प्रकाशिकी — NEET कक्षा 12 रिवीज़न
पूरा NEET प्रकाशिकी अध्याय एक जगह: परावर्तन, अपवर्तन, लेंस, दर्पण व प्रकाशिक यंत्रों पर अवधारणा नोट्स, अंतर सारणियाँ, वे शंकाएँ जिनमें छात्र फँसते हैं, त्वरित-स्मरण तथ्य — साथ ही छूकर देखने योग्य उत्तल लेंस किरण आरेख।
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इस इकाई के इंटरैक्टिव मॉडल छूकर देखें — हर भाग सरल हिन्दी में और परीक्षा-सटीक NEET नोट के साथ।
मुख्य अवधारणाएँ
NEET में दर्पण और लेंस, समतल व गोलाकार सतहों पर अपवर्तन, लेंस-निर्माता सूत्र, पूर्ण आंतरिक परावर्तन, प्रिज़्म, सूक्ष्मदर्शी और दूरदर्शी, ह्यूजेंस सिद्धांत, YDSE, एकल-छिद्र विवर्तन, ब्रूस्टर नियम और पोलरॉइड शामिल हैं।
चिह्न परिपाटी
नई कार्तीय चिह्न परंपरा का लगातार एक ही तरह से उपयोग करें। दूरियाँ दर्पण के ध्रुव या लेंस के प्रकाशिक केंद्र से मापें; आपतित प्रकाश की दिशा में मापी दूरी धनात्मक मानी जाती है।
- वस्तु आपतन-दिशा की ओर → u ऋणात्मक
- वास्तविक प्रतिबिंब → ऋणात्मक आवर्धन (उल्टा)
दर्पण सूत्र
गोलीय दर्पण वस्तु-दूरी और प्रतिबिंब-दूरी को फोकस दूरी से जोड़ता है।
- 1/v + 1/u = 1/f
- m = −v/u
पतले लेंस का सूत्र
लेंस सूत्र की चिह्न-बनावट दर्पण सूत्र से अलग है — 1/u पर लगने वाले ऋण चिह्न पर ध्यान दीजिए।
- 1/v − 1/u = 1/f
- m = v/u
लेंस की शक्ति
लेंस की शक्ति बताती है कि वह प्रकाश को कितनी प्रबलता से अभिसरित या अपसरित करता है। यह मीटर में फोकस दूरी का व्युत्क्रम है, और संपर्क में रखे पतले लेंसों की शक्तियाँ जुड़ती हैं।
- P = 1/f (f मीटर में; P डायॉप्टर में)
- संपर्क में पतले लेंस: P_eq = P₁ + P₂
अपवर्तन और स्नेल का नियम
सघन माध्यम में जाते समय प्रकाश अभिलंब की ओर मुड़ता है, और विरल माध्यम में जाते समय अभिलंब से दूर।
- n₁ sin i = n₂ sin r
गोलाकार सतह पर अपवर्तन
दो माध्यमों की गोलाकार सीमा पर पैराक्षियल किरणों के अपवर्तन में वस्तु दूरी, प्रतिबिंब दूरी और वक्रता त्रिज्या एक मानक सूत्र से जुड़े होते हैं।
- n₂/v − n₁/u = (n₂−n₁)/R
लेंस-निर्माता सूत्र
पतले लेंस की फोकस दूरी लेंस पदार्थ के अपवर्तनांक और उसकी दोनों सतहों की वक्रता पर निर्भर करती है।
- वायु में: 1/f = (μ−1)(1/R₁ − 1/R₂)
पूर्ण आंतरिक परावर्तन
सघन से विरल माध्यम में जाते समय, क्रांतिक कोण से आगे प्रकाश पूरी तरह परावर्तित हो जाता है — यही प्रकाशिक तंतु का आधार है।
- शर्तें: प्रकाश सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाए और i > i_c
- sin i_c = n₂/n₁ (n₁ > n₂)
- उपयोग: प्रकाशीय तंतु और पूर्ण परावर्तक प्रिज़्म
प्रिज़्म और वर्ण-विक्षेपण
प्रिज़्म प्रकाश को विचलित और विक्षेपित करता है; बैंगनी सबसे अधिक और लाल सबसे कम मुड़ता है, जिससे श्वेत प्रकाश स्पेक्ट्रम में फैल जाता है।
- δ = i + e − A
- δ_min: n = sin[(A+δ_min)/2] / sin(A/2)
प्रकाशीय उपकरण
संयुक्त सूक्ष्मदर्शी पास की छोटी वस्तु को बड़ा दिखाने के लिए दो अभिसारी लेंसों का उपयोग करता है। खगोलीय दूरदर्शी में बड़ा अभिदृश्यक और नेत्रिका होती है; अभिदृश्यक लेंस (अपवर्ती) या अवतल दर्पण (परावर्ती) हो सकता है।
- संयुक्त सूक्ष्मदर्शी (सामान्य समंजन): M ≈ (L/fₒ)(D/fₑ)
- खगोलीय अपवर्ती दूरदर्शी (सामान्य समंजन): |M| = fₒ/fₑ
- परावर्ती दूरदर्शी: अभिदृश्यक एक अवतल दर्पण होता है
ह्यूजेंस सिद्धांत और तरंगाग्र
तरंगाग्र का प्रत्येक बिंदु द्वितीयक तरंगिकाओं के स्रोत की तरह कार्य करता है। इन तरंगिकाओं की सामूहिक स्पर्शक सतह नया तरंगाग्र बनाती है। ह्यूजेंस निर्माण से परावर्तन और अपवर्तन के नियम प्राप्त किए जा सकते हैं।
- तरंगाग्र समान कला वाले बिंदुओं की सतह है
- ह्यूजेंस सिद्धांत से परावर्तन नियम और स्नेल का नियम प्राप्त होते हैं
व्यतिकरण (YDSE)
नियत कला-अंतर वाले दो सुसंगत स्रोत स्थायी व्यतिकरण उत्पन्न करते हैं। यंग के द्वि-छिद्र प्रयोग में छोटे कोणों के लिए उज्ज्वल और अंधकार पट्टियाँ समान दूरी पर होती हैं।
- फ्रिंज चौड़ाई β = λD/d
- उज्ज्वल: पथांतर = nλ
- अंधकार: पथांतर = (n+½)λ
विवर्तन
एकल झिरी प्रकाश को ऐसे प्रतिरूप में फैलाती है जिसका केंद्रीय उच्चिष्ठ बाक़ी सबसे दुगुना चौड़ा होता है।
- निम्निष्ठ: a sinθ = nλ
- केंद्रीय उच्चिष्ठ दुगुना चौड़ा
ध्रुवण
ध्रुवण दर्शाता है कि प्रकाश अनुप्रस्थ है। ब्रूस्टर नियम ध्रुवण कोण को अपवर्तनांक से जोड़ता है, और पोलरॉइड समतल-ध्रुवित प्रकाश उत्पन्न करने या उसका विश्लेषण करने में उपयोग होते हैं।
- ब्रूस्टर नियम: μ = tan i_p
- ब्रूस्टर कोण पर परावर्तित और अपवर्तित किरणें परस्पर लंबवत होती हैं
- पोलरॉइड समतल-ध्रुवित प्रकाश उत्पन्न/विश्लेषित करते हैं
फोकस-दूरी के चिह्नों में फ़र्क़ पहचानिए
f का चिह्न बताता है कि युक्ति अभिसारी है या अपसारी (कार्तीय परिपाटी)।
लेंस
| उत्तल लेंस | f धनात्मक — अभिसारी |
| अवतल लेंस | f ऋणात्मक — अपसारी |
दर्पण
| अवतल दर्पण | f ऋणात्मक — अभिसारी |
| उत्तल दर्पण | f धनात्मक — अपसारी |
जहाँ विद्यार्थी अक्सर उलझते हैं
कठिन NEET प्रश्नों में अक्सर भ्रमित करने वाले इन जोड़ों की तुलना कीजिए।
लेंस सूत्र बनाम दर्पण सूत्र ★
पतला लेंस
- 1/v − 1/u = 1/f
- m = v/u
- 1/u पर ऋण चिह्न पर ध्यान
दर्पण
- 1/v + 1/u = 1/f
- m = −v/u
- 1/u पर धन चिह्न पर ध्यान
व्यतिकरण बनाम विवर्तन ★
व्यतिकरण
- दो कला-संबद्ध स्रोत
- बराबर दूरी पर फ्रिंज
- एक-सी दीप्ति (आदर्श)
विवर्तन
- एक ही झिरी/द्वारक
- असमान दूरी
- केंद्रीय उच्चिष्ठ दुगुना चौड़ा, सबसे चमकीला
वास्तविक बनाम आभासी प्रतिबिंब
वास्तविक
- किरणें सचमुच मिलती हैं
- परदे पर पकड़ा जा सकता है
- उल्टा (एकल युक्ति)
आभासी
- किरणें केवल मिलती दिखती हैं
- परदे पर नहीं बनता
- सीधा
पूर्ण आंतरिक परावर्तन कब होता है?
TIR होता है
- सघन → विरल माध्यम
- कोण > क्रांतिक कोण
- 100% परावर्तन
TIR असंभव
- विरल → सघन माध्यम
- क्रांतिक कोण से कम
- प्रकाश अपवर्तित होकर निकल जाता है
सामान्य NEET शंकाएँ
क्या मैं दूरियाँ बिना चिह्न लगाए लेंस/दर्पण सूत्र में रख सकता हूँ?
नहीं — यहाँ सबसे ज़्यादा अंक इसी में कटते हैं। हर दूरी पर पहले कार्तीय चिह्न परिपाटी लगाइए, फिर सूत्र में रखिए।
क्या लेंस और दर्पण के सूत्र एक ही हैं?
नहीं। लेंस सूत्र 1/v − 1/u = 1/f है; दर्पण सूत्र 1/v + 1/u = 1/f है। 1/u पद के चिह्न पर ध्यान दीजिए।
क्या उत्तल लेंस हमेशा वास्तविक प्रतिबिंब बनाता है?
नहीं। जब वस्तु फोकस दूरी के भीतर हो, तो उत्तल लेंस आवर्धक की तरह काम करता है और प्रतिबिंब आभासी, सीधा व बड़ा बनता है।
क्या विरल से सघन माध्यम में जाते समय पूर्ण आंतरिक परावर्तन हो सकता है?
नहीं। TIR के लिए प्रकाश का सघन से विरल माध्यम में जाना और आपतन कोण का क्रांतिक कोण से बड़ा होना ज़रूरी है। विरल से सघन में TIR कभी नहीं होता।
क्या आपतन कोण सतह से नापा जाता है?
नहीं। इसे हमेशा सतह पर खींचे गए अभिलंब से नापिए, सतह से नहीं।
क्या विवर्तन में सभी उच्चिष्ठ एक ही चौड़ाई के होते हैं?
नहीं। केंद्रीय उच्चिष्ठ हर द्वितीयक उच्चिष्ठ से दुगुना चौड़ा और कहीं अधिक चमकीला होता है।
क्या YDSE की झिरी-दूरी d और विवर्तन की झिरी-चौड़ाई a एक ही हैं?
नहीं। d व्यतिकरण में दो झिरियों के बीच की दूरी है; a विवर्तन में एकल झिरी की चौड़ाई है। दोनों को मिला देना आम भूल है।
त्वरित स्मरण
प्र. पतले लेंस का सूत्र और उसका आवर्धन लिखिए।
1/v − 1/u = 1/f, जहाँ m = v/u.
प्र. दर्पण सूत्र और उसका आवर्धन लिखिए।
1/v + 1/u = 1/f, जहाँ m = −v/u.
प्र. स्नेल का नियम बताइए।
n₁ sin i = n₂ sin r.
प्र. पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए क्रांतिक कोण?
c = sin⁻¹(n₂/n₁), जहाँ n₁ > n₂.
प्र. यंग के द्विक-झिरी प्रयोग में फ्रिंज चौड़ाई?
β = λD/d.
प्र. लेंस की शक्ति?
P = 1/f, जब f मीटर में हो तो डाइऑप्टर में।
प्र. एकल-झिरी विवर्तन के निम्निष्ठ की शर्त?
a sinθ = nλ.
प्र. प्रिज़्म से गुज़रते समय कौन-सा रंग सबसे अधिक विचलित होता है?
बैंगनी (सबसे अधिक अपवर्तनांक); लाल सबसे कम विचलित होता है।
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