप्त
End
मुख्य बिंदु (Key Points)
- किरण प्रकाशिकी प्रकाश के संचरण का अध्ययन किरणों के रूप में करती है, जो समरूप माध्यम में सीधी रेखा में चलती हैं।
- परावर्तन के नियमों के अनुसार आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है तथा आपतित किरण, परावर्तित किरण और अभिलंब एक ही तल में होते हैं।
- अपवर्तन वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर दिशा बदलता है, और यह स्नेल के नियम द्वारा नियंत्रित होता है।
- अपवर्तनांक निर्वात में प्रकाश की चाल और माध्यम में प्रकाश की चाल के अनुपात के बराबर होता है।
- पूर्ण आंतरिक परावर्तन तब होता है जब प्रकाश सघन माध्यम से विरल माध्यम में संचरण करते समय क्रांतिक कोण से अधिक कोण पर आपतित होता है।
- लेंस वे प्रकाशिक यंत्र हैं जो अपवर्तन द्वारा प्रकाश किरणों को अभिसारित या अपसारित करते हैं; उत्तल लेंस अभिसारित तथा अवतल लेंस अपसारित होते हैं।
- लेंस सूत्र वस्तु दूरी (u), प्रतिबिंब दूरी (v) और फोकस दूरी (f) को जोड़ता है: 1/f = 1/v - 1/u।
- वर्धन (Magnification) प्रतिबिंब की ऊँचाई और वस्तु की ऊँचाई के अनुपात के बराबर होता है।
- मानव नेत्र एक प्राकृतिक प्रकाशिक यंत्र है जिसमें उत्तल लेंस होता है; मायोपिया और हाइपरमेट्रोपिया जैसी दोषों को उपयुक्त लेंस द्वारा सुधारा जाता है।
- सरल सूक्ष्मदर्शी उत्तल लेंस का उपयोग कर छोटे वस्तुओं का प्रत्यक्ष आकार बड़ा कर दिखाती है।
- यौगिक सूक्ष्मदर्शी दो लेंस (ऑब्जेक्टिव और आईपीस) का उपयोग कर उच्च वर्धन प्राप्त करता है।
- दूरबीन (टेलीस्कोप) लेंस या दर्पणों के संयोजन से दूरस्थ वस्तुओं का उच्च वर्धन और स्पष्टता के साथ अवलोकन करती है।
Key Points
- Ray optics deals with the study of light propagation in terms of rays, which travel in straight lines in a homogeneous medium.
- The laws of reflection state that the angle of incidence is equal to the angle of reflection and the incident ray, reflected ray, and normal lie in the same plane.
- Refraction is the bending of light as it passes from one medium to another with different optical densities, governed by Snell's law.
- The refractive index is the ratio of the speed of light in vacuum to that in the medium.
- Total internal reflection occurs when light travels from a denser to a rarer medium at an angle greater than the critical angle.
- Lenses are optical devices that converge or diverge light rays by refraction; convex lenses are converging, concave lenses are diverging.
- The lens formula relates object distance (u), image distance (v), and focal length (f): 1/f = 1/v - 1/u.
- Magnification is the ratio of the height of the image to the height of the object.
- The human eye is a natural optical instrument with a convex lens; defects like myopia and hypermetropia are corrected using suitable lenses.
- A simple microscope increases the apparent size of small objects using a convex lens.
- A compound microscope uses two lenses (objective and eyepiece) to achieve higher magnification.
- Astronomical telescopes use combinations of lenses or mirrors to observe distant objects with high resolution and magnification.
इंटरैक्टिव अभ्यास (MCQ)
द्रवों के अपवर्तनांक को मापने के लिए किस यंत्र का उपयोग किया जाता है?
किरण प्रकाशिकी में निम्नलिखित में से कौन-सी प्रकाश किरणों की विशेषता नहीं है?
आपतित किरण और परावर्तित किरण के बीच कोण 60° है। आपतन कोण कितना है?
समतल दर्पण की फोकस दूरी होती है:
एक उत्तल लेंस द्वारा वास्तविक प्रतिबिंब कब बनता है?
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