एनसीईआरटी समाधान कक्षा 12 भौतिकी अध्याय 9 किरण प्रकाशिकी एवं प्रकाशिक यंत्र

एनसीईआरटी समाधान कक्षा 12 भौतिकी अध्याय 9 किरण प्रकाशिकी एवं प्रकाशिक यंत्र के अभ्यास में दिए गए प्रश्नों के हल सत्र 2023-24 के लिए विद्यार्थी यहाँ से निशुल्क प्राप्त कर सकते हैं। कक्षा 12 भौतिकी के छात्र पाठ 9 के सभी प्रश्नों को यहाँ दिए गए समाधानों की मदद से आसानी से समझ सकते हैं।

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प्रकाश और प्रकाशिकी

प्रकाश ऊर्जा का ही एक रूप है, जिसके द्वारा हमें वस्तुओं को देखने की अनुभूति होती है, वास्तव में प्रकाश विद्युत चुम्बकीय अनुप्रस्थ तरंग है। विज्ञान की वह शाखा जिसमें हम इसके गुणधर्मों का अध्ययन करते हैं, प्रकाशिकी कहलाती है। प्रकाश हमारी आँखों पर एक दृश्य संवेदना पैदा करता है, जो ऊर्जा का एक रूप है।

Q1

किसी प्रिज्म के एक अपवर्तक फलक पर कोण θ बनाते हुए आपतित होने वाली एक प्रकाश किरण दूसरे फलक से अभिलम्बतः निर्गत होती है। यदि प्रिज्म का कोण 5° है तथा प्रिज्म 1.5 अपवर्तनांक के पदार्थ का बना है, तो आपतन कोण है

[A]. 7.5°
[B].
[C]. 15°
[D]. 2.5°
Q2

श्वेत प्रकाश का एक लघु स्पंद वायु से काँच के एक स्लैब पर लम्बवत आपतित होता है। स्लैब से गुजरने के पश्चात् सबसे पहले निर्गत होने वाला वर्ण होगा

[A]. नीला
[B]. हरा
[C]. बैंगनी
[D]. लाल
Q3

वायुयान में कोई यात्री

[A]. कभी भी इन्द्रधनुष नहीं देख पाता है।
[B]. प्राथमिक तथा द्वितीयक इन्द्रधनुष को संकेन्द्री वृत्तों के रूप में देख पाता है।
[C]. प्राथमिक तथा द्वितीयक इन्द्रधनुष को संकेन्द्री आर्क के रूप में देख पाता है।
[D]. कभी भी द्वितीयक इन्द्रधनुष नहीं देख पाता है।
Q4

आपको प्रकाश के चार स्रोत दिए गए हैं, जिनमें से प्रत्येक से एकल वर्ण-लाल, नीला, हरा तथा पीला प्रकाश मिलता है। मान लीजिए पीले प्रकाश के एक किरण पुंज के लिए दो माध्यमों के अंतरापृष्ठ पर किसी विशेष आपतन कोण के लिए संगत अपवर्तन कोण 90° है। यदि आपतन कोण को परिवर्तित किए बगैर पीले प्रकाश स्रोत को दूसरे प्रकाश स्रोतों से बदल दिया जाए तो निम्नलिखित कथनों में से कौन सा कथन सही है?

[A]. लाल प्रकाश के किरण पुंज में पूर्ण आन्तरिक परावर्तन होगा।
[B]. दूसरे माध्यम में अपवर्तित होने पर लाल प्रकाश का किरण पुंज अभिलंब की ओर मुड़ जाएगा।
[C]. नीले प्रकाश के किरण पुंज में पूर्ण आन्तरिक परावर्तन होगा।
[D]. दूसरे माध्यम में अपवर्तित होने पर हरे प्रकाश का किरण पुंज अभिलंब से दूर की ओर मुड़ जाएगा।

प्रकाश के गुण

प्रकश के निम्नलिखित गुण-धर्म होते हैं:

    1. प्रकाश साधारण रूप से सरल रेखा में ही गमन करता है।
    2. प्रकाश विद्युत चुंबकीय विकिरण के रूप में चलता है।
    3. अधिक चमकदार पृष्ठों से प्रकाश परिवर्तित होता है।
    4. प्रकाश में परावर्तन तथा अपवर्तन दोनों गुण पाए जाते हैं।
    5. प्रकाश की चाल (c) परिमित है तथा इसे मापा जा सकता है। वर्तमान में, इसका निर्वात में मान्य मान c = 2.99792458 × 10⁸ m/s है। अनेक प्रयोजनों के लिए, इसका मान c = 3 × 10⁸ m/s लिया जाता है। निर्वात में प्रकाश की चाल प्रकृति में प्राप्य उच्चतम चाल है।
    6. वैद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम से संबंधित विकिरणों (तरंगदैर्घ्य लगभग 400 nm से 750 nm) को प्रकाश कहते हैं।

प्रकाश किरण
प्रकाश तरंग को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक किसी सरल रेखा के अनुदिश गमन करते हुए माना जा सकता है। इस पथ को प्रकाश किरण कहते हैं तथा इसी प्रकार की किरणों के समूह से प्रकाश-पुंज बनता है।

गोलीय दर्पणों द्वारा प्रकाश का परावर्तन

परावर्तन कोण (अर्थात, परावर्तित किरण तथा परावर्तक पृष्ठ अथवा दर्पण के आपतन बिंदु पर अभिलंब के बीच का कोण), आपतन कोण (आपतित किरण तथा दर्पण के आपतन बिंदु अभिलंब के बीच का कोण) के बराबर होता है। इसके अतिरिक्त, आपतित किरण, परावर्तित किरण तथा परावर्तक पृष्ठ के आपतन बिंदु पर अभिलंब एक ही समतल में होते हैं। ये नियम किसी भी परावर्तक पृष्ठ, चाहे वह समतल हो या वक्रित हो, के प्रत्येक बिंदु के लिए वैध हैं।
गोलीय दर्पण का ज्यामितीय केंद्र इसका ध्रुव कहलाता है, जबकि गोलीय लेंस के ज्यामितीय केंद्र को प्रकाशिक केंद्र कहते हैं। गोलीय दर्पण के ध्रुव तथा वक्रता केंद्र को मिलाने वाली सरल रेखा मुख्य अक्ष कहलाती है। गोलीय लेंसों में जैसा कि आप बाद में देखेंगे, प्रकाशिक केंद्र को मुख्य फोकस से मिलाने वाली रेखा मुख्य अक्ष कहलाती है।

गोलीय दर्पणों की फोकस दूरी
दर्पण के फ़ोकस F तथा ध्रुव P के बीच की दूरी दर्पण की फ़ोकस दूरी कहलाती है तथा इसे f द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। अब हम यह दर्शाते हैं कि f = R/2, यहाँ R दर्पण की वक्रता त्रिज्या है।

अपवर्तन

जब किसी पारदर्शी माध्यम में गमन करता कोई प्रकाश किरण-पुंज किसी दूसरे पारदर्शी माध्यम से टकराता है, तो प्रकाश का एक भाग पहले माध्यम में वापस परावर्तित हो जाता है। जबकि शेष भाग दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है। जब कोई प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में तिर्यक आपतित (0° < i < 90°) होकर गमन करती है तो दोनों माध्यमों के अंतरापृष्ठ पर इसके संचरण की दिशा परिवर्तित हो जाती है। इस परिघटना को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं। स्नेल ने प्रयोगों द्वारा अपवर्तन के निम्नलिखित नियम प्रतिपादित किए।
(i) आपतित किरण, अपवर्तित किरण तथा अंतरापृष्ठ के आपतन बिंदु पर अभिलंब, एक ही समतल में होते हैं।
(ii) किन्हीं दो माध्यमों के युगल के लिए, आपतन कोण का sin तथा अपवर्तन कोण का sin का अनुपात एक स्थिरांक होता है।
याद रखिए, आपतन कोण (i) तथा अपवर्तन कोण (r) वे कोण हैं जो आपतित किरण तथा अपवर्तित किरण क्रमशः अभिलंब के साथ बनाती हैं। अतः
Sin i/sin r = n₂₁
यहाँ n₂₁ एक स्थिरांक है, जिसे पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का अपवर्तनांक कहते हैं।

कक्षा 12 भौतिकी अध्याय 9 के लिए महत्वपूर्ण प्रश्न

क्या किसी लेंस की लाल प्रकाश के लिए फोकस दूरी नीले प्रकाश के लिए उसकी फोकस दूरी से अधिक होगी, समान होगी या कम होगी?

क्योंकि लाल प्रकाश के लिए अपवर्तनांक नीले के लिए अपवर्तनांक से कम है, इसलिए लेंस पर आपतित समान्तर प्रकाश पुंज लाल प्रकाश की अपेक्षा नीले प्रकाश की स्थिति में अक्ष की ओर अधिक मुड़ेगा। इसलिए लाल प्रकाश की अपेक्षा नीले प्रकाश के लिए फोकस दूरी कम होगी।

सामान्य व्यक्ति की निकट दृष्टि 25 cm है। किसी बिंब का कोणीय आवर्धन 10 प्राप्त करने के लिए सूक्ष्मदर्शी की क्षमता कितनी होनी चाहिए?

सामान्य व्यक्ति की निकट दृष्टि 25 cm है। किसी बिंब को 10 गुना आवर्धित देखने के लिए
M = D/f
इसलिए, f = D/m = 25/10 = 2.5 = 0.025m
P = 1/0.025 = 40 डाइआप्टर

एक असममित पतला उभयोत्तल लेंस किसी बिंदु बिंब का प्रतिबिंब अपने अक्ष पर बनाता है। यदि लेंस का पार्श्व परिवर्तन कर रखा जाए तो क्या प्रतिबिंब की स्थिति में परिवर्तन होगा?

नहीं। लेंस को उलटा करने पर प्रतिबिंब की स्थिति में परिवर्तन नहीं होगा। (प्रकाश की उत्क्रमणीयता)

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