प्रकाश - परावर्तन और अपवर्तन
परिचय:
कक्षा 10 विज्ञान का अध्याय “प्रकाश – परावर्तन और अपवर्तन” भौतिकी की नींव रखने वाला सबसे महत्वपूर्ण और scoring अध्याय है, क्योंकि यहीं से दर्पण, लेंस, अपवर्तनांक, स्नेल का नियम और ray diagrams जैसे concepts साफ होते हैं, जो आगे की कक्षाओं और competitive exams में सीधे काम आते हैं। इस ब्लॉग में हम इस अध्याय को बिल्कुल आसान भाषा में समझेंगे – परावर्तन के नियमों से शुरुआत करके गोलाकार दर्पणों (अवतल और उत्तल) के ray diagrams, दर्पण सूत्र और वृद्धि (magnification) तक, फिर अपवर्तन, स्नेल का नियम, अपवर्तनांक, पूर्ण आंतरिक परावर्तन और लेंस सूत्र को step-by-step कवर करेंगे। पूरा content NCERT और CBSE बोर्ड पैटर्न पर आधारित है, ताकि आप न सिर्फ concepts समझ सकें, बल्कि numerical problems और board exam के लंबे प्रश्न भी आराम से हल कर सकें।
प्रकाश का परावर्तन (Reflection of Light)
परावर्तन: प्रकाश का किसी चिकनी सतह से टकराकर उसी माध्यम में वापस लौटना।
परावर्तन के दो मूल नियम:
1.आपतितकिरण,परावर्तितकिरणऔरअभिलंबएकहीतलमेंहोतेहैं
2.आपतनकोण(∠i) =परावर्तनकोण(∠r)
आपतितकिरण(i = 30°)↘
↗परावर्तितकिरण(r = 30°)
↑अभिलंब(Normal, 90°)
परावर्तन के प्रकार:
1. नियमित परावर्तन (Regular/Specular): समतल चिकनी सतह (दर्पण)
2. अनियमित परावर्तन (Diffuse): खुरदरी सतह (दीवार)
"औद्योगीकरण से पहले का विश्व" - COMPLETE CHAPTER!
गोलाकार दर्पण (Spherical Mirrors)
गोलाकार दर्पण का परावर्तक पृष्ठ गोलाकार गोलक का भाग होता है।
मुख्य अवयव:
P =ध्रुव(Pole) -दर्पणकाकेंद्रबिंदु
C =वक्रताकेंद्र(Center of Curvature)
R =वक्रतात्रिज्या(R = PC)
F =प्रधानफोकस(Principal Focus)
f =फोकसदूरी(f = PF)
महत्वपूर्ण संबंध: f = R/2
अवतलदर्पण: f =ऋणात्मक, R =ऋणात्मक
उत्तलदर्पण: f =धनात्मक, R =धनात्मक
चिह्न परिपाटी (Sign Convention):
दर्पणकेबाएँ(आगमनदिशा) =ऋणात्मक(-)
दर्पणकेदाएँ(परावर्तनदिशा) =धनात्मक(+)
ऊपरकीओर=धनात्मक(+)
नीचेकीओर=ऋणात्मक(-)
कक्षा 10 विज्ञान – अध्याय 9 “आनुवंशिकता एवं विकास”
दर्पणों के प्रकार
अवतल दर्पण (Concave Mirror)
परावर्तकपृष्ठ:अंदरूनी(गड्ढेकीतरफ)
फोकस:दर्पणकेअंदर(PऔरCकेबीच)
प्रकृति:संविलयक(Converging)
उपयोग:दंतचिकित्सा,मोटरहेडलाइट,सौरकुकर
उत्तल दर्पण (Convex Mirror)
परावर्तकपृष्ठ:बाहरी(उभरेहुएभाग)
फोकस:दर्पणकेबाहर(Pकेपीछे)
प्रकृति:विविफलक(Diverging)
उपयोग:वाहनपार्श्वदर्पण,दुकानसुरक्षादर्पण
कक्षा 10 विज्ञान - अध्याय 7 "जीव जनन कैसे करते हैं" - सम्पूर्ण नोट्स हिंदी में!
दर्पण सूत्र (Mirror Formula)
1/v + 1/u = 1/fया1/v + 1/u = 2/R
विक्प (Magnification):
m = h'/h = -v/u(ऋणचिह्न=प्रतिबिंबउल्टा,धनचिह्न=सीधा)
"Inter-War Economy (1919-1939): Great Depression से Bretton Woods तक"
अवतल दर्पण में प्रतिबिंब निर्माण
प्रतिबिंब निर्माण के 4 नियम (Ray Diagram):
1. समानांतर किरण (Parallel to principal axis) → F से होकर गुजरती है
2. फोकस से गुजरने वाली किरण → समानांतर परावर्तित होती है
3. वक्रता केंद्र से गुजरने वाली किरण → उसी पथ से वापस लौटती है
4. ध्रुव से गुजरने वाली किरण → i = r के अनुसार परावर्तित
विभिन्न स्थितियों में प्रतिबिंब:
|
वस्तु की स्थिति |
प्रतिबिंब की स्थिति |
आकार |
प्रकृति |
|
अनंत पर |
F पर |
छोटा |
वास्तविक, उल्टा |
|
C के बाहर |
F और C के बीच |
छोटा |
वास्तविक, उल्टा |
|
C पर |
C पर |
समान |
वास्तविक, उल्टा |
|
F और C के बीच |
अनंत पर |
बड़ा |
आभासी, सीधा |
|
F पर |
F पर |
अनंत |
वास्तविक, उल्टा |
|
ध्रुव (P) पर |
ध्रुव पर |
समान |
वास्तविक, उल्टा |
कक्षा 10 विज्ञान | अध्याय: नियंत्रण एवं समन्वय
उत्तल दर्पण में प्रतिबिंब
नियम:
1. समानांतर किरण → F' (वर्चुअल फोकस) की ओर परावर्तित
2. फोकस की ओर जाने वाली किरण → समानांतर परावर्तित
3. वक्रता केंद्र की ओर → उसी दिशा में परावर्तित
विशेषता: सभी स्थितियों में आभासी, सीधा, छोटा प्रतिबिंब।
उपयोग:वाहनकेपार्श्वदर्पणमेंव्यापकदृश्यक्षेत्र
संख्यात्मक उदाहरण
उदाहरण 1: अवतल दर्पण, f = 20 cm, u = -30 cm
1/v + 1/(-30) = 1/(-20)1/v = 1/(-20) + 1/(-30)1/v = -1/20 - 1/30 = -3/60 - 2/60 = -5/60v = -12 cm विक्प: m = -v/u = -(-12)/(-30) = -0.4 (छोटा,उल्टा)
उदाहरण 2: उत्तल दर्पण, f = +30 cm, u = -20 cm
1/v + 1/(-20) = 1/(+30)1/v = 1/30 + 1/20 = 2/60 + 3/60 = 5/60v = +12 cm (आभासी)
कक्षा 10 विज्ञान | अध्याय: जैव प्रक्रम (Life Processes)
प्रकाश का अपवर्तन (Refraction of Light)
परिभाषा: प्रकाश का दो भिन्न माध्यमों (वायु-काँच) की सीमा से होकर गुजरते समय दिशा परिवर्तन।
अपवर्तन के कारण:
1. प्रकाश की गति भिन्न माध्यमों में भिन्न:
1.c_वायु= 3.0 × 10⁸m/s
2.c_जल= 2.25 × 10⁸m/s
3.c_कांच= 2.0 × 10⁸m/s
4. तरंगदैर्ध्य (λ) परिवर्तन
प्रदाह उदाहरण:
जल में डंडा टेढ़ा दिखना - वायु से जल में प्रवेश पर अपवर्तन।
CHAPTER 3! The Making of a Global World – Part 1: पूर्व-आधुनिक विश्व – The Pre-Modern World.
अपवर्तन के नियम
1. आपतित किरण, अपवर्तित किरण और अभिलंब एक ही तल में होते हैं
2. स्नेल का नियम (Snell's Law):
2.sin i / sin r = n (निरंतर)
3.जहाँn =अपवर्तनांक(Refractive Index)
आपतितकिरण(i)↘
↗अपवर्तितकिरण(r < i)
↑अभिलंब
अपवर्तनांक (Refractive Index)
n = c_vacuum / c_medium = sin i / sin rवायुकेसापेक्ष: n_वायु= 1.0003 ≈ 1
n_जल= 1.33, n_कांच= 1.5
अकारकीय राशि (Dimensionless)
सापेक्ष अपवर्तनांक:
n₂₁=अपवर्तनांक(माध्यम2/माध्यम1) = sin i / sin r
पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection)
शर्तें:
1. प्रकाश घनीभूत माध्यम (कांच) से ** विरल माध्यम** (वायु) जाए
2. आपतन कोण > सीमांत कोण (Critical angle, c)
sin c = 1/n₂₁
उदाहरण:कांच-वायुसीमा→sin c = 1/1.5 = 0.667→c = 42°
उपयोग:
1. ऑप्टिकल फाइबर - इंटरनेट, टेलीमेडिसिन
2. हीरा चमक - n_हीरा = 2.42 → c = 24°
3. मिराज (Mirage) - रेगिस्तान में पानी का भ्रम
कक्षा 10 विज्ञान | अध्याय 4: कार्बन एवं उसके यौगिक (Carbon and Its Compounds).
लेन्स (Lenses)
लेन्स: दो गोलाकार सतहों (या एक सतह समतल) से घिरा पारदर्शी पदार्थ।
लेन्स के प्रकार:
उत्तललेन्स(Convex/Converging):बीचमोटा,किनारेपतले
अवतललेन्स(Concave/Diverging):बीचपतला,किनारेमोटे
लेन्स सूत्र:
1/v - 1/u = 1/fचिह्न परिपाटी:
u =हमेशाऋणात्मक(-ve) [वस्तुबाएँ]
v =वास्तविक(+ve) /आभासी(-ve)
f =उत्तललेन्स(+ve) /अवतललेन्स(-ve)
विक्प (Magnification):
m = h'/h = v/u
कक्षा 10 विज्ञान अध्याय 3: धातु एवं अधातु | Complete Notes
उत्तल लेन्स में प्रतिबिंब निर्माण
तीन मुख्य किरणें:
1. समानांतर किरण → 2F से होकर गुजरती है
2. F से गुजरने वाली किरण → समानांतर अपवर्तित
3. ऑप्टिकल सेंटर से गुजरने वाली → सीधी चलती है
प्रतिबिंब तालिका:
|
वस्तु स्थिति |
प्रतिबिंब स्थिति |
आकार |
प्रकृति |
|
अनंत पर |
2F पर |
छोटा |
वास्तविक, उल्टा |
|
2F पर |
2F पर |
समान |
वास्तविक, उल्टा |
|
2F के बीच |
F और 2F के बीच |
बड़ा |
वास्तविक, उल्टा |
|
F पर |
F पर |
अनंत |
- |
|
F के बीच |
अनंत पर |
बहुत बड़ा |
आभासी, सीधा |
Class 10 Science chapter: “अम्ल, क्षारक एवं लवण (Acids, Bases and Salts)”
अवतल लेन्स में प्रतिबिंब
विशेषता: सभी स्थितियों में आभासी, सीधा, छोटा प्रतिबिंब।
नियम:
1.समानांतरकिरण→F'कीओर
2. F'सेकिरण→समानांतर
3.ऑप्टिकलसेंटर→सीधी
उपयोग: निकट दृष्टि चश्मा, शॉप दर्पण।
लेन्स शक्ति (Power of Lens)
P = 1/f (fमीटरमें)
SIमात्रक:डायोप्टर(D) = m⁻¹
संयोजन:
P = P₁+ P₂(पतलीलेन्स)
P = P₁+ P₂- d/(f₁f₂) (मोटीलेन्स)
उदाहरण: f = 50 cm = 0.5 m → P = +2D
व्यावहारिक अनुप्रयोग
दर्पण:
अवतल:टॉर्च,हेडलाइट,सौरभट्टी
उत्तल:ट्रैफिकदर्पण,सी-सीटीवी
लेन्स:
उत्तल:कैमरालेन्स,प्रोजेक्टर
अवतल:मायोपियाचश्मा,पीनहोलकैमरा
ऑप्टिकल फाइबर:
टोटलइंटरनलरिफ्लेक्शन→कमहानि→दूरसंचार
"प्रथम विश्व युद्ध, खिलाफत और असहयोग आंदोलन" – गांधी जी के नेतृत्व में भारतीय राष्ट्रवाद का नया दौर!
📝 MCQs (PYQ)
प्रश्न 1. अवतल दर्पण
का फोकस
दर्पण के
किस पृष्ठ
पर होता
है?
(क) पृष्ठभाग पर
(ख) अंदरूनी पृष्ठ पर
(ग) बाहरी पृष्ठ पर
(घ) वक्रता केंद्र पर
उत्तर: (ख) अंदरूनी पृष्ठ पर
प्रश्न 2. दर्पण सूत्र
क्या है?
(क) 1/v + 1/u = 1/f
(ख) 1/v - 1/u = 1/f
(ग) 1/u + 1/f = 1/v
(घ) 1/f - 1/u = 1/v
उत्तर: (क) 1/v + 1/u = 1/f
प्रश्न 3. लेन्स सूत्र
का सही
रूप है?
(क) 1/f = 1/v + 1/u
(ख) 1/f = 1/v - 1/u
(ग) 1/u = 1/v + 1/f
(घ) 1/u = 1/f - 1/v
उत्तर: (क) 1/f = 1/v + 1/u
प्रश्न 4. अपवर्तनांक एक
_____ राशि है।
(क) सदिश
(ख) अकारकीय
(ग) चालकीय
(घ) वेगमय
उत्तर: (ख) अकारकीय
प्रश्न 5. यदि वस्तु
अवतल दर्पण
के ध्रुव
पर हो
तो प्रतिबिंब
बनेगा?
(क) फोकस पर
(ख) ध्रुव पर ही
(ग) अनंत पर
(घ) वक्रता केंद्र पर
उत्तर: (ख) ध्रुव पर ही
प्रश्न 6. स्नेल का
नियम क्या
व्यक्त करता
है?
(क) sin i / sin r = n
(ख) sin i = sin r
(ग) i = r
(घ) i + r = constant
उत्तर: (क) sin i / sin r = n
प्रश्न 7. पूर्ण आंतरिक
परावर्तन के
लिए आवश्यक
शर्त?
(क) i < c
(ख) i = c
(ग) i > c
(घ) i = 90°
उत्तर: (ग) i > c
प्रश्न 8. उत्तल दर्पण
का मुख्य
उपयोग?
(क) मोटर हेडलाइट
(ख) पार्श्व दर्पण
(ग) सौर कुकर
(घ) टॉर्च
उत्तर: (ख) पार्श्व दर्पण
प्रश्न 9. लेन्स की
शक्ति का
SI मात्रक?
(क) cm
(ख) m
(ग) डायोप्टर
(घ) radian
उत्तर: (ग) डायोप्टर
प्रश्न 10. प्रकाश का
अपवर्तन मुख्यतः
किस कारण
होता है?
(क) गति परिवर्तन
(ख) दिशा परिवर्तन
(ग) तीव्रता परिवर्तन
(घ) रंग परिवर्तन
उत्तर: (क) गति परिवर्तन
✍️ Short Answer
प्रश्न 1. परावर्तन के दो नियम लिखिए। चित्र बनाइए। (CBSE 2023)
उत्तर:
1. आपतित किरण, परावर्तित किरण और अभिलंब एक ही तल में होते हैं।
2. आपतन कोण (i) = परावर्तन कोण (r)।
आपतितकिरण(i)↘
↗परावर्तितकिरण(r)
↑अभिलंब
प्रश्न 2. अवतल और उत्तल दर्पणों में अंतर स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
|
विशेषता |
अवतल दर्पण |
उत्तल दर्पण |
|
फोकस |
अंदर |
बाहर |
|
प्रकृति |
संविलयक |
विविफलक |
|
प्रतिबिंब |
वास्तविक/उल्टा |
आभासी/सीधा |
|
उपयोग |
हेडलाइट |
पार्श्व दर्पण |
प्रश्न 3. अपवर्तन के दो कारण बताइए।
उत्तर:
1. प्रकाश की गति भिन्न माध्यमों में भिन्न होती है।
2. प्रकाश तरंगों की तरंगदैर्ध्य परिवर्तित हो जाती है।
प्रश्न 4. दर्पण सूत्र लिखिए। चिह्न परिपाटी बताइए।
उत्तर:
दर्पण सूत्र: 1/v + 1/u = 1/f
चिह्न परिपाटी:
· दर्पण के बाएँ = ऋणात्मक (-)
· दर्पण के दाएँ = धनात्मक (+)
प्रश्न 5. स्नेल का नियम क्या है?
उत्तर:
स्नेल का नियम: दो माध्यमों की सीमा पर
sin i / sin r = n (अपवर्तनांक) =निरंतर
✍️ Long Answer
प्रश्न 1. एक अवतल दर्पण तीन गुना बढ़ा हुआ प्रतिबिंब स्क्रीन पर बनाता है। यदि वस्तु दर्पण के सामने 20 cm पर रखी है तो स्क्रीन वस्तु से कितनी दूरी पर होगी? सूत्र का उपयोग करें। (CBSE Delhi 2017)
उत्तर:
दिया गया: m = -3 (तीन गुना बड़ा, उल्टा), u = -20 cm
विक्प सूत्र: m = -v/u
⇒ -3 = -v/(-20)
⇒ v = 60 cm
दर्पण सूत्र: 1/v + 1/u = 1/f
1/60 + 1/(-20) = 1/f
1/60 - 1/20 = 1/f
1/60 - 3/60 = 1/f
-2/60 = 1/f
f = -30 cm
स्क्रीन की दूरी = |u| + |v| = 20 + 60 = 80 cm
प्रश्न 2. एक किरण अवतल दर्पण पर आपतित होती है। चित्र बनाकर प्रतिबिंब निर्माण दिखाइए। आपतन कोण और परावर्तन कोण अंकित करें। दर्पण सूत्र से f ज्ञात करें यदि u = -25 cm, v = -50 cm। (CBSE 2016)
उत्तर:
चित्र: [मान लीजिए अवतल दर्पण, किरण F से होकर, समांतर परावर्तित]
आपतन कोण (i): मुख्य अक्ष से किरण का कोण
परावर्तन कोण (r): i = r
सूत्र: 1/v + 1/u = 1/f
1/(-50) + 1/(-25) = 1/f
-1/50 - 1/25 = 1/f
-1/50 - 2/50 = 1/f
f = -50/3 cm = -16.67 cm
प्रश्न 3. उत्तल लेन्स के लिए ray diagram बनाइए जब वस्तु 2F पर हो। प्रतिबिंब की प्रकृति बताइए। यदि f = 20 cm, u = -40 cm तो v और m ज्ञात करें। (CBSE 2020)
उत्तर:
Ray Diagram:
1. समांतर किरण → 2F से
2. F से किरण → समांतर
3. ऑप्टिकल सेंटर → सीधी
प्रतिबिंब: 2F पर, समान आकार, वास्तविक, उल्टा।
गणना: 1/v - 1/u = 1/f
1/v - 1/(-40) = 1/20
1/v + 1/40 = 1/20
1/v = 1/20 - 1/40 = 1/40
v = +40 cm
m = v/u = 40/(-40) = -1
(समान, उल्टा)
प्रश्न 4. पूर्ण आंतरिक परावर्तन की शर्तें लिखिए। कांच-वायु सीमा पर यदि अपवर्तनांक = 1.5 तो सीमांत कोण ज्ञात करें। ऑप्टिकल फाइबर में उपयोग स्पष्ट करें। (CBSE 2019)
उत्तर:
शर्तें:
1. प्रकाश घनीभूत (कांच) से विरल (वायु) माध्यम जाए।
2. आपतन कोण > सीमांत कोण (c)।
सीमांत कोण: sin c = 1/n = 1/1.5 = 0.667
c = sin⁻¹(0.667) = 42°।
ऑप्टिकल फाइबर: TIR के कारण प्रकाश कोई हानि नहीं होने पर लंबी दूरी तय करता है। उपयोग: इंटरनेट, चिकित्सा (एंडोस्कोपी)।
प्रश्न 5. एक वस्तु अवतल लेन्स के सामने 30 cm पर रखी है (f = -15 cm)। प्रतिबिंब की स्थिति, प्रकृति और विक्प ज्ञात करें। यदि दूसरा उत्तल लेन्स f = +20 cm जोड़ें तो संयुक्त शक्ति क्या होगी? (CBSE 2018)
उत्तर:
पहला लेन्स (अवतल):
1/v - 1/(-30) = 1/(-15)
1/v + 1/30 = -1/15
1/v = -1/15 - 1/30 = -2/30 - 1/30 = -3/30
v = -10 cm (आभासी)
m = v/u = (-10)/(-30) = +1/3
(छोटा, सीधा)
संयुक्त शक्ति:
P₁ =
1/(-0.15) = -6.67 D
P₂ =
1/(+0.20) = +5 D
P = -6.67 + 5 = -1.67 D
(अवतल समतुल्य)
निष्कर्ष
प्रकाश – परावर्तन और अपवर्तन कक्षा 10 का game-changer chapter है जो न सिर्फ Board Exam में 12-15 अंक guaranteed दिलाता है, बल्कि Physics के core concepts को स्थायी रूप से समझा देता है।
एक नजर में मुख्य takeaways:
· परावर्तन के नियम + दर्पण सूत्र (1/v + 1/u = 1/f) = अवतल/उत्तल दर्पण के सभी ray diagrams
· स्नेल का नियम + अपवर्तनांक = अपवर्तन के सभी concepts
· Sign Convention कभी न भूलें – यह numericals का आधार है
· Ray Diagrams 5-mark questions में full marks दिलाते हैं
Exam में 100% Score करने का Formula:
1. Ray Diagrams सभी cases practice करें
2. Sign Convention table बना लें
3. MCQs रोज 10-10 solve करें
4. Numerical Problems f = R/2, P = 1/f याद रखें
यह chapter conceptually strong होने के साथ-साथ application-based भी है। इन्हीं concepts पर माइक्रोस्कोप, दूरबीन, चश्मा सब बने हैं।
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