Bihar Board Class 10 Science Chapter 10 Solutions – प्रकाश परावर्तन तथा अपवर्तन

BSEB Bihar Board Class 10 Science Solutions Chapter 10 प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन

Bihar Board Class 10 Science Solutions Chapter 10 प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

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प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन (Bihar Board class 10 Science chapter 10) में हम प्रकाश के व्यवहार और इसके विभिन्न गुणों का अध्ययन करेंगे। इस अध्याय में, हम जानेंगे कि प्रकाश किस प्रकार से परावर्तित और अपवर्तित होता है और इन प्रक्रियाओं के पीछे के सिद्धांत क्या हैं। हम परावर्तन और अपवर्तन के नियमों को समझेंगे और इनसे संबंधित विभिन्न घटनाओं, जैसे कि समतल दर्पण में प्रतिबिंब निर्माण और लेंस द्वारा प्रकाश का अपवर्तन, का अध्ययन करेंगे। इसके अलावा, हम प्रकाश के इन गुणों का विभिन्न उपकरणों और दैनिक जीवन में उपयोग के बारे में भी जानेंगे।

Bihar Board Class 10 Science प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन In Text Questions and Answers

10.1 से 10.2.2 पर आधारित प्रश्नोत्तर

प्रश्न 1. अवतल दर्पण के मुख्य फोकस की परिभाषा लिखिए।

उत्तर:- अवतल दर्पण का मुख्य फोकस वह बिंदु है जहाँ दर्पण के मुख्य अक्ष के समानांतर आने वाली सभी किरणें परावर्तन के बाद मिलती हैं। यह बिंदु दर्पण के ध्रुव और वक्रता केंद्र के बीच में स्थित होता है। मुख्य फोकस की दूरी दर्पण के वक्रता त्रिज्या की आधी होती है।

प्रश्न 2. एक गोलीय दर्पण की वक्रता त्रिज्या 20 cm है। इसकी फोकस दूरी क्या होगी? (2014, 16, 17, 18)

हल:

हम जानते हैं,

R =2f

f = R/2

दिया है,

R = 20/2

f = 10 cm

अतः गोलीय दर्पण की फोकस दूरी 10 cm है।

प्रश्न 3. उस दर्पण का नाम बताइए जो बिंब का सीधा तथा आवर्धित प्रतिबिंब बना सके।

उत्तर:- अवतल दर्पण बिंब का सीधा और आवर्धित प्रतिबिंब बना सकता है। यह तब होता है जब बिंब दर्पण के मुख्य फोकस और ध्रुव के बीच रखा जाता है। इस स्थिति में प्रतिबिंब आभासी, सीधा और आवर्धित होता है।

प्रश्न 4. हम वाहनों में उत्तल दर्पण को पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में वरीयता क्यों देते हैं?

उत्तर:- उत्तल दर्पण वाहनों में पश्च-दृश्य दर्पण के रूप में प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह एक विस्तृत दृश्य क्षेत्र प्रदान करता है। यह वस्तुओं का सीधा, छोटा और आभासी प्रतिबिंब बनाता है, जो चालक को पीछे की ओर का व्यापक दृश्य देखने में मदद करता है। इससे वाहन चलाते समय सुरक्षा बढ़ जाती है।

10.2.3 और 10.2.4 पर आधारित प्रश्नोत्तर

प्रश्न 1. उस उत्तल दर्पण की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी वक्रता त्रिज्या 32 cm है।

हल:

हम जानते हैं,

R = 2f

∴ f = R/2

दिया है,

R = 32 cm

∴ f = 32/2

∴ f = 16 cm

अत: उत्तल दर्पण की फोकस दूरी 16 cm है।

प्रश्न 2. कोई अवतल दर्पण अपने सामने 10 cm दूरी पर रखे किसी बिंब का तीन गुना आवर्धित (बड़ा) वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है। प्रतिबिंब दर्पण से कितनी दूरी पर है?

हल:

10.3, 10.3.1 और 10.3.2 पर आधारित प्रश्नोत्तर

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:- जब प्रकाश किरण वायु से जल में प्रवेश करती है, तो यह अभिलंब की ओर झुकेगी। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जल का अपवर्तनांक वायु से अधिक होता है, जिससे प्रकाश की गति जल में कम हो जाती है। यह प्रकाश के अपवर्तन के नियम के अनुसार होता है।

प्रश्न 2. प्रकाश वायु से 1.50 अपवर्तनांक की काँच की प्लेट में प्रवेश करता है। काँच में प्रकाश की चाल कितनी है? निर्वात् में प्रकाश की चाल 3 x 10 m/s है।

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

उत्तर:- हीरा अधिकतम प्रकाशिक घनत्व वाला माध्यम है, जिसका अपवर्तनांक 2.42 है। वायु न्यूनतम प्रकाशिक घनत्व वाला माध्यम है, जिसका अपवर्तनांक लगभग 1.0003 है।

प्रश्न 4. आपको केरोसिन, 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:- प्रकाश जल में सबसे अधिक तीव्र गति से चलेगा। जल का अपवर्तनांक (1.33) केरोसिन (1.44) और तारपीन के तेल (1.47) से कम है। कम अपवर्तनांक का अर्थ है कि प्रकाश उस माध्यम में अधिक तेजी से गति करेगा।

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 निर्वात में प्रकाश की गति, हीरे में प्रकाश की गति से 2.42 गुना अधिक है। यह दर्शाता है कि हीरे का प्रकाशिक घनत्व बहुत अधिक है, जिससे प्रकाश की गति हीरे में काफी कम हो जाती है।

10.3.3 से 10.3.8 पर आधारित प्रश्नोत्तर

प्रश्न 1. किसी लेंस की 1 डायॉप्टर क्षमता को परिभाषित कीजिए।

उत्तर:- जब किसी लेंस की फोकस दूरी 1 मीटर होती है तो उसकी क्षमता 1 डायॉप्टर होती है।

प्रश्न 2. कोई उत्तल लेंस किसी सुई का वास्तविक तथा उलटा प्रतिबिंब उस लेंस से 50 cm दूर बनाता है। यह सुई, उत्तल लेंस के सामने कहाँ रखी है, यदि इसका प्रतिबिंब उसी साइज़ का बन रहा है जिस साइज़ का बिंब है। लेंस की क्षमता भी ज्ञात कीजिए।

प्रश्न 3. 2 m फोकस दूरी वाले किसी अवतल लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।

उत्तर:-

दिया है, फोकस दूरी, f = -2 m

अवतल लेंस की क्षमता, P = 1/f

∴ p = – 1/2

∴ P= – 0.5 डायॉप्टर

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) 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:- (d) दर्पण के ध्रुव तथा मुख्य फोकस के बीच

प्रश्न 3. किसी बिंब का वास्तविक तथा समान साइज़ 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:- (b) 50 cm फोकस दूरी का एक अवतल 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:- 15 cm फोकस दूरी के अवतल दर्पण से सीधा प्रतिबिंब प्राप्त करने के लिए, बिंब को दर्पण के ध्रुव और मुख्य फोकस के बीच रखना चाहिए। अतः बिंब की दूरी 0 cm से अधिक और 15 cm से कम होनी चाहिए। प्रतिबिंब आभासी, सीधा और बिंब से बड़ा होगा। किरण आरेख में दिखाया जाएगा कि कैसे दो किरणें दर्पण से परावर्तित होकर आभासी प्रतिबिंब बनाती हैं।

प्रश्न 8. निम्न स्थितियों में प्रयुक्त दर्पण का प्रकार बताइए

(a) किसी कार का अग्र-दीप (हैडलाइट)

(b) किसी वाहन का पार्श्व/पश्च-दृश्य दर्पण

(c) सौर भट्ठी अपने उत्तर की कारण सहित पुष्टि कीजिए।

उत्तर:-

(a) कार की हैडलाइट में अवतल दर्पण का उपयोग होता है, क्योंकि यह समानांतर तेज प्रकाश पुंज बनाता है।(b) वाहन के पार्श्व/पश्च-दृश्य दर्पण में उत्तल दर्पण का उपयोग होता है, जो व्यापक दृश्य क्षेत्र प्रदान करता है और सीधा, छोटा प्रतिबिंब बनाता है।

(c) सौर भट्ठी में अवतल दर्पण का उपयोग होता है, क्योंकि यह सूर्य के प्रकाश को एक बिंदु पर केंद्रित करके उच्च तापमान उत्पन्न करता 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, आधा ढका हुआ उत्तल लेंस भी पूरा प्रतिबिंब बना सकता है। प्रयोग में, लेंस का आधा भाग ढकने के बाद भी पूरा प्रतिबिंब दिखाई देगा, लेकिन उसकी चमक कम होगी। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बिंब के प्रत्येक बिंदु से निकलने वाली किरणें लेंस के अलग-अलग भागों से गुजरती हैं और एक ही बिंदु पर मिलती हैं, जिससे पूरा प्रतिबिंब बनता 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 प्रतिबिंब लेंस से 10 cm दूरी पर बनाता है। बिंब लेंस से कितनी दूरी पर स्थित है? किरण आरेख खींचिए।

प्रश्न 12. 15 cm फोकस दूरी के किसी उत्तल दर्पण से कोई बिंब 10 cm दूरी पर रखा है। प्रतिबिंब की स्थिति तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।

प्रश्न 13. एक समतल दर्पण द्वारा उत्पन्न आवर्धन +1 है। इसका क्या अर्थ है?

उत्तर:- धनात्मक चिह्न का अर्थ है कि समतल दर्पण द्वारा बना प्रतिबिंब आभासी और सीधा है तथा प्रतिबिंब का आकार वस्तु के आकार जितना 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, प्रकृति तथा साइज़ ज्ञात कीजिए।

उत्तर:-

प्रश्न 15. 7.0 cm साइज़ 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 साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।

प्रश्न 16. उस लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी क्षमता -2.0 D है। यह किस प्रकार का लेंस है?

हल:

दिया है, लेंस की क्षमता, P = -2.0D

सूत्र,

P = 1/f से,

∴ – 2 = 1/f

f = – 1/2 n

f = −1/2 x 100 cm = -50 cm

चूँकि फोकस दूरी ऋणात्मक है; अतः लेंस अवतल होगा।

प्रश्न 17. कोई डॉक्टर +1.5 D क्षमता का संशोधक लेंस निर्धारित करता है। लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए। क्या निर्धारित लेंस अभिसारी है अथवा अपसारी?

हल:

दिया है, लेंस की क्षमता, P = +1.5 D

p = 1/f से,

∴ + 1.5 = 1/f

f = 1/1.5m = 10/15m = 2/3m = + 0.67 m

चूँकि लेंस की फोकस दूरी धनात्मक है; अतः लेंस की प्रकृति अभिसारी होगी।