सामान्य विज्ञान क्विज: प्रकाश: परावर्तन और अपवर्तन

सही उत्तर B, वह धीमी होती है और अभिलंब की ओर मुड़ती है है। सघन माध्यम का अपवर्तनांक अधिक होता है, और अपवर्तनांक निर्वात में प्रकाश की चाल में माध्यम की चाल का भाग है, इसलिए उसके भीतर प्रकाश को धीमा चलना ही पड़ता है। जब किरण सतह पर तिरछी पड़ती है तो तरंगाग्र का जो भाग पहले प्रवेश करता है वही पहले धीमा होता है, जिससे किरण अभिलंब की ओर झुक जाती है। वायु से काँच और वायु से जल इसके मानक उदाहरण हैं।

विकल्प A में चाल का परिवर्तन सही है पर मुड़ने की दिशा गलत। विकल्प C उल्टी स्थिति का वर्णन करता है, जब प्रकाश सघन से विरल माध्यम में जाता है। विकल्प D में दोनों बातें गलत हैं। अभिलंब के अनुदिश पड़ने वाली किरण विशेष स्थिति है, जो बिना मुड़े निकल जाती है यद्यपि उसकी चाल तब भी बदलती है।

सही उत्तर B, ऋण 10 सेंटीमीटर है। चिह्न परिपाटी के अनुसार अवतल लेंस की फोकस दूरी ऋणात्मक होती है, इसलिए f ऋण 15 सेंटीमीटर है, और आपतित प्रकाश की दिशा के विरुद्ध मापी गई वस्तु दूरी ऋण 30 सेंटीमीटर है। इन्हें लेंस सूत्र 1/v - 1/u = 1/f में रखने पर 1/v बराबर 1/f जोड़ 1/u आता है, अर्थात ऋण 1/15 जोड़ ऋण 1/30, जो ऋण 3/30 या ऋण 1/10 है। इस प्रकार v ऋण 10 सेंटीमीटर मिलता है।

ऋण चिह्न बताता है कि प्रतिबिंब वस्तु की ही ओर बना है, अर्थात वह आभासी और सीधा है, और लेंस के अधिक निकट होने से छोटा भी है। अवतल लेंस के लिए वस्तु की हर स्थिति में यही होता है। विकल्प A, C और D चिह्न छोड़ने या व्युत्क्रम गलत जोड़ने से आते हैं।

सही उत्तर C, आइजक न्यूटन है। न्यूटन ने अंधेरे कमरे में सूर्य के प्रकाश की पतली किरण को काँच के प्रिज्म से गुजारकर दीवार पर सात रंगों की पट्टी प्राप्त की, जिसे उन्होंने स्पेक्ट्रम नाम दिया। इसके बाद दूसरे प्रिज्म से उन्होंने दिखाया कि वही रंग फिर से मिलकर श्वेत प्रकाश बना देते हैं, जिससे सिद्ध हुआ कि प्रिज्म प्रकाश को रंग देता नहीं, केवल उसमें पहले से मौजूद रंगों को अलग करता है। प्रिज्म के आधार की ओर से रंगों का क्रम बैनीआहपीनाला के रूप में याद रखा जाता है।

विकल्प A सी. वी. रामन ने अपने नाम से जाना जाने वाला प्रकीर्णन प्रभाव खोजा और 1930 में नोबेल पुरस्कार पाया। विकल्प B लॉर्ड रैले ने आकाश के नीले रंग वाला प्रकीर्णन समझाया। विकल्प D एस. चंद्रशेखर ने तारों की संरचना और विकास पर काम किया।

सही उत्तर B, आभासी, सीधा और बराबर आकार का है। समतल दर्पण से परावर्तित किरणें अपसरित होती हैं और केवल दर्पण के पीछे किसी बिंदु से आती प्रतीत होती हैं, इसलिए प्रतिबिंब परदे पर नहीं लिया जा सकता और आभासी होता है। यह वस्तु की ही तरह सीधा रहता है, ठीक वस्तु के बराबर होता है और दर्पण के पीछे उतनी ही दूरी पर बनता है जितनी दूर वस्तु सामने है। यह पार्श्व उलटा भी होता है, इसीलिए बायाँ हाथ दायाँ दिखता है और एंबुलेंस शब्द वाहन के आगे उलटा लिखा जाता है ताकि आगे चलता चालक उसे दर्पण में सीधा पढ़ सके।

विकल्प A और D वास्तविक प्रतिबिंब का वर्णन करते हैं, जो समतल दर्पण कभी नहीं बनाता। विकल्प C उत्तल दर्पण के प्रतिबिंब का वर्णन है, जो वस्तु से छोटा होता है।

सही उत्तर C, उत्तल दर्पण है। उत्तल दर्पण बाहर की ओर मुड़ा होता है और उस पर पड़ने वाले प्रकाश को फैला देता है, इसलिए वस्तु की दूरी चाहे जो हो, वह सदा आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिंब बनाता है। प्रतिबिंब छोटा होने के कारण छोटा सा दर्पण भी बहुत विस्तृत दृष्टि क्षेत्र दिखा देता है और चालक पीछे की लंबी सड़क देख पाता है। इसी कारण पहाड़ी मार्गों के अंधे मोड़ों और दुकानों में भी उत्तल दर्पण लगाए जाते हैं।

विकल्प A समतल दर्पण वास्तविक आकार का प्रतिबिंब तो देता पर दृष्टि क्षेत्र संकरा रहता। विकल्प B अवतल दर्पण प्रकाश को अभिसरित करता है और दूर की वस्तु का बड़ा उलटा वास्तविक प्रतिबिंब बना सकता है, जो वाहन में खतरनाक होता; वह दाढ़ी बनाने, दंत चिकित्सा और हेडलाइट में काम आता है। विकल्प D इस प्रकार का दर्पण होता ही नहीं।

सही उत्तर B, धन 2 डायोप्टर है। लेंस की क्षमता मीटर में व्यक्त फोकस दूरी का व्युत्क्रम होती है, अर्थात P बराबर 1 बटा f। पचास सेंटीमीटर का अर्थ है 0.5 मीटर, और 0.5 का व्युत्क्रम 2 होता है, इसलिए क्षमता दो डायोप्टर है। लेंस उत्तल है, अर्थात अभिसारी, इसलिए क्षमता का चिह्न धनात्मक रहता है। क्षमता बताती है कि लेंस प्रकाश को कितनी प्रबलता से मोड़ता है, इसलिए कम फोकस दूरी का अर्थ है अधिक शक्तिशाली लेंस।

विकल्प A में व्युत्क्रम लेने के बजाय मीटर में फोकस दूरी ही उत्तर मान ली गई है। विकल्प C संख्या तो सही देता है पर चिह्न गलत, जो अवतल लेंस का होता। विकल्प D में सूत्र में फोकस दूरी सेंटीमीटर में रख दी गई है, जो इस गणना की सबसे आम भूल है।

सही उत्तर C, वायु परतों में अपवर्तन के बाद पूर्ण आंतरिक परावर्तन है। गर्म दिन में सड़क से लगी वायु तप जाती है और ऊपर की ठंडी वायु से विरल हो जाती है। आकाश से आता प्रकाश सघन परतों से विरल परतों में जाते हुए हर चरण पर अभिलंब से दूर मुड़ता है, और जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से बड़ा हो जाता है तो पूरा प्रकाश ऊपर की ओर पूर्ण आंतरिक परावर्तित हो जाता है। नेत्र उसे सीधी रेखा में पीछे बढ़ाकर देखता है और झिलमिलाता हुआ वह धब्बा जल जैसा प्रतीत होता है।

विकल्प A गलत है क्योंकि सड़क खुरदरी होती है, दर्पण नहीं। विकल्प B वर्ण विक्षेपण श्वेत प्रकाश को रंगों में बाँटता है और इंद्रधनुष समझाता है, मरीचिका नहीं। विकल्प D प्रकीर्णन आकाश के नीलेपन और डूबते सूर्य की ललाई की व्याख्या करता है।

सही उत्तर B, पूर्ण आंतरिक परावर्तन है। प्रकाशिक तंतु काँच या प्लास्टिक का पतला धागा होता है, जिसका भीतरी क्रोड अधिक अपवर्तनांक का होता है और उसके चारों ओर कम अपवर्तनांक का आवरण रहता है। एक सिरे से प्रवेश करता प्रकाश सीमा पर क्रांतिक कोण से बड़े कोण पर पड़ता है, इसलिए बाहर नहीं निकलता और पूरा का पूरा क्रोड में लौट आता है। हजारों बार ऐसा होने पर संकेत तंतु के मुड़े होने पर भी बहुत कम हानि के साथ आगे बढ़ता रहता है, इसीलिए तंतु दूरभाष, इंटरनेट और केबल टीवी के संकेत ले जाते हैं तथा एंडोस्कोप में भी लगते हैं।

विकल्प A वर्ण विक्षेपण प्रिज्म द्वारा श्वेत प्रकाश का बँटना है। विकल्प C विवर्तन तरंगों का अवरोध के चारों ओर मुड़ना है। विकल्प D ध्रुवण प्रकाश के कंपन को एक तल तक सीमित करता है।

सही उत्तर B, अवतल लेंस है। निकट दृष्टि दोष में नेत्रगोलक बहुत लंबा हो जाता है या नेत्र लेंस अधिक अभिसारी हो जाता है, इसलिए दूर की वस्तु से आती किरणें रेटिना के आगे ही मिल जाती हैं और व्यक्ति दूर का स्पष्ट नहीं देख पाता। अवतल लेंस नेत्र में प्रवेश करने से पहले किरणों को अपसरित कर देता है, जिससे प्रतिबिंब पीछे खिसककर ठीक रेटिना पर बनता है।

विकल्प A उत्तल लेंस प्रकाश को अभिसरित करता है और दूर दृष्टि दोष में लगता है, जिसमें प्रतिबिंब रेटिना के पीछे बनता है और पास की वस्तुएँ धुंधली दिखती हैं। विकल्प C बेलनाकार लेंस अबिंदुकता ठीक करता है, जो कॉर्निया की असमान वक्रता से होती है। विकल्प D द्विफोकसी लेंस का ऊपरी भाग अवतल और निचला उत्तल होता है और वह जरा दूरदृष्टिता में काम आता है।

सही उत्तर D, बैंगनी है। श्वेत प्रकाश अनेक रंगों का मिश्रण है, और प्रिज्म के काँच का अपवर्तनांक हर रंग के लिए थोड़ा भिन्न होता है, जो बैंगनी के लिए सबसे अधिक और लाल के लिए सबसे कम रहता है। अधिक अपवर्तनांक का अर्थ है अधिक मुड़ना, इसलिए बैंगनी सबसे अधिक और लाल सबसे कम विचलित होता है, और रंग फैलकर वह पट्टी बनाते हैं जिसे स्पेक्ट्रम कहते हैं तथा बैनीआहपीनाला के रूप में याद रखा जाता है। इसी बँटवारे को वर्ण विक्षेपण कहते हैं।

विकल्प A लाल की तरंगदैर्घ्य दृश्य रंगों में सबसे अधिक है और वह सबसे कम मुड़ता है, इसीलिए पट्टी के दूसरे छोर पर दिखता है। विकल्प B और C हरा तथा पीला स्पेक्ट्रम के बीच में आते हैं और उनका विचलन बैंगनी तथा लाल के बीच रहता है।