कक्षा 9 विज्ञान अध्याय 13 प्रकाश - महत्वपूर्ण प्रश्न और संपूर्ण उत्तर

प्रकाश (अध्याय 13) CBSE कक्षा 9 विज्ञान के टर्म-I और टर्म-II पेपरों में लगातार 8–12 अंक का हिसाब देता है। आधुनिक बोर्ड पैटर्न केवल रटे-रटाए परिभाषाओं की नहीं, बल्कि गहरी वैचारिक समझ का परीक्षण करता है: परीक्षक छात्रों से किरण आरेख बनाने, आपतन/परावर्तन कोणों की गणना करने, यह समझाने के लिए कहते हैं कि दर्पण एकाधिक परावर्तन क्यों उत्पन्न करता है, और लेंस सूत्रों का उपयोग करके दृष्टि दोष का निदान करने के लिए कहते हैं। हाल के बोर्ड पेपरों में परावर्तन के नियम (आपतन कोण = परावर्तन कोण) पर संख्यात्मक समस्याएं और विचलन (प्रिज्म सफेद प्रकाश को VIBGYOR में क्यों विभाजित करता है) पर वैचारिक प्रश्न तेजी से आ रहे हैं। मानव आँख की शारीरिकता और मायोपिया/हाइपरोपिया सुधार को समझना समान रूप से महत्वपूर्ण है। ये तैयार किए गए प्रश्न 2022–2024 के वास्तविक बोर्ड पेपर पैटर्न का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिससे आपकी तैयारी परीक्षा-केंद्रित और समय-कुशल हो। सटीक किरण आरेख बनाने और अंतर्निहित भौतिकी सिद्धांतों को सीखने पर ध्यान दें, न कि परिभाषाओं को रटने पर।

प्रकाश में MCQs आमतौर पर शब्दावली, बुनियादी अवधारणाओं और तेजी से गणना का परीक्षण करते हैं। यहाँ 5 प्रतिनिधि 1-अंक के प्रश्न हैं: **प्र1. आपतन कोण 40° है। परावर्तन कोण क्या है? (a) 40° (b) 50° (c) 90° (d) 140° **उत्तर: (a) 40°** व्याख्या: परावर्तन के नियम के अनुसार, आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है, दोनों दर्पण की सामान्य से मापे जाते हैं। **प्र2. जब सफेद प्रकाश एक प्रिज्म से गुजरता है, तो यह सात रंगों में विभाजित हो जाता है। इस घटना को कहा जाता है: (a) अपवर्तन (b) विचलन (c) परावर्तन (d) विवर्तन **उत्तर: (b) विचलन** व्याख्या: विचलन सफेद प्रकाश को अपने घटक रंगों (VIBGYOR: बैंगनी, नीला, नीला, हरा, पीला, नारंगी, लाल) में विभाजित करना है, जो प्रिज्म में विभिन्न तरंग दैर्ध्य के अलग-अलग कोणों पर मुड़ने के कारण होता है। **प्र3. एक व्यक्ति पास की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से नहीं देख सकता है लेकिन दूर की वस्तुओं को देख सकता है। यह दोष है: (a) मायोपिया (b) हाइपरोपिया (c) दृष्टिवैषम्य (d) प्रेस्बिओपिया **उत्तर: (b) हाइपरोपिया** व्याख्या: हाइपरोपिया (दूरदर्शिता) तब होती है जब आँख का लेंस पास की वस्तुओं से प्रकाश को रेटिना पर केंद्रित करने के लिए पर्याप्त उत्तल नहीं हो सकता है, जिसके लिए एक उत्तल सुधारात्मक लेंस की आवश्यकता होती है। **प्र4. आँख का वह हिस्सा जो आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करता है: (a) कॉर्निया (b) परितारिका (c) लेंस (d) रेटिना **उत्तर: (b) परितारिका** व्याख्या: परितारिका रंगीन पेशीय डायाफ्राम है जो आँख में प्रकाश प्रवेश को नियंत्रित करने के लिए पुतली के आकार को समायोजित करता है। **प्र5. 90° पर रखे गए दो दर्पण उनके बीच रखी गई वस्तु के कितने प्रतिबिंब बनाते हैं? (a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 4 **उत्तर: (c) 3** व्याख्या: जब दो दर्पण कोण θ पर होते हैं, तो प्रतिबिंबों की संख्या = (360°/θ) − 1 = (360°/90°) − 1 = 4 − 1 = 3 प्रतिबिंब।

2-अंक के प्रश्नों में संक्षिप्त व्याख्या की आवश्यकता होती है, कभी-कभी एक सरल आरेख के साथ। यहाँ 5 प्रतिनिधि प्रश्न हैं: **प्र1. परावर्तन के दोनों नियमों को बताइए।** उत्तर: नियम 1: आपतित किरण, परावर्तित किरण और सामान्य सभी एक ही समतल में होते हैं। नियम 2: आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर होता है (∠i = ∠r), दोनों सामान्य से मापे जाते हैं। **प्र2. बहुविध परावर्तन से क्या अभिप्राय है? एक अनुप्रयोग का नाम बताइए।** उत्तर: बहुविध परावर्तन तब होता है जब प्रकाश दो या अधिक परावर्तक सतहों के बीच आगे-पीछे उछलता है। एक अनुप्रयोग: कैलिडोस्कोप बहुविध परावर्तन का उपयोग करके सुंदर सममित पैटर्न बनाते हैं। दूसरा: पेरिस्कोप बाधाओं के ऊपर वस्तुओं को देखने के लिए 45° पर दो दर्पणों का उपयोग करते हैं। **प्र3. एक किरण आरेख बनाइए जो प्रकाश के अपवर्तन को दिखाता है जब यह हवा से कांच में प्रवेश करता है। आपतन कोण और अपवर्तन कोण को चिह्नित कीजिए।** उत्तर: [किरण आरेख दिखाएगा: हवा में आपतित किरण कांच की सतह से टकराती है, कांच के अंदर सामान्य की ओर झुकती है, आपतित किरण और सामान्य के बीच कोण ∠i को चिह्नित करता है, अपवर्तित किरण और सामान्य के बीच कोण ∠r को चिह्नित करता है, ∠i > ∠r के साथ क्योंकि कांच हवा से सघन है।] **प्र4. हाइपरोपिया क्या है? इसे कैसे ठीक किया जाता है? उत्तर: हाइपरोपिया (दूरदर्शिता) एक अपवर्तन दोष है जहाँ आँख पास की वस्तुओं को रेटिना पर तीक्ष्णता से केंद्रित नहीं कर सकती है। आँख का लेंस बहुत कमजोर है या नेत्रगोलक बहुत छोटा है। इसे उत्तल लेंस (सकारात्मक शक्ति) का उपयोग करके ठीक किया जाता है जो प्रकाश किरणों को अभिसरित करता है ताकि प्रतिबिंब को रेटिना पर लाया जा सके। **प्र5. समझाइए कि प्रिज्म सफेद प्रकाश को सात रंगों में विचलित क्यों करता है।** उत्तर: सफेद प्रकाश सात रंगों का मिश्रण है जिनकी तरंग दैर्ध्य अलग-अलग होती है। जब प्रकाश एक प्रिज्म में प्रवेश करता है, तो प्रत्येक रंग (तरंग दैर्ध्य) थोड़े अलग कोण से अपवर्तित होता है—बैंगनी (सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य) सबसे अधिक झुकता है, लाल (सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य) सबसे कम झुकता है। यह विभेदकारी अपवर्तन रंगों को स्पेक्ट्रम (VIBGYOR) में फैलाता है।

3-अंक के प्रश्नों के लिए चरण-दर-चरण तर्क, गणना या विस्तृत आरेख की आवश्यकता होती है। यहाँ 4 प्रतिनिधि प्रश्न हैं: **प्र1. एक वस्तु 10 सेमी फोकस दूरी वाले अवतल दर्पण के सामने 15 सेमी पर रखी जाती है। प्रतिबिंब की स्थिति, प्रकृति और आवर्धन की गणना कीजिए।** हल: दर्पण सूत्र का उपयोग करके: 1/f = 1/u + 1/v दिया गया है: f = −10 सेमी (अवतल), u = −15 सेमी (वस्तु दूरी, चिन्ह परिपाटी से ऋणात्मक) 1/(−10) = 1/(−15) + 1/v −1/10 = −1/15 + 1/v 1/v = −1/10 + 1/15 = (−3 + 2)/30 = −1/30 v = −30 सेमी प्रतिबिंब स्थिति: दर्पण के सामने 30 सेमी (वास्तविक प्रतिबिंब) आवर्धन: m = −v/u = −(−30)/(−15) = −2 प्रकृति: वास्तविक, उल्टा, आवर्धित, दर्पण से 30 सेमी की दूरी पर स्थित। **प्र2. एक छात्र को आँख से 25 सेमी की दूरी पर रखी गई किताबें पढ़ने में कठिनाई होती है लेकिन दूर की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से देख सकता है। दोष का निदान कीजिए और सुधार के लिए आवश्यक लेंस के प्रकार का सुझाव दीजिए।** उत्तर: दोष: मायोपिया (निकटदर्शिता) — छात्र पास की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से नहीं देख सकता है लेकिन दूर की दृष्टि सामान्य है। कारण: नेत्रगोलक बहुत लंबा है या कॉर्निया बहुत घुमावदार है, इसलिए पास की वस्तुओं का प्रतिबिंब रेटिना के सामने बनता है। सुधार: एक अवतल लेंस (ऋणात्मक शक्ति) प्रकाश किरणों को विचलित करता है ताकि प्रतिबिंब पीछे की ओर रेटिना पर स्थानांतरित हो जाए, निकट दृष्टि को स्पष्ट करने के लिए। **प्र3. दो दर्पण 60° के कोण पर रखे गए हैं। वस्तु के कितने प्रतिबिंब बनेंगे? सूत्र और गणना दिखाइए।** हल: दो दर्पणों द्वारा बने प्रतिबिंबों की संख्या के लिए सूत्र जो कोण θ पर हैं: N = (360°/θ) − 1 (जब 360°/θ सम है) या N = 360°/θ (जब 360°/θ विषम है) यहाँ, θ = 60° 360°/60° = 6 (सम संख्या) N = 6 − 1 = 5 प्रतिबिंब उत्तर: पाँच प्रतिबिंब बनते हैं। **प्र4. एक किरण आरेख के साथ समझाइए कि अवतल दर्पण कैसे (a) वास्तविक प्रतिबिंब और (b) आभासी प्रतिबिंब बना सकता है। प्रत्येक स्थिति में वस्तु की स्थिति बताइए।** उत्तर: (a) वास्तविक प्रतिबिंब: जब वस्तु फोकस बिंदु से परे रखी जाती है (u > f), अवतल दर्पण प्रकाश किरणों को अभिसरित करता है ताकि दर्पण के सामने एक वास्तविक, उल्टा, आवर्धित या छोटा प्रतिबिंब बने। किरण आरेख C (वक्रता के केंद्र) से परे रखी वस्तु दिखाता है, दर्पण के सामने अभिसारी किरणें। (b) आभासी प्रतिबिंब: जब वस्तु ध्रुव और फोकस बिंदु के बीच रखी जाती है (0 < u < f), अवतल दर्पण किरणों को विचलित करता दिखता है, दर्पण के पीछे एक आभासी, सीधा, आवर्धित प्रतिबिंब बनाता है। किरण आरेख P और F के बीच रखी वस्तु दिखाता है, परावर्तित किरणें विचलित होती हैं लेकिन दर्पण के पीछे मिलती दिखती हैं।

5-अंक के प्रश्न कई अवधारणाओं को एकीकृत करते हैं, विस्तृत व्याख्या की आवश्यकता होती है, और कभी-कभी दो या तीन विषयों को जोड़ते हैं। यहाँ 3 व्यापक प्रश्न हैं: **प्र1. मानव आँख की संरचना और कार्यों की व्याख्या कीजिए। आँख प्रकाश को रेटिना पर केंद्रित करने के लिए कैसे फोकस करती है?** उत्तर: मानव आँख की संरचना: 1. कॉर्निया: पारदर्शी सामने की आवरण जो प्रकाश को अपवर्तित करता है और लगभग 75% फोकसिंग शक्ति प्रदान करता है। 2. जलीय आर्द्रता: तरल से भरा कक्ष जो आँख का आकार और दबाव बनाए रखता है। 3. परितारिका: रंगीन पेशीय डायाफ्राम जो पुतली का आकार नियंत्रित करता है ताकि प्रकाश प्रवेश को नियंत्रित किया जा सके। 4. पुतली: परितारिका में खुलना जिसके माध्यम से प्रकाश प्रवेश करता है। 5. लेंस: द्वि-उत्तल पारदर्शी संरचना (40° फोकसिंग शक्ति) जो फोकस को बारीकी से समायोजित करता है। 6. काचीय आर्द्रता: जेल जैसा पदार्थ जो नेत्रगोलक को भरता है, आकार को बनाए रखता है। 7. रेटिना: प्रकाश-संवेदनशील ऊतक जो आँख की पिछली परत में अस्तर होता है, रॉड और शंकु कोशिकाएँ होती हैं। 8. दृक तंत्रिका: रेटिना से दृश्य संकेतों को मस्तिष्क तक पहुँचाता है। 9. अंधबिंदु: दृक तंत्रिका और रेटिना का संयोजन (कोई प्रकाश ग्राहक नहीं)। आँख प्रकाश को कैसे फोकस करती है: जब किसी वस्तु से प्रकाश आँख में प्रवेश करता है, तो यह कॉर्निया और लेंस पर अपवर्तित (झुक) जाता है। कॉर्निया अधिकतर अपवर्तन करता है (लगभग 70%); लेंस समायोजन नामक बारीक समायोजन प्रदान करता है। जब दूर की वस्तुओं को देखते हुए, सिलिअरी माँसपेशियाँ शिथिल हो जाती हैं, लेंस सपाट हो जाता है, और फोकस दूरी बढ़ जाती है। जब पास की वस्तुओं को देखते हुए, सिलिअरी माँसपेशियाँ संकुचित होती हैं, लेंस मोटा हो जाता है (अधिक उत्तल), और फोकस दूरी कम हो जाती है। यह परिवर्तनशील फोकसिंग विभिन्न दूरी की वस्तुओं के तीक्ष्ण प्रतिबिंबों को रेटिना पर बनाने की अनुमति देता है। रेटिना प्रकाश ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है, जो दृक तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क के दृश्य प्रांतस्थल तक पहुँचते हैं, दृष्टि की धारणा बनाते हैं। **प्र2. विचलन की घटना का वर्णन कीजिए। समझाइए कि बैंगनी प्रकाश प्रिज्म से गुजरते समय लाल प्रकाश की तुलना में अधिक झुकता क्यों है। विचलन पैटर्न (VIBGYOR) क्या है?** उत्तर: विचलन एक अपवर्तक माध्यम जैसे प्रिज्म से गुजरते समय सफेद प्रकाश को अपने घटक रंगों में विभाजित करना है। लाल की तुलना में बैंगनी अधिक क्यों झुकता है: प्रकाश में तरंग गुण होते हैं; विभिन्न रंगों की तरंग दैर्ध्य अलग-अलग होती है। बैंगनी की सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य है (≈380 nm), लाल की सबसे लंबी है (≈700 nm)। माध्यम (जैसे कांच) का अपवर्तनांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है—छोटी तरंग दैर्ध्य उच्च अपवर्तनांक का अनुभव करती है और इस प्रकार अधिक अपवर्तित होती है। Snell के नियम का उपयोग करके, sin(i)/sin(r) = n, जहाँ n अपवर्तनांक है। बैंगनी के लिए, n अधिक है, इसलिए sin(r) छोटा है, कोण r को छोटा बनाता है—बैंगनी सामान्य की ओर अधिक झुकता है। लाल के लिए, n कम है, इसलिए कोण r बड़ा है—लाल कम झुकता है। विचलन पैटर्न (VIBGYOR): जब सफेद प्रकाश प्रिज्म से बाहर निकलता है, तो रंग बढ़ती तरंग दैर्ध्य के क्रम में अलग हो जाते हैं: बैंगनी (380–420 nm) — सबसे अधिक झुकता है नीला (420–450 nm) नीला (450–495 nm) हरा (495–570 nm) पीला (570–590 nm) नारंगी (590–620 nm) लाल (620–750 nm) — सबसे कम झुकता है यह क्रम तब देखा जाता है जब प्रकाश प्रिज्म से विचलित होता है या बारिश की बूँदों में इंद्रधनुष बनता है। **प्र3. एक व्यक्ति को मायोपिया है। उसका निकट बिंदु आँख से 10 सेमी पर है और दूर बिंदु 25 सेमी पर है। दोष को समझाइए, आवश्यक सुधारात्मक लेंस की शक्ति की गणना कीजिए, और सुधारी गई दृष्टि का वर्णन कीजिए।** उत्तर: मायोपिया (निकटदर्शिता): मायोपिया एक अपवर्तन त्रुटि है जहाँ आँख दूर की वस्तुओं को स्पष्ट रूप से नहीं देख सकती है लेकिन पास की वस्तुओं को देख सकती है। दूर बिंदु (जहाँ आँख बिना तनाव के फोकस कर सकती है) अनंत से कम है (सामान्य ∞ है)—यहाँ यह 25 सेमी है। निकट बिंदु (सबसे करीब की वस्तु जिसे आँख फोकस कर सकती है) 10 सेमी है (सामान्य ~25 सेमी),

**केस-स्टडी प्रश्न:** कैलिडोस्कोप एक सुंदर प्रकाशीय यंत्र है जो बहुविध परावर्तन का उपयोग करके रंगीन सममित पैटर्न बनाता है। तीन समतल दर्पण एक त्रिकोणीय ट्यूब में व्यवस्थित होते हैं, प्रत्येक आसन्न दर्पण से 60° के कोण पर झुका होता है। ट्यूब के अंत में रंगीन कांच या कागज का एक टुकड़ा रखा जाता है। जब प्रकाश प्रवेश करता है और दर्पणों के बीच कई बार परावर्तित होता है, तो आंख को एक शानदार मंडल जैसा पैटर्न दिखाई देता है। **प्र. (a) कैलिडोस्कोप में देखते समय एक पर्यवेक्षक रंगीन वस्तु की कितनी प्रतिबिंब देखेगा? (b) समझाइए कि पैटर्न सममित क्यों दिखाई देता है। (c) यदि दोनों दर्पणों के बीच का कोण 45° में बदल दिया जाए, तो कितनी प्रतिबिंबें बनेंगी? (d) कैलिडोस्कोप में प्रतिबिंब निर्माण को कौन-सा प्रकाशीय सिद्धांत नियंत्रित करता है?** **चरण-दर-चरण तर्क के साथ समाधान:** **(a) 60° कोण पर प्रतिबिंबों की संख्या:** कैलिडोस्कोप में तीन दर्पण जो एक-दूसरे से 60° पर व्यवस्थित हैं, प्रत्येक जोड़ी सूत्र के अनुसार प्रतिबिंबें बनाती है: N = (360°/θ) − 1 θ = 60° के लिए: N = (360°/60°) − 1 = 6 − 1 = 5 प्रतिबिंबें प्रति दर्पण जोड़ी हालांकि, तीन दर्पणों की सममित त्रिकोणीय व्यवस्था में 60° पर, वस्तु और इसकी कई परावर्तन सममित रूप से एक पैटर्न बनाते हैं। कुल देखने योग्य पैटर्न दिखाता है: 1 मूल वस्तु + कई परावर्तित प्रतिबिंबें सममित रूप से व्यवस्थित = **6-गुना सममितता (6 समान पैटर्न सेक्टर)** जैसा पर्यवेक्षक देखता है। **(b) सममितता की व्याख्या:** पैटर्न सममित दिखाई देता है क्योंकि: - प्रत्येक दर्पण एक निश्चित कोण (60°) पर दर्पण प्रतिबिंब बनाता है। - प्रकाश तीन दर्पणों के बीच एक बंद त्रिकोणीय पथ में उछलता है। - परावर्तन के नियम के कारण (आपतन कोण = परावर्तन कोण), प्रत्येक उछाल कोणीय संबंधों को संरक्षित करता है। - तीन 60° कोण सुनिश्चित करते हैं कि पूर्ण 360° वृत्त छह समान सेक्टरों में विभाजित हो, प्रत्येक में वस्तु और इसकी प्रतिबिंबों की समान व्यवस्था हो। - 60° की घूर्णी सममितता (या 6-गुना सममितता) ज्यामिति से स्वाभाविक रूप से परिणत होती है। **(c) 45° कोण पर प्रतिबिंबें:** N = (360°/θ) − 1 का उपयोग करके: θ = 45° के लिए: N = (360°/45°) − 1 = 8 − 1 = **7 प्रतिबिंबें** (मूल के अतिरिक्त, 8-गुना सममितता बनाते हुए)। **(d) प्रकाशीय सिद्धांत:** कैलिडोस्कोप **परावर्तन के नियम** पर काम करता है: प्रकाश की प्रत्येक किरण एक समतल दर्पण से इस तरह परावर्तित होती है कि आपतन कोण परावर्तन कोण के बराबर हो, दोनों सामान्य से मापे जाते हैं। दर्पणों के बीच बहुविध परावर्तन प्रकाश को एक बंद पथ में उछालने का कारण बनता है, आभासी प्रतिबिंबें बनाता है जो पूरी ट्यूब को एक दोहराए जाने वाले पैटर्न से भरा प्रतीत करती हैं। मानव आंख इसे एक एकीकृत, अनंत विस्तारित सममित डिजाइन के रूप में समझती है हालांकि यह एक सीमित रंगीन वस्तु और तीन दर्पणों से परिणत होता है।

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