ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ
ମୁଖ୍ୟ ଧାରଣା ଏବଂ ସୂତ୍ରଗୁଡ଼ିକ
| # | ଧାରଣା | ସଂକ୍ଷିପ୍ତ ବ୍ୟାଖ୍ୟା |
|---|---|---|
| 1 | ପ୍ରତିଫଳନ ନିୟମ | θᵢ = θᵣ (ଆପତନ କୋଣ = ପ୍ରତିଫଳନ କୋଣ) |
| 2 | ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ | n = c/v = sin i/sin r (ବେଗ ଅନୁପାତ ଏବଂ ସ୍ନେଲ୍ଙ୍କ ନିୟମ) |
| 3 | ଦର୍ପଣ ସୂତ୍ର | 1/f = 1/v + 1/u (f = ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ, u = ବସ୍ତୁ, v = ପ୍ରତିବିମ୍ବ) |
| 4 | ଲେନ୍ସ ସୂତ୍ର | 1/f = 1/v - 1/u (ଚିହ୍ନ ନିୟମ: ବାସ୍ତବ = ଧନାତ୍ମକ) |
| 5 | ଲେନ୍ସର କ୍ଷମତା | P = 1/f (ଡାଇଓପ୍ଟରରେ, f ମିଟରରେ) |
| 6 | ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ପ୍ରତିଫଳନ | ଘଟେ ଯେତେବେଳେ n₁ > n₂ ଏବଂ θ > θc = sin⁻¹(n₂/n₁) |
| 7 | ଆବର୍ଦ୍ଧନ | m = h’/h = -v/u (ଋଣାତ୍ମକ = ଓଲଟା ପ୍ରତିବିମ୍ବ) |
10 ଅଭ୍ୟାସ ବହୁବିକଳ୍ପୀୟ ପ୍ରଶ୍ନ
Q1. ଏକ ଟ୍ରେନ୍ ହେଡ଼ଲାଇଟ୍ ସମାନ୍ତରାଳ ଆଲୋକ ରଶ୍ମି ସୃଷ୍ଟି କରେ। କେଉଁ ଦର୍ପଣ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ? A) ଅବତଳ B) ଉତ୍ତଳ C) ସମତଳ D) ସିଲିଣ୍ଡ୍ରିକାଲ୍
ଉତ୍ତର: A) ଅବତଳ
ସମାଧାନ: ଯେତେବେଳେ ବସ୍ତୁକୁ ଅବତଳ ଦର୍ପଣର ଫୋକସ୍ (f) ରେ ରଖାଯାଏ, ପ୍ରତିଫଳିତ ରଶ୍ମି ସମାନ୍ତରାଳ ହୋଇଯାଏ। ଟ୍ରେନ୍ ହେଡ଼ଲାଇଟ୍ ଏହି ନୀତି ବ୍ୟବହାର କରେ।
ଶର୍ଟକଟ୍: “ହେଡ଼ଲାଇଟ୍ ପାଇଁ ସମାନ୍ତରାଳ ରଶ୍ମି ଦରକାର → ଫୋକସ୍ ରେ ଅବତଳ ଦର୍ପଣ”
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ଦର୍ପଣର ପ୍ରୟୋଗ
Q2. କାଚରେ (n=1.5) ଆଲୋକର ବେଗ ×10⁸ m/s: A) 3.0 B) 2.0 C) 1.5 D) 4.5
ଉତ୍ତର: B) 2.0
ସମାଧାନ: v = c/n = (3×10⁸)/1.5 = 2×10⁸ m/s
ଶର୍ଟକଟ୍: ସାନ୍ଦ୍ର ମାଧ୍ୟମରେ ବେଗ ହ୍ରାସ ପାଏ → n ଦ୍ୱାରା ଭାଗ କରନ୍ତୁ
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ
Q3. ଏକ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ଦର୍ପଣ ସିଧା ପ୍ରତିବିମ୍ବ 2m ଦର୍ପଣ ପଛରେ ସୃଷ୍ଟି କରେ। ବସ୍ତୁ ଦୂରତା ହେଉଛି: A) 1m B) 2m C) 4m D) 0.5m
ଉତ୍ତର: B) 2m
ସମାଧାନ: ସମତଳ ଦର୍ପଣ: ପ୍ରତିବିମ୍ବ ଦୂରତା = ବସ୍ତୁ ଦୂରତା
ଶର୍ଟକଟ୍: ସମତଳ ଦର୍ପଣ → ପ୍ରତିବିମ୍ବ ଦୂରତା = ବସ୍ତୁ ଦୂରତା
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ସମତଳ ଦର୍ପଣର ଗୁଣ
Q4. ରେଳବାଇ ସିଗନାଲ୍ ଲେନ୍ସର କ୍ଷମତା +5D ଅଟେ। ଏହାର ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ ହେଉଛି: A) 5cm B) 20cm C) 50cm D) 2cm
ଉତ୍ତର: B) 20cm
ସମାଧାନ: f = 1/P = 1/5 = 0.2m = 20cm
ଶର୍ଟକଟ୍: f(cm) = 100/P(D)
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ଲେନ୍ସର କ୍ଷମତା
Q5. କାଚ-ଜଳ ଅନ୍ତରପୃଷ୍ଠ ପାଇଁ ସୀମାନ୍ତ କୋଣ (n_glass=1.5, n_water=1.33): A) 62.5° B) 48.6° C) 41.8° D) 30.2°
ଉତ୍ତର: A) 62.5°
ସମାଧାନ: θc = sin⁻¹(n₂/n₁) = sin⁻¹(1.33/1.5) = sin⁻¹(0.887) = 62.5°
ଶର୍ଟକଟ୍: θc = sin⁻¹(ବିରଳ/ସାନ୍ଦ୍ର)
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ପ୍ରତିଫଳନ
Q6. ଏକ 6m ଉଚ୍ଚ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଖୁଣ୍ଟ 3m ଛାୟା ସୃଷ୍ଟି କରେ। ଯଦି ଷ୍ଟେସନ୍ ବିଲ୍ଡିଂର ଛାୟା 24m ଅଟେ, ତାହାର ଉଚ୍ଚତା ହେଉଛି: A) 12m B) 48m C) 36m D) 24m
ଉତ୍ତର: B) 48m
ସମାଧାନ: ସମରୂପ ତ୍ରିଭୁଜ ବ୍ୟବହାର କରି: h₁/h₂ = s₁/s₂ → 6/h = 3/24 → h = 48m
ଶର୍ଟକଟ୍: ଉଚ୍ଚତା ∝ ଛାୟା ଦୈର୍ଘ୍ୟ (ସମାନ ସମୟ)
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ଛାୟା ଗଠନ ଏବଂ ସମରୂପ ତ୍ରିଭୁଜ
Q7. ଉତ୍ତଳ ଦର୍ପଣ (f=20cm) 10cm ରେ ପ୍ରତିବିମ୍ବ ଦେଖାଏ ଯେତେବେଳେ ବସ୍ତୁ ଅଛି: A) 30cm B) 20cm C) 15cm D) 10cm
ଉତ୍ତର: B) 20cm
ସମାଧାନ: 1/f = 1/v + 1/u ବ୍ୟବହାର କରି f=+20cm, v=+10cm ସହିତ → 1/20 = 1/10 + 1/u → u = -20cm
ଶର୍ଟକଟ୍: ଉତ୍ତଳ ଦର୍ପଣ: ଆଭାସୀ ପ୍ରତିବିମ୍ବ ସର୍ବଦା ବସ୍ତୁ ଠାରୁ ନିକଟତର
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ଦର୍ପଣ ସୂତ୍ର
Q8. ଦୁଇଟି ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ଆଲୋକ 60m ଦୂରରେ ଅଛି ଏବଂ ଟେଲିସ୍କୋପ୍ ଦ୍ୱାରା ଦେଖିବା ସମୟରେ 0.01° କୋଣୀୟ ବିଭେଦନ ସହିତ ମିଶ୍ରିତ ଦେଖାଯାଏ। ସର୍ବାଧିକ ଦୃଶ୍ୟ ଦୂରତା ହେଉଛି: A) 34.4km B) 3.44km C) 344m D) 344km
ଉତ୍ତର: A) 34.4km
ସମାଧାନ: d = s/θ = 60/(0.01×π/180) = 60×180×7/22 = 34,363m ≈ 34.4km
ଶର୍ଟକଟ୍: d(km) ≈ s(m)/θ(degrees)×57.3
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - କୋଣୀୟ ବିଭେଦନ
Q9. ଏକ ଟ୍ରେନ୍ 440Hz ଶିଳ୍ପ ତଳେ ଗତି କରେ। ଯଦି 400Hz ଭାବରେ ଶୁଣାଯାଏ, ଟ୍ରେନ୍ ବେଗ ହେଉଛି (ଧ୍ୱନି ବେଗ=340m/s): A) 34m/s B) 30.9m/s C) 27.6m/s D) 25m/s
ଉତ୍ତର: B) 30.9m/s
ସମାଧାନ: f’ = f(v-v₀)/v → 400 = 440(340-v)/340 → v = 340(1-400/440) = 30.9m/s
ଶର୍ଟକଟ୍: Δf/f ≈ v_train/v_sound (v«v_sound ପାଇଁ)
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ଡପ୍ଲର୍ ପ୍ରଭାବ
Q10. ଗରମ ଦିନରେ ରେଳଲାଇନ୍ ଝଲମଲ ଦେଖାଯାଏ କାରଣ: A) ବିଚ୍ଛୁରଣ B) ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରତିଫଳନ C) ପ୍ରତିସରଣ D) ବାଧା
ଉତ୍ତର: C) ପ୍ରତିସରଣ
ସମାଧାନ: ଗରମ ବାୟୁ ସ୍ତରର ବିଭିନ୍ନ ସାନ୍ଦ୍ରତା → ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ → ଆଲୋକ ଭିନ୍ନ ଭାବରେ ବଙ୍କେଇଯାଏ
ଶର୍ଟକଟ୍: “ଝଲମଲ = ବାୟୁ ସ୍ତର = ପ୍ରତିସରଣ”
ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ - ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ପ୍ରତିସରଣ
5 ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ବର୍ଷର ପ୍ରଶ୍ନ
PYQ 1. ଏକ ଲେନ୍ସର କ୍ଷମତା -2.5D ଅଟେ। ଲେନ୍ସଟି ହେଉଛି: [RRB NTPC 2021 CBT-1]
ଉତ୍ତର: B) -40cm ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ ବିଶିଷ୍ଟ ଅବତଳ ଲେନ୍ସ
ସମାଧାନ: P = 1/f → f = 1/(-2.5) = -0.4m = -40cm. ଋଣାତ୍ମକ ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ = ଅବତଳ ଲେନ୍ସ
ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଋଣାତ୍ମକ କ୍ଷମତା ସର୍ବଦା ଅବତଳ/ଅପସାରକ ଲେନ୍ସକୁ ସୂଚାଏ
PYQ 2. ଏକ ଅବତଳ ଦର୍ପଣ ବସ୍ତୁର ଦୁଇଗୁଣ ଆକାରର ବାସ୍ତବ ପ୍ରତିବିମ୍ବ ସୃଷ୍ଟି କରେ। ଯଦି ବସ୍ତୁ 15cm ରେ ଅଛି, ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ ହେଉଛି: [RRB Group D 2022]
ଉତ୍ତର: C) 10cm
ସମାଧାନ: m = -2 (ବାସ୍ତବ = ଋଣାତ୍ମକ), v = -2u = -30cm. 1/f = 1/v + 1/u = 1/(-30) + 1/(-15) = -3/30 → f = -10cm ବ୍ୟବହାର କରି
ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଚିହ୍ନ ନିୟମ ମନେରଖନ୍ତୁ: ବାସ୍ତବ ପ୍ରତିବିମ୍ବର ଋଣାତ୍ମକ ଆବର୍ଦ୍ଧନ ଥାଏ
PYQ 3. ହୀରା (n=2.42) ପାଇଁ ସୀମାନ୍ତ କୋଣ ପ୍ରାୟ: [RRB ALP 2018]
ଉତ୍ତର: B) 24.4°
ସମାଧାନ: θc = sin⁻¹(1/2.42) = sin⁻¹(0.413) = 24.4°
ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ → ନିମ୍ନ ସୀମାନ୍ତ କୋଣ → ଅଧିକ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ ରତ୍ନ
PYQ 4. ଏକ ଲୋକୋମୋଟିଭ୍ ହେଡ଼ଲାଇଟ୍ 10cm ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ ବିଶିଷ୍ଟ ଦର୍ପଣ ବ୍ୟବହାର କରେ। ସମାନ୍ତରାଳ ରଶ୍ମି ପାଇଁ ବଲ୍ବକୁ କେଉଁଠାରେ ରଖାଯିବା ଉଚିତ୍? [RRB JE 2019]
ଉତ୍ତର: A) ଫୋକସ୍ ରେ (10cm)
ସମାଧାନ: ସମାନ୍ତରାଳ ପ୍ରତିଫଳିତ ରଶ୍ମି ପାଇଁ, ବସ୍ତୁକୁ ଅବତଳ ଦର୍ପଣର ଫୋକସ୍ ରେ ରଖନ୍ତୁ
ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ପ୍ରୟୋଗ: ହେଡ଼ଲାଇଟ୍, ସର୍ଚ୍ଲାଇଟ୍, ଟର୍ଚ୍ଚ → ବସ୍ତୁ ଫୋକସ୍ ରେ
PYQ 5. ଜଳ ସପେକ୍ଷରେ କାଚର ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ ହେଉଛି: [RPF SI 2019]
ଉତ୍ତର: C) 1.5/1.33 = 1.13
ସମାଧାନ: n_glass/water = n_glass/n_water = 1.5/1.33 = 1.13
ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଆପେକ୍ଷିକ ପ୍ରତିସରଣାଙ୍କ = n₁/n₂
ଦ୍ରୁତ ଟ୍ରିକ୍ ଏବଂ ଶର୍ଟକଟ୍
| ପରିସ୍ଥିତି | ଶର୍ଟକଟ୍ | ଉଦାହରଣ |
|---|---|---|
| ପ୍ରତିବିମ୍ବର ପ୍ରକୃତି ଖୋଜିବା | “REAL VS” - ବାସ୍ତବ ପ୍ରତିବିମ୍ବ: ଆଭାସୀ ଯେତେବେଳେ ବସ୍ତୁ ଦର୍ପଣ ପାଇଁ ଫୋକସ୍ ଭିତରେ, ଆଭାସୀ ଯେତେବେଳେ ବସ୍ତୁ ଲେନ୍ସ ପାଇଁ ଫୋକସ୍ ଭିତରେ | ଉତ୍ତଳ ଦର୍ପଣ: ସର୍ବଦା ଆଭାସୀ। ଅବତଳ: ବାସ୍ତବ ଯଦି u>f, ଆଭାସୀ ଯଦି u<f |
| କ୍ଷମତାରୁ ଫୋକସ୍ ଦୈର୍ଘ୍ୟ | f(cm) = 100/P(D) | P = +4D → f = 25cm |
| ସୀମାନ୍ତ କୋଣ ସ୍ମୃତି | “ଉଚ୍ଚ n → ନିମ୍ନ θc” | ହୀରା (n=2.4) → θc≈24°, ଜଳ (n=1.33) → θc≈49° |
| ଆବର୍ଦ୍ଧନ ଚିହ୍ନ | “ବାସ୍ତବ ଋଣାତ୍ମକ, ଆଭାସୀ ଧନାତ୍ମକ” | m = -2 → ବାସ୍ତବ, ଓଲଟା, 2× ଆକାର |
| ଦର୍ପଣ/ଲେନ୍ସ ପ୍ରୟୋଗ | “CCTV - C=ଅବତଳ, V=ଯାନ ହେଡ଼ଲାଇଟ୍, T=ଟେଲିସ୍କୋପ୍, V=ଶୁକ୍ର” | ଉତ୍ତଳ: ରିଅର୍ ଭ୍ୟୁ, ଅବତଳ: ଶେଭିଂ, ଦନ୍ତ ଚିକିତ୍ସକ |
ସାଧାରଣ ଭୁଲ୍ ଯାହା ଦେବାକୁ ନାହିଁ
| ଭୁଲ୍ | କାହିଁକି ଛାତ୍ରମାନେ ଏହା କରନ୍ତି | ସଠିକ୍ ଉପାୟ |
|---|---|---|
| ଚିହ୍ନ ନିୟମ ତ୍ରୁଟି | ବାସ୍ତବ/ଆଭାସୀ ଦିଗକୁ ଦ୍ୱନ୍ଦ୍ୱ କରିବା | ସର୍ବଦା ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ: ଆଲୋକ → +ve, ବାସ୍ତବ ପ୍ରତିବିମ୍ବ → -ve ଆବର୍ଦ୍ଧନ |
| n = c/v ଭୁଲିଯିବା | c/n ପରିବର୍ତ୍ତେ v = c×n ବ୍ୟବହାର କରିବା | ସାନ୍ଦ୍ର ମାଧ୍ୟମରେ ବେଗ ହ୍ରାସ ପାଏ → v = c/n |
| କୋଣୀୟ ବିଭେଦନ ଏକକ | ସୂତ୍ରରେ ଡିଗ୍ରୀକୁ ସିଧାସଳଖ ବ୍ୟବହାର କରିବା | ରେଡିଆନ୍ ରେ ରୂପାନ୍ତର କରନ୍ତୁ: θ(rad) = θ(°)×π/180 |
| ଦର୍ପଣ ବନାମ ଲେନ୍ସ ସୂତ୍ର | ଉଭୟ ପାଇଁ ସମାନ ସୂତ୍ର ବ୍ୟବହାର କରିବା | ଦର୍ପଣ: 1/f = 1/v + 1/u, ଲେନ୍ସ: 1/f = 1/v - 1/u |
| ସୀମାନ୍ତ କୋଣ ସର୍ତ୍ତ | n₁>n₂ ଆବଶ୍ୟକତା ଭୁଲିଯିବା | TIR କେବଳ ଘଟେ ଯେତେବେଳେ ସାନ୍ଦ୍ର→ବିରଳ ରେ θ>θc ହୁଏ |
ଦ୍ରୁତ ସମୀକ୍ଷା ଫ୍ଲାସ୍ କାର୍ଡ୍
| ସାମନା (ପ୍ରଶ୍ନ/ପଦ) | ପଛ (ଉତ୍ତର) |
|---|---|
| ସ୍ନେଲ୍ଙ୍କ ନିୟମ | n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ |
| ଲେନ୍ସ ନିର୍ମାତା ସୂତ୍ର | 1/f = (n-1)(1/R₁ - 1/R₂) |
| କ୍ଷମତା ଏକକ | ଡାଇଓପ୍ଟର (D) = m⁻¹ |
| ସମୁଦାୟ ଆବର୍ଦ୍ଧନ | m_total = m₁ × m₂ × m₃… |
| ପ୍ରିଜ୍ମ ସୂତ୍ର | δ = (n-1)A (କ୍ଷୁଦ୍ର A ପାଇଁ) |
| ଇନ୍ଧନେଇ ଗଠନ | ଜଳ ବିନ୍ଦୁରେ ବିକ୍ଷେପଣ + TIR |
| ଆଭାସୀ ଗଭୀରତା | ବାସ୍ତବ ଗଭୀରତା / n |
| ସୀମାନ୍ତ କୋଣ ସୂତ୍ର | θc = sin⁻¹(n₂/n₁) |
| ଦର୍ପଣ ଆବର୍ଦ୍ଧନ | m = -v/u = h’/h |
| କ୍ଷମତା ଅନୁଯାୟୀ ଲେନ୍ସ ପ୍ରକାର | +ve = ସଂଗ୍ରାହକ, -ve = ଅପସାରକ |
ବିଷୟ ସଂଯୋଗ
ସିଧାସଳଖ ସଂଯୋଗ:
- ତରଙ୍ଗ: ଆଲୋକ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ତରଙ୍ଗ ଭାବରେ (c = fλ)
- ମାପ: ଭର୍ନିୟର୍ କ୍ୟାଲିପର୍ସ୍ ଲେନ୍ସ ମୋଟେଇ ମାପେ
- ତାପ: ଟ୍ରେନ୍ ଇଞ୍ଜିନ୍ରୁ ଇନ୍ଫ୍ରାରେଡ୍ ବିକିରଣ
ମିଶ୍ରିତ ପ୍ରଶ୍ନ:
- ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ + ଗତି: ଗତିଶୀଳ ଟ୍ରେନ୍ ସହିତ ଡପ୍ଲର୍ ପ୍ରଭାବ
- ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ + ଶକ୍ତି: ସୌର ପ୍ୟାନେଲ୍ ଫୋଟୋଭୋଲ୍ଟେଇକ୍ ପ୍ରଭାବ ବ୍ୟବହାର କରେ
- ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ + ବିଦ୍ୟୁତ୍: ରେଳ ସିଗନାଲିଂରେ LED ସିଗନାଲ୍
ଆଧାର:
- ଆଧୁନିକ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ: ଫୋଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରଭାବ, ଲେଜର୍
- ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ: ସଞ୍ଚାରରେ ଆପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର୍
- ଫଟୋଗ୍ରାଫି: ସର୍ଭେଲାନ୍ସ ପାଇଁ କ୍ୟାମେରା ଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନ
BETA
