Ray Optics MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Ray Optics - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:

अभिदृश्यक फोकस दूरी (f_o) = 2 cm

नेत्रिका फोकस दूरी (f_e) = 4 cm

नली लंबाई (L) = 40 cm

नेत्र की स्पष्ट दृष्टि की दूरी (D) = 25 cm

सूक्ष्मदर्शी के आवर्धन (m) का सूत्र:

m = (L / fo) × (D / fe)

⇒ m = (40 / 2) × (25 / 4)

⇒ m = 125

अंतिम उत्तर: सूक्ष्मदर्शी में आवर्धन 125 है।

गणना:

उत्तल लेंस द्वारा हमेशा वास्तविक प्रतिबिम्ब प्राप्त करने के लिए, वस्तु को लेंस के फोकस बिंदु से परे रखा जाना चाहिए।

ऐसा इसलिए है क्योंकि उत्तल लेंस प्रकाश किरणों को लेंस के दूसरी ओर एक बिंदु पर अभिसारित करता है। जब वस्तु को फोकस बिंदु से परे रखा जाता है, तो अपवर्तन के बाद प्रकाश किरणें लेंस के दूसरी ओर एक वास्तविक प्रतिबिम्ब बनाने के लिए अभिसारित होती हैं।

आइए दिए गए विकल्पों पर विचार करें:

1. प्रकाशिक केंद्र
2. फोकस
3. वक्रता त्रिज्या
4. वक्रता केंद्र

जब वस्तु फोकस पर होती है, तो बनने वाला प्रतिबिम्ब अनंत पर होता है, और जब वस्तु प्रकाशिक केंद्र पर होती है, तो बनने वाला प्रतिबिम्ब आभासी होता है और वस्तु के समान स्थिति में होता है।

वास्तविक प्रतिबिम्बों के लिए, वस्तु का सही स्थान फोकस से परे है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2 है।

प्रयुक्त अवधारणा:

अंतरापृष्ठ पर अपवर्तन और परावर्तन:

n₁ sin(i) = n₂ sin(r)

tan(θₓ) = n₂ / n₁

जब अध्रुवित प्रकाश एक समतल काँच की सतह पर टकराता है, तो आपतन कोण (i) और अपवर्तन कोण (r) स्नेल के नियम द्वारा संबंधित होते हैं:

परावर्तित और अपवर्तित किरणों के लंबवत होने के लिए, परावर्तन कोण (r) और अपवर्तन कोण (i) का योग 90° होना चाहिए।

इस स्थिति को ब्रूस्टर कोण के रूप में जाना जाता है, जो तब होता है जब अपवर्तित और परावर्तित किरणें एक दूसरे के लंबवत होती हैं।

ब्रूस्टर कोण (θₓ) निम्न सूत्र द्वारा दिया जा सकता है:

जहाँ:

n₁ = वायु का अपवर्तनांक (लगभग 1)

n₂ = काँच का अपवर्तनांक (आमतौर पर काँच के लिए 1.5)

कोण का SI मात्रक: डिग्री (°)

गणना:

दिया गया है,

n₁ = 1 (वायु)

n₂ = 1.5 (काँच)

ब्रूस्टर कोण के निम्न सूत्र का उपयोग करने पर:

tan(θₓ) = n₂ / n₁

⇒ tan(θₓ) = 1.5 / 1

⇒ tan(θₓ) = 1.5

कैलकुलेटर का उपयोग करके, θₓ ≈ 56°

∴ परावर्तित और अपवर्तित किरणों के लंबवत होने के लिए आपतन कोण 56° होना चाहिए।

उत्तर (3)

हल:

दंत चिकित्सक द्वारा अवतल दर्पण का उपयोग किया जाता है जिसका f = -16 mm और u = -8 mm है।

दर्पण सूत्र का उपयोग करने पर: 1/u + 1/v = 1/f

⇒ 1/v = 1/f - 1/u = 1/(-16) - (1/(-8))

⇒ 1/v = -1/16 + 1/8 = (-1 + 2)/16

⇒ 1/v = 1/16 ⇒ v = 16 mm

इसलिए, आवर्धन m = -v/u = -16 / (-8) = 2

सही उत्तर: विकल्प 1) 27° है। 

अवधारणा:

एक खगोलीय दूरदर्शी एक अभिदृश्यक लेंस और एक नेत्रिका लेंस का उपयोग करके किसी दूरस्थ वस्तु का प्रतिबिम्ब बनाता है। जब अंतिम प्रतिबिम्ब स्पष्ट दृष्टि की न्यूनतम दूरी (D) पर बनता है, तो एक दूरदर्शी का कोणीय आवर्धन (M) इस प्रकार दिया जा सकता है:

M = (fO / fE) × (1 + fE / D)

जहाँ f_O अभिदृश्यक की फोकस दूरी है और f_E नेत्रिका की फोकस दूरी है। प्रतिबिम्ब का कोणीय आकार कोणीय आवर्धन और वस्तु के कोणीय आकार का गुणनफल होता है।

गणना:

दिया गया है:

fO = 50 cm

fE = 2 cm

D = 25 cm

अभिदृश्यक पर चंद्रमा का कोणीय व्यास = 1/2°

सबसे पहले, कोणीय आवर्धन (M) की गणना करें:

M = (50 / 2) × (1 + 2 / 25)

M = 25 × (1 + 0.08)

M = 25 × 1.08 = 27

फिर, प्रतिबिम्ब का कोणीय आकार = M × चंद्रमा का कोणीय व्यास

प्रतिबिम्ब का कोणीय आकार = 27 × (1/2)°

प्रतिबिम्ब का कोणीय आकार = 13.5°

​सही उत्तर सिलिअरी मांसपेशियां है।

प्रमुख बिंदु

1. कॉर्निया एक पतली झिल्ली होती है जिसके माध्यम से प्रकाश किरणें हमारी आँखों में प्रवेश करती हैं। यह नेत्रगोलक की सामने की सतह पर पारदर्शी उभार बनाता है।
2. जलीय हास्य कॉर्निया और आंख के लेंस के बीच मौजूद पारदर्शी पानी जैसा तरल पदार्थ है। यह सिलिअरी मांसपेशियों से स्रावित होता है।
3. सिलिअरी मांसपेशियाँ चिकनी मांसपेशी फाइबर हैं। जब सिलिअरी मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं तो लेंस सपाट हो जाता है और जब वे सिकुड़ती हैं तो लेंस मोटा हो जाता है। नेत्र लेंस की वक्रता में यह परिवर्तन आंखों की फोकल लंबाई को बदल देता है।
4. आइरिस हमारी आंख की एक मांसपेशी है जो पुतली के आकार को नियंत्रित करती है। यह फैलता और सिकुड़ता है जिसके कारण पुतली का आकार भिन्न होता है।

मैं

• समायोजन की शक्ति : नेत्र लेंस की अपनी फोकल लंबाई को समायोजित करने की क्षमता को उसकी समायोजन की शक्ति कहा जाता है।
  • सिलिअरी मांसपेशियाँ कुछ हद तक नेत्र लेंस की वक्रता को बदलने में सक्षम होती हैं, इस प्रकार वे नेत्र लेंस की फोकल लंबाई को बदल देती हैं ।

स्पष्टीकरण :

• सिलिअरी मांसपेशियाँ नेत्र लेंस की समायोजन शक्ति को समायोजित करने के लिए जिम्मेदार होती हैं ।

अतिरिक्त जानकारी

आँखों के विभिन्न भाग और उनके कार्य तालिका में दिखाए गए हैं:

सही उत्तर है - यह खोखले गोले का केंद्र होता है जिसका गोलीय दर्पण एक भाग होता है।

Key Points

• गोले के केंद्र में वह बिंदु, जहाँ से काँच को काटा गया था, उसे वक्रता केंद्र के रूप में जाना जाता है और इसे उदाहरण में अक्षर C द्वारा निरूपित किया जाता है।
• यह बिंदु कांच के परावर्तक पृष्ठ पर सभी बिंदुओं से समदूरस्थ होता है।
• किसी वस्तु का आकार और उसका प्रतिबिम्ब समान होने पर एक खोखले कांच द्वारा प्रतिबिम्ब की रचना के लिए शाफ्ट का चित्रण ऊपर दिया गया है।
• उदाहरण में, यदि हम वस्तु को वक्रता केंद्र में रखते हैं, तो प्रतिबिम्ब भी वस्तु के समान आकार का होगा।

Important Points

• दर्पण सूत्र:

  • दर्पण सूत्र निम्न रूप में दिया जाता है:-
    \(1/f=1/v+1/u\)1
    जहाँ,

    f = दर्पण की फोकस दूरी

    v = दर्पण से प्रतिबिम्ब की दूरी

    u = दर्पण से वस्तु की दूरी

संकल्पना:

अपवर्तन: 

• वह घटना जिसके द्वारा प्रकाश की एक किरण अपना मार्ग मोड़ती है जब वह एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे तक जाती है तो उसे प्रकाश का अपवर्तन कहा जाता है।
• बंकन इसलिए होता है क्योंकि प्रकाश की गति विभिन्न माध्यमों में भिन्न होती है।

अपवर्तक सूचकांक: 

• माध्यम में प्रकाश की गति से वायु में प्रकाश की गति के अनुपात को अपवर्तक सूचकांक कहा जाता है। अधिक दो माध्यमों के बीच अपवर्तनांक का अनुपात होगा और अधिक प्रकाश के बंकन का होगा।

वायुमंडलीय अपवर्तन:

• वायुमंडल की विभिन्न परतों का एक अलग अपवर्तक सूचकांक होता है। 
• कुछ बाहरी स्थानों से आने वाली प्रकाश की किरण विभिन्न वायुमंडलीय परतों से गुजरते हुए लगातार अपना रास्ता बदलती रहती है।

स्पष्टीकरण:

• पृथ्वी का वातावरण विभिन्न परतों से बना है।
• यह वायु, अलग-अलग तापमान और विभिन्न घनत्वों से भी प्रभावित होता है।
• जब दूर के स्रोत (एक तारा) से प्रकाश हमारे अशांत (चलती वायु) वातावरण से गुजरता है, तो यह कई बार अपवर्तन से गुजरता है।
• जब हम अंत में एक तारे से इस प्रकाश को महसूस करते हैं, तो यह टिमटिमाता हुआ प्रतीत होता है।
•  तारों का टिमटिमाना तारों के प्रकाश का वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होता है।
• इसका कारण यह है कि कुछ प्रकाश किरणें सीधे हम तक पहुँचती हैं और कुछ हमसे दूर और हमारी ओर बंकन करती हैं। यह इतनी तेजी से यह एक टिमटिमाहट प्रभाव देता है कि क्या होता है।

महत्वपूर्ण बिंदु

• यह टिमटिमाता प्रभाव सूर्य या चंद्रमा के लिए नहीं होता है क्योंकि ये पृथ्वी के बहुत करीब हैं और बड़े दिखाई देते हैं।
• सितारे बहुत दूर हैं और हमें बिंदु आकार के रूप में दिखाई देते हैं। तो, टिमटिमाता प्रभाव दिखाई देता है।

सही उत्तर ऋणात्मक है।Key Points

• गोलाकार दर्पण के मुख्य अक्ष के नीचे किसी वस्तु के प्रतिबिम्ब की ऊँचाई ऋणात्मक होती है।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि मुख्य अक्ष के नीचे गोलाकार दर्पण द्वारा बनाया गया प्रतिबिंब आभासी और उल्टी होता है।
• इसके परिणामस्वरूप, प्रतिबिंब की ऊँचाई ऋणात्मक होगी।
• वस्तु की स्थिति प्रतिबिंब के स्थान और आकार को प्रभावित करेगी, लेकिन यह प्रतिबिंब की ऊंचाई निर्धारित नहीं करती है।
• प्रतिबिंब की ऊंचाई मुख्य अक्ष के संबंध में कहाँ स्थित है, इसके आधार पर अलग-अलग होगी, और यदि प्रतिबिंब मुख्य अक्ष के नीचे स्थित है, तो ऊँचाई नकारात्मक होगी।

Additional Information

• प्रतिबिंब की ऊँचाई मुख्य अक्ष के संबंध में कहाँ स्थित है, इसके आधार पर यह भिन्न होगी।
• वस्तु की स्थिति प्रतिबिंब के स्थान और आकार को प्रभावित करेगी, लेकिन यह प्रतिबिंब की ऊँचाई निर्धारित नहीं करती है।
• यदि प्रतिबिंब मुख्य अक्ष के ऊपर स्थित है, तो ऊँचाई धनात्मक होगी।
• गोलाकार दर्पण वे दर्पण होते हैं जिनकी सतह एक गोले के आकार की होती है।
• मुख्य अक्ष एक काल्पनिक रेखा है जो गोले के केंद्र और दर्पण के शीर्ष से होकर गुजरती है।
• प्रतिबिंब की ऊँचाई, प्रतिबिंब के शीर्ष और मुख्य अक्ष के बीच की दूरी, या प्रतिबिंब के निचले भाग और मुख्य अक्ष के बीच की दूरी को संदर्भित करती है।
• वस्तु की ऊँचाई वस्तु के शीर्ष और मुख्य अक्ष के बीच की दूरी, या वस्तु के निचले भाग और मुख्य अक्ष के बीच की दूरी को संदर्भित करती है।

सही उत्तर प्रकीर्णन है।

संकल्पना:

• आकाश के नीले रंग की उपस्थिति से जुड़ी प्रकाश की घटना को प्रकीर्णन कहा जाता है।
• प्रकाश का प्रकीर्णन तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति के अनुसार एक अलग दिशा में प्रकाश के प्रकीर्णन की प्रक्रिया है।
• प्रकीर्णन के फलस्वरूप, हमें सूर्यास्त और सूर्योदय के समय सूर्य लाल रंग में तथा आकाश नीले रंग में दिखाई देता है।

Additional Information

व्यतिकरण: 

• यह घटना है कि दो तरंगें हस्तक्षेप करती हैं और एक दूसरे पर आरोपित होती हैं।

परावर्तन:

• जब प्रकाश सतह से किसी कोण पर परावर्तित होता है, तो उसे परावर्तन कहते हैं।

अपवर्तन:

• यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर तरंग की दिशा में परिवर्तन है।

दिया गया है:

अवतल दर्पण के लिए बिंब की स्थिति, \(u=-15cm\)

वक्रता त्रिज्या, R \(=-20cm\)

फोकस दूरी, \(F=\frac{-R}{2}=\frac{-20}{2}=-10cm\)

बिंब का आकार, \(h_o\) =2 cm

अवधारणा:

दर्पण सूत्र निम्न प्रकार दिया जाता है,

• \(\frac{1}{F}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}\)

• \(\frac{h_i}{h_o}=-\frac{v}{u}\)

स्पष्टीकरण:

• \(\frac{1}{F}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}\implies\frac{1}{v}=\frac{1}{F}-\frac{1}{u}\)

• \(\frac{1}{v}=\frac{1}{-10}-\frac{1}{-15}=\frac{1}{-10}+\frac{1}{15}=\frac{1}{-30}\)

\(\implies v=-30cm\)

• \(\frac{h_i}{h_o}=-\frac{v}{u}\implies\frac{h_i}{2}=-\frac{-30}{-15}\)
• \(h_i=-4cm\)

इसलिए, X का मान = 30 cm और h = 4 cm 

अतः सही उत्तर X = 30 cm; h = 4 cm है। 

संकल्पना :

निकट दृष्टि:

• मायोपिया या निकट दृष्टि तब होती है जब आंख दूर की वस्तुओं पर ध्यान केंद्रित करने की क्षमता खो देती है क्योंकि लेंस की फोकल लंबाई लंबी नहीं होती है।
• इस दोष वाले रोगियों को पास की वस्तुएँ स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं।
• जैसा कि हम जानते हैं, आंख की कार्यप्रणाली का वर्णन करने वाले अनगिनत किरण आरेखों के संदर्भ से, जब प्रकाश सामान्य से अधिक अपवर्तन से ग्रस्त होता है, तो आंख दूर की वस्तुओं के लिए एक छवि बनाने में सक्षम नहीं होगी।
• इस नेत्र दोष का निवारण अवतल लेंस द्वारा किया जाता है।

​व्याख्या:

• निकट दृष्टि को उपयुक्त फोकल लंबाई (या शक्ति) के अवतल लेंस का उपयोग करके ठीक किया जाता है।
• ताकि वह प्रकाश की किरणों में एक अतिरिक्त विपथन उत्पन्न कर सके और अंतिम प्रतिबिम्ब रेटिना पर बने।

Additional Informationदीर्घदृष्टि:

• दीर्घदृष्टि को हाइपरोपिया या दीर्घ-दृष्टि या दूर-दृष्टि के रूप में भी जाना जाता है।
• दीर्घदृष्टि आंखों की वह स्थिति है जहां पास की किसी वस्तु की छवि रेटिना के पीछे बनती है।
• यहां, प्रकाश रेटिना पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय रेटिना के पीछे केंद्रित होता है।

• दीर्घदृष्टि मुख्य रूप से रेटिना में कुछ संरचनात्मक दोषों के कारण होता है। संरचनात्मक दोषों में शामिल हैं:

  • छोटे आकार की आँख की पुतली
  • गैर-वृत्ताकार लेंस
  • कॉर्निया सामान्य से अधिक चपटा होता है
• दीर्घदृष्टि के सुधार के लिए उत्तल लेंस का उपयोग किया जाता है।

सही उत्तर है - a - (iv), b - (i), c - (v), d - (ii), e - (iii).

अवधारणा:

• मानव नेत्र सबसे मूल्यवान और संवेदनशील इंद्रियों में से एक है।
• यह हमें अद्भुत विश्व और हमारे परिवेश के रंगों को देखने में सक्षम बनाता है। नेत्र बंद करने पर हम वस्तुओं को उनकी गंध, स्वाद, उनके द्वारा की जाने वाली आवाज या स्पर्श से कुछ हद तक पहचान सकते हैं।
• हालाँकि, नेत्र बंद करते समय रंगों की पहचान करना असंभव है। इस प्रकार, सभी इंद्रियों में, मानव नेत्र सबसे महत्वपूर्ण है क्योंकि यह हमें अपने चारों ओर सुंदर, रंगीन दुनिया को देखने में सक्षम बनाती है।

व्याख्या:

नेत्र के भाग:

वयस्क मानव नेत्रगोलक संरचना में लगभग गोलाकार होता है। इसमें तीन संकेंद्रित परतों में मौजूद ऊतक होते हैं
i) बाह्यतम रेशेदार परत श्वेतपटल और कॉर्निया से निर्मित।
ii) मध्य परत में कोरॉइड, सिलिअरी मांसपेशियां और परितारिका होती है।
iii) अंतरतम परत में रेटिना होता है

बाह्यतम परत -

• श्वेतपटल:
  • यह एक अपारदर्शी बाह्यतम परत है, जो घने संयोजी ऊतक से बनी होती है जो नेत्रगोलक के आकार को बनाए रखती है और नेत्रगोलक की सभी आंतरिक परतों की रक्षा करती है।​
• कॉर्निया:
  • कॉर्निया श्वेतपटल का एक पतला पारदर्शी, सामने का भाग होता है, जिसमें रक्त वाहिकाओं की कमी होती है, लेकिन तंत्रिका अंत में समृद्ध होता है। ये तंत्रिका अंत स्पर्श के जवाब में पलक को बंद करने के अनैच्छिक प्रतिबिंब के प्रभारी हैं, नेत्र को नुकसान पहुँचाने वाले बाह्य कणों को प्रवेश करने से रोकते हैं। 
  • कॉर्निया और लेंस नेत्र के पिछले हिस्से पर प्रकाश किरणों को केंद्रित करने में मदद करने के लिए मिलकर काम करते हैं।

मध्य परत-

कोरॉइड:

• यह श्वेतपटल के नीचे मौजूद एक रंजित परत (नीला) है। इसमें कई रक्त वाहिकाएं होती हैं और श्वेतपटल का पोषण करती हैं।
• कोरॉइड परत नेत्रगोलक के पीछे के दो-तिहाई भाग पर पतली होती है, लेकिन यह पक्ष्माभी मांसपेशियों को बनाने के लिए पूर्वकाल भाग में मोटी हो जाती है।

पक्ष्माभी मांसपेशियां:

• पक्ष्माभी मांसपेशियां लेंस को सही स्थिति में रखती हैं, सिलिअरी मांसपेशियों के खिंचाव और छूटने से आवास के लिए लेंस की फोकस लंबाई बदल जाती है।

परितारिका:

• परितारिका लेंस के सामने पक्ष्माभी बॉडी से जुड़े पेशीय डायाफ्राम का एक रंजित चक्र बनाता है।
• इसमें मौजूद वर्णक नेत्रों को विशेष रंग देता है।
• परितारिका ​अपने आकार को समायोजित करके नेत्र में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करती है। परितारिका एक पतली झिल्ली है जो पुतली को नियंत्रित करती है, जो बदले में नेत्र में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करती है।

दृष्टि पटल:

• यह परितारिका से घिरा द्वारक है।
• कॉर्निया प्रकाश किरणों को मोड़ देता है ताकि वे दृष्टि पटल से स्वतंत्र रूप से गुजरें, जिससे प्रकाश नेत्र में प्रवेश करता है।

अंतरतम परत-

• रेटिना:
  • रेटिना एक नाजुक झिल्ली होती है जिसमें असंख्य प्रकाश के प्रति संवेदनशील कोशिकाएं होती हैं। 
  • प्रकाश के प्रति संवेदनशील कोशिकाएं रोशनी पर सक्रिय हो जाती हैं और विद्युत संकेत उत्पन्न करती हैं।
  • रेटिना प्रतिबिंब के लिए स्क्रीन के रूप में कार्य करता है।

संकल्पना:

• अपवर्तक सूचकांक माध्यम में प्रकाश की गति और निर्वात में गति के बीच का अनुपात अपवर्तक सूचकांक है।
• स्नेल का नियम आपतन कोण (i) और अपवर्तन कोण (r) के बीच के संबंध को स्पष्ट करता है।
• \(μ = \frac {sin ~r }{sin~ i}\)
• वृत्त का क्षेत्रफल = πr²

गणना:

दिया गया है कि, μ = \(\frac{2}{\sqrt3}\) , टैंक की गहराई = 80 cm = 0.8 m

जब प्रकाश को तली के केंद्र में रखा जाता है तो प्रकाश शंक्वाकार आकार में निकलता है,

अब माना कोण OBC = i और अपवर्तन कोण (r) = 90° के बाद

तब स्नेल के नियम से, \(μ = \frac {sin ~r }{sin~ i}\)

\(\frac 2 {√ 3} = \frac {sin~ 90}{sin~ i}\)

⇒ i = 60° 

अब, त्रिभुज OBC में

tan 60° = \(\frac {OC}{OB} = \frac {OC}{0.8}\)

⇒ OC = √3 × 0.8

तरल की सतह का क्षेत्रफल जिसके माध्यम से स्रोत से प्रकाश बाहर निकल सकता है, वह गोलाकार है और त्रिज्या OC के बराबर है। 

फिर सतह का क्षेत्रफल = πr² = π(√3 × 0.8)² = 6.03 m²

सही उत्तर 0.75 मीटर है।

Key Points

• ऊर्ध्वाधर समतल दर्पण में अपना पूरा प्रतिबिंब देखने के लिए, व्यक्ति की आँख का स्तर दर्पण के ऊपर और नीचे के आधे बिंदु पर होना चाहिए।
  • इसका अर्थ यह है कि दर्पण की न्यूनतम ऊंचाई व्यक्ति की ऊंचाई की आधी होनी चाहिए।
  • इस तरह दर्पण में व्यक्ति का पूरा प्रतिबिंब दिखाई देगा।
• सीता की ऊंचाई 1.5 मीटर है।
• दर्पण की ऊंचाई 1.5/2 = 0.75 मीटर होनी चाहिए।