પ્રકાશનું વક્રીભવન(Refraction of Light) 20 MCQ સાથે

આ પોસ્ટ સાંભળો:

ટીપ: તમે લખાણના કોઈ પણ વાક્ય પર બે વાર (Double Click) કરીને ત્યાંથી જ સાંભળવાનું શરૂ કરી શકો છો.

પ્રકાશનું વક્રીભવન (Refraction)

આકૃતિ: પ્રકાશના વક્રીભવન અને લેન્સના પ્રતિબિંબની સમજ

1. પ્રકાશનું વક્રીભવન એટલે શું? (Introduction)

જ્યારે પ્રકાશનું ત્રાંસુ કિરણ એક પારદર્શક માધ્યમમાંથી બીજા પારદર્શક માધ્યમમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે બે માધ્યમોને છૂટી પાડતી સપાટી આગળ તે પોતાની મૂળ દિશા બદલે છે. પ્રકાશના કિરણની દિશા બદલવાની આ ઘટનાને પ્રકાશનું વક્રીભવન (Refraction of Light) કહે છે.

વક્રીભવન થવાનું મુખ્ય કારણ એ છે કે જુદા-જુદા માધ્યમોમાં પ્રકાશની ઝડપ અલગ-અલગ હોય છે. શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ સૌથી વધુ (3 × 10⁸ m/s) હોય છે.

વક્રીભવનના નિયમો (Laws of Refraction):

• આપાત કિરણ, વક્રીભૂત કિરણ અને બે માધ્યમોને છૂટી પાડતી સપાટી પર આપાત બિંદુએ દોરેલો લંબ, આ ત્રણેય એક જ સમતલમાં હોય છે.
• ચોક્કસ રંગના પ્રકાશ અને ચોક્કસ માધ્યમોની જોડ માટે, આપાતકોણના સાઈન (sin i) અને વક્રીભૂતકોણના સાઈન (sin r) નો ગુણોત્તર અચળ હોય છે. આ નિયમને સ્નેલનો નિયમ (Snell's Law) કહે છે.

સૂત્ર: sin i / sin r = અચળ = n₂₁

2. કાચના લંબઘન વડે વક્રીભવન

કાચના લંબઘન (Glass Slab) માં પ્રકાશનું બે વખત વક્રીભવન થાય છે: એકવાર જ્યારે તે હવામાંથી કાચમાં પ્રવેશે છે અને બીજીવાર જ્યારે તે કાચમાંથી હવામાં બહાર નીકળે છે.

• પ્રથમ વક્રીભવન: પ્રકાશ પાતળા માધ્યમ (હવા) માંથી ઘટ્ટ માધ્યમ (કાચ) માં પ્રવેશે છે, તેથી તે લંબ તરફ વળે છે.
• બીજું વક્રીભવન: પ્રકાશ ઘટ્ટ માધ્યમ (કાચ) માંથી પાતળા માધ્યમ (હવા) માં પ્રવેશે છે, તેથી તે લંબથી દૂર જાય છે.
• નિર્ગમન કિરણ: કાચમાંથી બહાર નીકળતા કિરણને નિર્ગમન કિરણ કહે છે. આ કિરણ મૂળ આપાત કિરણને સમાંતર હોય છે.
• પાશ્વીય સ્થાનાંતર (Lateral Shift): નિર્ગમન કિરણ મૂળ આપાત કિરણને સમાંતર હોય છે, પરંતુ તે સહેજ ખસેલું હોય છે. આ ખસેલા અંતરને લેટરલ શિફ્ટ કહે છે.

3. વક્રીભવનાંક (Refractive Index)

વક્રીભવનાંક એ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ કેટલી છે તે દર્શાવતો અંક છે.

નિરપેક્ષ વક્રીભવનાંક:

શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ (c) અને આપેલ માધ્યમમાં પ્રકાશની ઝડપ (v) ના ગુણોત્તરને તે માધ્યમનો નિરપેક્ષ વક્રીભવનાંક (nm) કહે છે.

nm = c / v
(જ્યાં c = 3 × 10⁸ m/s)

સાપેક્ષ વક્રીભવનાંક:

માધ્યમ 1 ની સાપેક્ષે માધ્યમ 2 નો વક્રીભવનાંક (n₂₁) એટલે માધ્યમ 1 માં પ્રકાશની ઝડપ (v₁) અને માધ્યમ 2 માં પ્રકાશની ઝડપ (v₂) નો ગુણોત્તર.

n₂₁ = v₁ / v₂

મહત્વના મુદ્દા:

• પાણીનો વક્રીભવનાંક: 1.33
• કાચનો વક્રીભવનાંક: 1.52
• હીરાનો વક્રીભવનાંક: 2.42 (સૌથી વધુ, તેથી હીરો વધુ ચમકે છે).
• પ્રકાશીય ઘટ્ટતા અને દળ ઘનતા સમાન નથી. દા.ત. કેરોસીનની દળ ઘનતા પાણી કરતા ઓછી છે, પણ તેની પ્રકાશીય ઘનતા (વક્રીભવનાંક 1.44) પાણી કરતા વધુ છે.

4. ગોલીય લેન્સ (Spherical Lenses)

બે સપાટીઓ વડે ઘેરાયેલું પારદર્શક માધ્યમ, જેની એક અથવા બંને સપાટી ગોલીય હોય, તેને લેન્સ કહે છે.

(A) બહિર્ગોળ લેન્સ (Convex Lens):

• તે મધ્યમાં જાડો અને કિનારીએથી પાતળો હોય છે.
• તે પ્રકાશના કિરણોને એકત્રિત (Converge) કરે છે, તેથી તેને 'અભિસારી લેન્સ' પણ કહે છે.

(B) અંતર્ગોળ લેન્સ (Concave Lens):

• તે મધ્યમાં પાતળો અને કિનારીએથી જાડો હોય છે.
• તે પ્રકાશના કિરણોને વિકેન્દ્રિત (Diverge) કરે છે, તેથી તેને 'અપસારી લેન્સ' પણ કહે છે.

મહત્વના પદો:

• વક્રતા કેન્દ્ર (C): લેન્સ જે ગોળાનો ભાગ છે તેના કેન્દ્રને.
• મુખ્ય અક્ષ: લેન્સના બંને વક્રતા કેન્દ્રોમાંથી પસાર થતી કાલ્પનિક રેખા.
• પ્રકાશીય કેન્દ્ર (O): લેન્સના મધ્ય કેન્દ્રને ઓપ્ટિકલ સેન્ટર કહે છે. તેમાંથી પસાર થતું કિરણ વિચલન પામતું નથી.
• મુખ્ય કેન્દ્ર (F): મુખ્ય અક્ષને સમાંતર કિરણો વક્રીભવન પામી જે બિંદુએ મળે (બહિર્ગોળ) અથવા મળતા ભાસે (અંતર્ગોળ) તેને મુખ્ય કેન્દ્ર કહે છે.

5. બહિર્ગોળ લેન્સ વડે રચાતા પ્રતિબિંબ

વસ્તુના સ્થાનના આધારે બહિર્ગોળ લેન્સ અલગ અલગ પ્રકારના પ્રતિબિંબ રચે છે:

વસ્તુનું સ્થાન	પ્રતિબિંબનું સ્થાન	પ્રતિબિંબનો પ્રકાર	પરિમાણ
અનંત અંતરે	મુખ્ય કેન્દ્ર F2 પર	વાસ્તવિક અને ઉલટું	અત્યંત નાનું (બિંદુવત)
2F1 થી દૂર	F2 અને 2F2 ની વચ્ચે	વાસ્તવિક અને ઉલટું	વસ્તુ કરતા નાનું
2F1 પર	2F2 પર	વાસ્તવિક અને ઉલટું	વસ્તુ જેવડું જ
F1 અને 2F1 ની વચ્ચે	2F2 થી દૂર	વાસ્તવિક અને ઉલટું	વસ્તુ કરતા મોટું (વિશાળ)
મુખ્ય કેન્દ્ર F1 પર	અનંત અંતરે	વાસ્તવિક અને ઉલટું	ખૂબ જ મોટું
O અને F1 ની વચ્ચે	લેન્સની જે તરફ વસ્તુ છે તે જ તરફ	આભાસી અને ચત્તું	વસ્તુ કરતા મોટું

નોંધ: બહિર્ગોળ લેન્સ માત્ર છેલ્લી સ્થિતિમાં જ (O અને F1 વચ્ચે) આભાસી પ્રતિબિંબ આપે છે, જેનો ઉપયોગ બિલોરી કાચ (Magnifying Glass) તરીકે થાય છે.

6. લેન્સનું સૂત્ર અને પાવર

લેન્સનું સૂત્ર:

વસ્તુ અંતર (u), પ્રતિબિંબ અંતર (v) અને કેન્દ્રલંબાઈ (f) વચ્ચેનો સંબંધ:

1/v - 1/u = 1/f

મોટવણી (Magnification - m):

પ્રતિબિંબની ઊંચાઈ (h') અને વસ્તુની ઊંચાઈ (h) ના ગુણોત્તરને મોટવણી કહે છે.

m = h'/h = v/u

લેન્સનો પાવર (Power of Lens - P):

લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ (f) ના વ્યસ્તને લેન્સનો પાવર કહે છે. પાવર દર્શાવે છે કે લેન્સ પ્રકાશના કિરણોને કેટલા પ્રમાણમાં કેન્દ્રિત કે વિકેન્દ્રિત કરે છે.

P = 1 / f (મીટરમાં)

• પાવરનો SI એકમ: ડાયોપ્ટર (D).
• જો કેન્દ્રલંબાઈ (f) મીટરમાં હોય તો જ P ડાયોપ્ટરમાં મળે.
• બહિર્ગોળ લેન્સનો પાવર ધન (+) હોય છે.
• અંતર્ગોળ લેન્સનો પાવર ઋણ (-) હોય છે.
• સંયોજનમાં કુલ પાવર: P = P1 + P2 + P3...

સ્વ-મૂલ્યાંકન ક્વિઝ (30 પ્રશ્નો)

તમારી તૈયારી ચકાસવા માટે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો. (Chapter: Light Refraction)

તમારો સ્કોર:

0

/ 30