विमान और घुमावदार दर्पण, अपवर्तन, लेंस, दृष्टि के दोष, ऑप्टिकल उपकरण - सामान्य विज्ञान UPSC Notes | EduRev

विज्ञान और प्रौद्योगिकी (UPSC CSE)

UPSC : विमान और घुमावदार दर्पण, अपवर्तन, लेंस, दृष्टि के दोष, ऑप्टिकल उपकरण - सामान्य विज्ञान UPSC Notes | EduRev

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परावर्तन के नियम: (i) घटना का कोण (सामान्य के साथ) प्रतिबिंब के कोण के बराबर है (सामान्य के साथ बनाया गया)। (ii) दो किरणें (घटना और परावर्तित) और एक ही विमान में सामान्य झूठ। कई छवियों में, एक मोटा विमान दर्पण में बनता है, दूसरी छवि सबसे उज्ज्वल होगी, जबकि दूसरा कम उज्ज्वल होगा। जब एक वस्तु को दो झुके हुए दर्पणों के बीच रखा जाता है, तो बनाई गई छवियों की संख्या निम्नलिखित सूत्र पर निर्भर करती है:

छवियों की संख्या =  विमान और घुमावदार दर्पण, अपवर्तन, लेंस, दृष्टि के दोष, ऑप्टिकल उपकरण - सामान्य विज्ञान UPSC Notes | EduRev

प्लेन मिरर के अनुप्रयोग

कैलीडोस्कोप: यह एक खिलौना है जिसमें एक ट्यूब के अंदर 60 ° के कोण पर रखे गए दो दर्पण समतल दर्पणों द्वारा कई चित्र बनाए जाते हैं। ट्यूब के नीचे जमीन पर कांच की प्लेट पर छोटे, चमकीले रंग के कांच के टुकड़े बिखरे हुए हैं। जब ट्यूब के दूसरे छोर से देखा जाता है, तो रंगीन कांच के टुकड़ों और उनकी पांच छवियों द्वारा गठित सुंदर सममित पैटर्न दिखाई देते हैं।
पेरिस्कोप:  इसमें दो समतल दर्पण शामिल होते हैं, जो एक दूसरे को 45 ° के कोण पर सामना करते हुए उन्हें मिलाने वाली रेखा से तय होते हैं। उपयोगकर्ता को भीड़ के प्रमुखों या किसी भी बाधा के शीर्ष पर देखने के लिए सक्षम किया जाता है। पनडुब्बियों में उपयोग किए जाने वाले पेरिस्कोप दर्पण के बजाय प्रिज्म से बने होते हैं और उनकी सहायता करने वाली ट्यूब दृष्टि की सीमा का विस्तार करने के लिए एक दूरबीन को शामिल करती है।

काली मिर्च का भूत: यह मंचीय मंच पर भूत का भ्रम पैदा करने की एक विधि है।

घुमावदार दर्पण

अवतल दर्पण: जब चेहरे के काफी पास होता है, तो यह एक स्तंभित, आवर्धित छवि देता है, और इसलिए इसका उपयोग शेविंग या मेकअप करने और किसी बीमारी के निदान के लिए किया जाता है। सर इस्साक न्यूटन द्वारा बनाया गया पहला दूरबीन अवतल दर्पण का था।

उत्तल दर्पण: उत्तल दर्पण सदैव वस्तु का आभासी, सीधा और छोटा प्रतिबिम्ब बनाता है। जैसा कि वे प्रकाश का विचलन करते हैं, वे एक विस्तृत दृश्य देते हैं, इसलिए वाहनों में पीछे की खिड़की या स्ट्रीट लाइट के रिफ्लेक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।

परवलयिक दर्पण: यह एक अवतल दर्पण है जिसका खंड परवलय की आकृति है। इसका उपयोग खोज रोशनी, मोटर वाहनों की हेड लाइट्स और खगोलीय दूरबीनों को प्रतिबिंबित करने में रिफ्लेक्टर के रूप में किया जाता है।

अपवर्तन

जब प्रकाश की किरण दुर्लभ से सघन माध्यम तक जाती है तो यह सामान्य की ओर झुक जाती है और यदि प्रकाश सघनता से विरल माध्यम तक चला जाता है तो यह सामान्य से दूर चला जाता है।
अपवर्तन के दौरान, प्रकाश का झुकाव विभिन्न घनत्वों के मीडिया में प्रकाश की गति में परिवर्तन के कारण होता है। वैक्यूम द्वारा प्रकाश की गति, सी द्वारा निरूपित, लगभग 3 x 10 8 m / sec है। हवा में यह C से थोड़ा (0.03%) कम है, और ग्लास में यह लगभग 0.66 C है।

एक माध्यम का अपवर्तनांक

वैक्यूम में प्रकाश की गति / माध्यम में प्रकाश की गति

प्रकाश के अपवर्तन के उदाहरण:

(i) पत्थर या तालाब के तल पर पड़ी कोई वस्तु वास्तव में जितनी ऊंचाई पर है, उससे कहीं अधिक बिंदु पर दिखाई देती है।

(ii) तालाब वास्तव में है की तुलना में उथले दिखाई देते हैं।

(iii) तालाब के किनारे खड़ा एक आदमी मछलियों को विशाल दिखाई देता है, इसके विपरीत, पानी के अंदर एक मछली एक आदमी को दिखाई देती है।

(iv) वायुमंडल की बदलती घनत्वों के माध्यम से अपवर्तन के कारण सूर्य कई मिनटों के लिए दिखाई देता है जब वह नीचे सेट होता है या क्षितिज के निकट या तारों के टिमटिमाते समय अण्डाकार दिखाई देता है।

चूँकि ग्रह हमारे समीप हैं, इसलिए उनसे प्राप्त प्रकाश कहीं अधिक है। इसलिए, उपरोक्त प्रभाव के कारण तीव्रता में मामूली बदलाव ध्यान देने योग्य नहीं हैं।
इस प्रकार ग्रह टिमटिमाते नहीं दिखाई देते।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब

घटना तब होती है जब प्रकाश की एक किरण वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम से गुजरती है, अपवर्तित किरण सामान्य से दूर झुक जाती है, जिससे अपवर्तन कोण हमेशा घटना के कोण से अधिक होता है। यदि अपवर्तन कोण को 90 ° तक बढ़ाया जाता है, तो घटना के कोण को महत्वपूर्ण कोण कहा जाता है। जब घटनाओं का कोण महत्वपूर्ण कोण से अधिक हो जाता है, तो कुल आंतरिक प्रतिबिंब होता है।

गर्म रेगिस्तानों में मृगतृष्णा का गठन और ठंडे रेगिस्तान में घूमना, कुल आंतरिक प्रतिबिंब के कारण होता है।

उच्च गुणवत्ता वाले कांच का एक ऑप्टिकल फाइबर, जो कुल आंतरिक प्रतिबिंब के सिद्धांत का अनुसरण करता है, विभिन्न उपयोगों को पाता है-

(i) सजावटी टेबल लैंप के उत्पादन में;

(ii) डॉक्टरों द्वारा किसी रोगी के पेट के अंदर देखने के लिए उपयोग किया जाता है;

(iii) दूरसंचार में।

तरंग चरित्र के कारण, प्रकाश विवर्तन दिखाता है, और विवर्तन के कारण, सबसे आदर्श दर्पण या लेंस द्वारा बनाई गई कोई भी छवि परिपूर्ण नहीं हो सकती है। पेरालैक्स: ट्रेन या वाहन में चलते समय, दो वस्तुओं की सापेक्ष स्थिति के बीच स्पष्ट बदलाव घटना के लिए लंबन।

फाइबर ऑप्टिक्स
  • ऑप्टिकल फाइबर संचार में, चूंकि एक मॉडल फैलाव संकेत है जो केवल यात्रा कर सकता है।
  • भारत में, फाइबर ऑप्टिकल संचार (FOC) प्रणाली का पहला परीक्षण 1979 में P & T विभाग द्वारा किया गया था।
  • यद्यपि FOC प्रणालियों के लिए कई अनुप्रयोग हैं, वर्तमान में भारत बड़े पैमाने पर संचार अनुप्रयोग पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।
  • एफओसी बहुत बड़ी संख्या में टीवी चैनलों तक पहुंच प्रदान कर सकता है और एक साथ कई चैनलों को हाई-फाई साउंड और डेटा ले जा सकता है।
  • फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन के फायदे यह इलेक्ट्रो-मैग्नेटिक हस्तक्षेप के लिए प्रतिरक्षा है; उपकरण हल्के वजन का है; घटकों में छोटे व्यास होते हैं; ग्राउंड लूप और क्रॉस वार्ता पूरी तरह से समाप्त हो जाती है।
  • वे सिग्नल टैपिंग या अवरोधन के खिलाफ सबूत हैं; उच्च तापमान सहिष्णुता और बड़े बैंड की चौड़ाई के अधिकारी।
  • फाइबर-ऑप्टिक ट्रांसमिशन के नुकसान फाइबर के बने होते हैं, जो अल्ट्राप्रेल ग्लास से बने होते हैं और इन्हें किसी न किसी स्थापना और रखरखाव के लिए संरक्षित और मजबूत किया जाना चाहिए।
  • इसके लिए पारंपरिक केबल सिस्टम और परिष्कृत फॉल्ट डिटेक्शन तकनीकों की तुलना में अधिक घटकों की आवश्यकता होती है।
  • वर्तमान में उच्च शक्ति प्रकाश स्रोतों का परिचालन जीवन उच्च नहीं है।
  • ई-मेल प्रेषक और रिसीवर के बीच पाठ, डेटा छवि या आवाज संदेशों के गैर-संवादात्मक संचार के लिए सामान्य नाम है।
  • उदाहरण: टेलीग्राफ, टेलीक्स, फेससिमिल, वॉयस मेल और कंप्यूटर आधारित संदेश प्रणाली।

लेंस

एक पारदर्शी माध्यम जो दो गैर-समानांतर घुमावदार सतह या एक समतल सतह और एक घुमावदार सतह से घिरा होता है, लेंस कहलाता है । 

मुख्यतः दो प्रकार के- अवतल और उत्तल।

एक लेंस की शक्ति को मीटर में फोकल लंबाई के पारस्परिक के रूप में परिभाषित किया गया है।

एक लेंस की शक्ति =  1 / लेंस की फोकल लंबाई (इनमीटर)

एक लेंस की शक्ति डायोप्ट्रे (डी) में व्यक्त की जाती है। उत्तल लेंस की शक्ति धनात्मक है अवतल लेंस ऋणात्मक है।

लेंस सूत्र। लेंस फार्मूला किसी वस्तु की दूरी (यू) और लेंस के ऑप्टिकल केंद्र से लेंस की ऑप्टिकल केंद्र और लेंस की फोकल लंबाई (एफ) से दूरी (v) के बीच का संबंध है, अर्थात,

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आवर्धन। एक लेंस द्वारा उत्पादित एक रैखिक आवर्धन छवि दूरी के ऑब्जेक्ट दूरी के अनुपात के बराबर है।

म = v / u

लेंस की प्रकृति

उत्तल
का कम होना
उत्तल

उत्तल

उत्तल

उत्तल
fied

उत्तल

नतोदर

नतोदर

रियल ऑब्जेक्ट एट की स्थिति

2F और अनंत के बीच

2F पर

एफ और 2 एफ के बीच

एफ पर

लेंस और फोकस के बीच

अनंत पर

अनंत और लेंस के बीच

फोकस पर छवि की स्थिति

एफ और 2 एफ के बीच

2F पर

2F और अनंत के बीच अनंत पर

 

लेंस से सबसे दूर

उसी तरफ ध्यान केंद्रित

फोकस और लेंस के बीच

छवि की प्रकृति

वास्तविक उलटा अनंत

असली उलटा

असली उलटा

असली उलटा

आवर्धित वास्तविक उलटा

आभासी स्तंभ वस्तु और वस्तु

वर्चुअल इरेक्ट वर्चुअल इरेक्ट

छवि का आकार

कम

वस्तु के समान आकार

बहुत
बड़ाई-

के रूप में आवर्धित

कम

कम

मनुष्य की आंख। आंख में एक उत्तल लेंस (जिसे आंख-लेंस कहा जाता है) और एक स्क्रीन (रेटिना कहा जाता है) शामिल हैं। आंख का लेंस आंख की रेटिना पर वस्तुओं की एक वास्तविक छवि बनाता है।

आवास। दूर की वस्तुओं के साथ-साथ उसके लेंस की फोकल लंबाई को बदलकर रेटिना पर आस-पास की वस्तुओं पर ध्यान केंद्रित करने की आंख की क्षमता को आवास कहा जाता है। एक सामान्य आंख में आवास की शक्ति होती है जो वस्तुओं को अनंत तक और करीब 25 सेमी के करीब रेटिना पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम बनाती है।

दृष्टि का दोष

दृष्टि के सामान्य दोष हैं

(i) दीर्घ-दृष्टि (या हाइपर-मेट्रोपिया)

(ii) लघु-दृष्टि (या मायोपिया)

(iii) दृष्टिवैषम्य

(i) दीर्घ- दृष्टि वह दृष्टि दोष है जिसके कारण व्यक्ति पास की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से नहीं देख पाता है। लंबी दृष्टि दो कारणों से हो सकती है: या तो आंख-लेंस की फोकल लंबाई बहुत बड़ी है या आंख की गेंद की लंबाई कम है। उपयुक्त शक्ति के उत्तल लेंस का उपयोग करके दोष को ले जाया जा सकता है।

(ii) अल्प दृष्टि (या मायोपिया) दृष्टि का वह दोष है जिसके कारण व्यक्ति दूर की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से नहीं देख पाता है। लघु-दृष्टि दो कारणों से हो सकती है: या तो लेंस की फोकल लंबाई बहुत कम है या नेत्रगोलक सामान्य आकार से अधिक लंबा हो सकता है। उपयुक्त शक्ति के अवतल लेंस का उपयोग करके शॉर्टसाइडनेस (या मायोपिया) को ठीक किया जा सकता है।

(iii) दृष्टिवैषम्य: इस दृष्टि में एक आँख की गेंद की सामने की सतह को एक गोले की तरह सभी दिशाओं में समान रूप से घुमावदार नहीं किया जाता है और इससे अभेद्य चित्र बनते हैं। छवियों को रेटिना से एक अलग दूरी बनाई जाती है। एक बेलनाकार लेंस का उपयोग करना - एक जो केवल एक दिशा में घुमावदार है - इस स्थिति का उपचार करता है।

मतभेद

वास्तविक छवि  
हमेशा उलटी
होती है जिसे स्क्रीन पर लिया जा सकता है  
किरणें हमेशा दाना बिंदु पर मिलती हैं
 

उत्तल लेंस और अवतल लेंस के बीच का अंतर।

उत्तल लेंस

1. यह किनारों पर केंद्र की तुलना में मोटा है।

2. यह प्रकाश को रूपांतरित करता है।

3. इसमें असली फोकस है।

दखल अंदाजी

1. हस्तक्षेप दो सुसंगत स्रोतों से उत्पन्न होने वाले अलग-अलग तरंग मोर्चों से आने वाले प्रकाश की बातचीत का परिणाम है।

2. हस्तक्षेप फ्रिंज एक ही चौड़ाई का हो सकता है या नहीं भी हो सकता है।

वर्चुअल इमेज
हमेशा इरेक्ट की
जा सकती है इसे स्क्रीन पर नहीं लिया जा सकता है
। किरणें छवि बिंदु से हटती दिखाई देती हैं।

 

 

अवतल लेंस

1. यह किनारों पर केंद्र की तुलना में पतला है।

2. यह प्रकाश को विचलन करता है।

3. इसमें वर्चुअल फोकस है। 

विवर्तन

1. विवर्तन पैटर्न एक ही लहर के मोर्चे के विभिन्न हिस्सों से आने वाले प्रकाश की बातचीत का परिणाम है।

2. विवर्तन घर्षण एक ही चौड़ाई के नहीं होते हैं।

ऑप्टिकल उपकरण

मैग्नीफाइंग ग्लास या सिंपल माइक्रोस्कोप में, एक एकल कंवर्जिंग या उत्तल लेंस का उपयोग किया जाता है और बनाई गई छवि एक ही तरफ, आभासी और आवर्धित और लेंस के समान होती है। प्रोजेक्शन लालटेन में स्क्रीन पर एक स्लाइड या फिल्म की आवर्धित वास्तविक छवि बनाई जाती है। एक साधारण कैमरे में प्लेट पर एक छोटी-सी उलटी छवि बनाई जाती है।

एक यौगिक माइक्रोस्कोप दो अभिसरण या, उत्तल लेंस प्रणाली का एक संयोजन है - बहुत कम फोकल लंबाई का एक उद्देश्य और मध्यम कम फोकल लंबाई का एक ऐपिस। इस तरह के सूक्ष्मदर्शी द्वारा पहुंचने वाला आवर्धन 2,500 जितना होता है।

टेलीस्कोप: दूरबीन एक दूर की वस्तु का कोणीय आवर्धन प्रदान करता है, और इसलिए एक प्रभाव पैदा करता है जैसे कि वस्तु या तो बड़ी थी या आंख के करीब थी। दूरबीन द्वारा प्राप्त किया गया आवर्धन 1,500-2,000 है। आवर्धन की तुलना में खगोलविदों के लिए भी अधिक महत्वपूर्ण एक दूरबीन की प्रकाश-एकत्रित शक्ति है, जो यह निर्धारित करती है कि एक स्टार कितना बेहोश हो सकता है और अभी भी देखा जा सकता है। यह उद्देश्य के क्षेत्र पर निर्भर करता है, और यह बड़े व्यास के दूरबीन बनाने का एक कारण है। स्थलीय दूरबीन में वस्तु की स्तंभित छवि उत्पन्न करने के उद्देश्य और आंख के लेंस के बीच एक अतिरिक्त लेंस लगाया जाता है।

मानव आँख और कैमरे के बीच तुलना 
आँखकैमरा
समानता के बिंदु
1. एक आंख में, छवि एक पारदर्शी और लचीले पदार्थ से बने उत्तल लेंस द्वारा बनाई जाती है।
2. रेटिना पर एक वास्तविक और उलटी छवि बनती है।
3. आँख का परितारिका आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करता है।
4. आंखों के पलकों से एक्सपोज़र का समय नियंत्रित होता है।
अंतर के बिंदु
1. सिलिअरी मांसपेशियों की क्रिया द्वारा आंखों के लेंस की फोकल लंबाई को बदला जा सकता है।
2. आंख में फोकसिंग आंख-लेंस की फोकल लंबाई को बदलकर की जाती है।
3. वस्तु के हटने के बाद आंख का रेटिना केवल 1/10 सेकंड तक ही बरकरार रहता है।
1. एक कैमरे में, छवि कांच से बने उत्तल लेंस द्वारा बनाई जाती है।
2. कैमरे में, वास्तविक और उल्टे चित्र फोटोग्राफिक फिल्म पर बनते हैं।
3. डायाफ्राम एक कैमरे में प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करता है।
4. एक कैमरे में एक्सपोज़र का समय एक शटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

1. एक कैमरा लेंस की फोकल लंबाई तय की जाती है। इसे बदला नहीं जा सकता।
2. कैमरे में फ़ोकसिंग दूरी को बदलकर किया जाता है। लेंस और फिल्म के बीच।
3. एक कैमरे की फोटोग्राफिक फिल्म स्थायी रूप से ऑब्जेक्ट की छवि को रेट करती है
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