இயற்பியல் ஒளியியல்
முக்கிய கருத்துக்கள் & சூத்திரங்கள்
| # | கருத்து | விரைவு விளக்கம் |
|---|---|---|
| 1 | எதிரொளிப்பு விதி | θᵢ = θᵣ (படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம்) |
| 2 | ஒளிவிலகல் எண் | n = c/v = sin i/sin r (வேக விகிதம் & ஸ்னெல் விதி) |
| 3 | கண்ணாடி சூத்திரம் | 1/f = 1/v + 1/u (f = குவிய நீளம், u = பொருள், v = பிம்பம்) |
| 4 | வில்லை சூத்திரம் | 1/f = 1/v - 1/u (குறி மரபு: மெய் = நேர்மம்) |
| 5 | வில்லையின் திறன் | P = 1/f (டையாப்டர்களில், f மீட்டர்களில்) |
| 6 | முழு அக எதிரொளிப்பு | n₁ > n₂ மற்றும் θ > θc = sin⁻¹(n₂/n₁) ஆக இருக்கும்போது நிகழும் |
| 7 | உருப்பெருக்கம் | m = h’/h = -v/u (எதிர்மம் = தலைகீழான பிம்பம்) |
10 பயிற்சி பலதேர்வு கேள்விகள்
Q1. ஒரு ரயில் முகப்பு விளக்கு இணை ஒளிக்கற்றையை உருவாக்குகிறது. எந்த கண்ணாடி பயன்படுத்தப்படுகிறது? A) குழி B) குவி C) தள D) உருளை
விடை: A) குழி
தீர்வு: பொருள் குழி கண்ணாடியின் குவியத்தில் (f) வைக்கப்படும் போது, எதிரொளிக்கப்பட்ட கதிர்கள் இணையாக மாறும். ரயில் முகப்பு விளக்குகள் இந்தக் கொள்கையைப் பயன்படுத்துகின்றன.
குறுக்குவழி: “முகப்பு விளக்குகளுக்கு இணை கற்றைகள் தேவை → குவியத்தில் குழி கண்ணாடி”
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - கண்ணாடி பயன்பாடுகள்
Q2. கண்ணாடியில் ஒளியின் வேகம் (n=1.5) ×10⁸ மீ/வி: A) 3.0 B) 2.0 C) 1.5 D) 4.5
விடை: B) 2.0
தீர்வு: v = c/n = (3×10⁸)/1.5 = 2×10⁸ மீ/வி
குறுக்குவழி: அடர்த்தியான ஊடகத்தில் வேகம் குறைகிறது → n ஆல் வகுக்கவும்
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - ஒளிவிலகல் எண்
Q3. ஒரு நடைமேடை கண்ணாடி நிமிர்ந்த பிம்பத்தை கண்ணாடிக்கு பின்னால் 2மீ இல் உருவாக்குகிறது. பொருளின் தொலைவு: A) 1மீ B) 2மீ C) 4மீ D) 0.5மீ
விடை: B) 2மீ
தீர்வு: தள கண்ணாடி: பிம்பத் தொலைவு = பொருளின் தொலைவு
குறுக்குவழி: தள கண்ணாடி → பிம்பத் தொலைவு = பொருளின் தொலைவு
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - தள கண்ணாடி பண்புகள்
Q4. இரயில்வே சமிக்ஞை வில்லையின் திறன் +5D. அதன் குவிய நீளம்: A) 5செமீ B) 20செமீ C) 50செமீ D) 2செமீ
விடை: B) 20செமீ
தீர்வு: f = 1/P = 1/5 = 0.2மீ = 20செமீ
குறுக்குவழி: f(செமீ) = 100/P(D)
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - வில்லையின் திறன்
Q5. கண்ணாடி-நீர் இடைமுகத்திற்கான மாறுநிலைக் கோணம் (n_glass=1.5, n_water=1.33): A) 62.5° B) 48.6° C) 41.8° D) 30.2°
விடை: A) 62.5°
தீர்வு: θc = sin⁻¹(n₂/n₁) = sin⁻¹(1.33/1.5) = sin⁻¹(0.887) = 62.5°
குறுக்குவழி: θc = sin⁻¹(அரிதானது/அடர்த்தியானது)
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - முழு அக எதிரொளிப்பு
Q6. 6மீ உயரமுள்ள மின்கம்பம் 3மீ நிழலை உருவாக்குகிறது. நிலையக் கட்டிடத்தின் நிழல் 24மீ எனில், அதன் உயரம்: A) 12மீ B) 48மீ C) 36மீ D) 24மீ
விடை: B) 48மீ
தீர்வு: ஒத்த முக்கோணங்களைப் பயன்படுத்துதல்: h₁/h₂ = s₁/s₂ → 6/h = 3/24 → h = 48மீ
குறுக்குவழி: உயரம் ∝ நிழல் நீளம் (ஒரே நேரம்)
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - நிழல் உருவாக்கம் & ஒத்த முக்கோணங்கள்
Q7. குவி கண்ணாடி (f=20செமீ) பொருள் இருக்கும்போது 10செமீ இல் பிம்பத்தைக் காட்டுகிறது. பொருளின் தொலைவு: A) 30செமீ B) 20செமீ C) 15செமீ D) 10செமீ
விடை: B) 20செமீ
தீர்வு: 1/f = 1/v + 1/u ஐப் பயன்படுத்தி f=+20செமீ, v=+10செமீ → 1/20 = 1/10 + 1/u → u = -20செமீ
குறுக்குவழி: குவி கண்ணாடி: மெய்நிகர் பிம்பம் எப்போதும் பொருளை விட அருகில்
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - கண்ணாடி சூத்திரம்
Q8. 60மீ தொலைவில் உள்ள இரண்டு நடைமேடை விளக்குகள் 0.01° கோணத் தீர்மானம் உள்ள தொலைநோக்கி மூலம் பார்க்கும்போது இணைந்து தோன்றுகின்றன. அதிகபட்ச பார்வைத் தொலைவு: A) 34.4கிமீ B) 3.44கிமீ C) 344மீ D) 344கிமீ
விடை: A) 34.4கிமீ
தீர்வு: d = s/θ = 60/(0.01×π/180) = 60×180×7/22 = 34,363மீ ≈ 34.4கிமீ
குறுக்குவழி: d(கிமீ) ≈ s(மீ)/θ(டிகிரி)×57.3
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - கோணத் தீர்மானம்
Q9. ஒரு ரயில் 440Hz விசில் கீழ் செல்கிறது. 400Hz ஆகக் கேட்டால், ரயிலின் வேகம் (ஒலியின் வேகம்=340மீ/வி): A) 34மீ/வி B) 30.9மீ/வி C) 27.6மீ/வி D) 25மீ/வி
விடை: B) 30.9மீ/வி
தீர்வு: f’ = f(v-v₀)/v → 400 = 440(340-v)/340 → v = 340(1-400/440) = 30.9மீ/வி
குறுக்குவழி: Δf/f ≈ v_train/v_sound (v«v_sound க்கு)
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - டாப்ளர் விளைவு
Q10. வெப்பமான நாளில் இரயில் பாதை மினுமினுப்பாகத் தோன்றுவதற்குக் காரணம்: A) விளிம்பு விலகல் B) முழு எதிரொளிப்பு C) ஒளிவிலகல் D) குறுக்கீடு
விடை: C) ஒளிவிலகல்
தீர்வு: சூடான காற்று அடுக்குகள் மாறுபட்ட அடர்த்தியைக் கொண்டிருக்கின்றன → மாறுபட்ட ஒளிவிலகல் எண் → ஒளி வெவ்வேறு விதமாக வளைகிறது
குறுக்குவழி: “மினுமினுப்பு = காற்று அடுக்குகள் = ஒளிவிலகல்”
கருத்து: இயற்பியல் ஒளியியல் - வளிமண்டல ஒளிவிலகல்
5 முந்தைய ஆண்டு கேள்விகள்
PYQ 1. ஒரு வில்லையின் திறன் -2.5D. வில்லை: [RRB NTPC 2021 CBT-1]
விடை: B) குவிய நீளம் -40செமீ உள்ள குழிவு வில்லை
தீர்வு: P = 1/f → f = 1/(-2.5) = -0.4மீ = -40செமீ. எதிர்ம குவிய நீளம் = குழிவு வில்லை
தேர்வு உதவி: எதிர்ம திறன் எப்போதும் குழிவு/விரிவடையும் வில்லையைக் குறிக்கிறது
PYQ 2. ஒரு குழி கண்ணாடி பொருளின் இருமடங்கு அளவு மெய்ப்பிம்பத்தை உருவாக்குகிறது. பொருள் 15செமீ இல் இருந்தால், குவிய நீளம்: [RRB Group D 2022]
விடை: C) 10செமீ
தீர்வு: m = -2 (மெய் = எதிர்மம்), v = -2u = -30செமீ. 1/f = 1/v + 1/u = 1/(-30) + 1/(-15) = -3/30 → f = -10செமீ
தேர்வு உதவி: குறி மரபை நினைவில் கொள்ளுங்கள்: மெய்ப்பிம்பங்கள் எதிர்ம உருப்பெருக்கத்தைக் கொண்டிருக்கும்
PYQ 3. வைரத்திற்கான (n=2.42) மாறுநிலைக் கோணம் தோராயமாக: [RRB ALP 2018]
விடை: B) 24.4°
தீர்வு: θc = sin⁻¹(1/2.42) = sin⁻¹(0.413) = 24.4°
தேர்வு உதவி: உயர் ஒளிவிலகல் எண் → குறைந்த மாறுநிலைக் கோணம் → அதிக பிரகாசமான இரத்தினங்கள்
PYQ 4. ஒரு நகர்விசை முகப்பு விளக்கு 10செமீ குவிய நீளம் கொண்ட கண்ணாடியைப் பயன்படுத்துகிறது. இணை கற்றைக்கு விளக்கை எங்கு வைக்க வேண்டும்? [RRB JE 2019]
விடை: A) குவியத்தில் (10செமீ)
தீர்வு: இணை எதிரொளிக்கப்பட்ட கதிர்களுக்கு, பொருளை குழி கண்ணாடியின் குவியத்தில் வைக்கவும்
தேர்வு உதவி: பயன்பாடுகள்: முகப்பு விளக்குகள், தேடு விளக்குகள், டார்ச் → பொருள் குவியத்தில்
PYQ 5. நீரைப் பொறுத்து கண்ணாடியின் ஒளிவிலகல் எண்: [RPF SI 2019]
விடை: C) 1.5/1.33 = 1.13
தீர்வு: n_glass/water = n_glass/n_water = 1.5/1.33 = 1.13
தேர்வு உதவி: சார்பு ஒளிவிலகல் எண் = n₁/n₂
வேக தந்திரங்கள் & குறுக்குவழிகள்
| சூழ்நிலை | குறுக்குவழி | எடுத்துக்காட்டு |
|---|---|---|
| பிம்பத்தின் தன்மையைக் கண்டறிதல் | “REAL VS” - மெய்ப்பிம்பங்கள்: கண்ணாடிகளுக்கு குவியத்திற்குள் பொருள் இருக்கும்போது மெய்நிகர், வில்லைகளுக்கு குவியத்திற்குள் பொருள் இருக்கும்போது மெய்நிகர் | குவி கண்ணாடி: எப்போதும் மெய்நிகர். குழி: u>f எனில் மெய், u<f எனில் மெய்நிகர் |
| திறனிலிருந்து குவிய நீளம் | f(செமீ) = 100/P(D) | P = +4D → f = 25செமீ |
| மாறுநிலைக் கோண நினைவு | “உயர் n → குறைந்த θc” | வைரம் (n=2.4) → θc≈24°, நீர் (n=1.33) → θc≈49° |
| உருப்பெருக்கக் குறி | “மெய் எதிர்மம், மெய்நிகர் நேர்மம்” | m = -2 → மெய், தலைகீழ், 2× அளவு |
| கண்ணாடி/வில்லை பயன்பாடுகள் | “CCTV - C=குழி, V=வாகன முகப்பு விளக்குகள், T=தொலைநோக்கி, V=வீனஸ்” | குவி: பின்புற கண்ணாடி, குழி: சவரம், பல் மருத்துவர் |
தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்
| தவறு | மாணவர்கள் ஏன் செய்கிறார்கள் | சரியான அணுகுமுறை |
|---|---|---|
| குறி மரபு பிழைகள் | மெய்/மெய்நிகர் திசைகளை குழப்புதல் | எப்போதும் பயன்படுத்தவும்: ஒளி → +ve, மெய்ப்பிம்பங்கள் → -ve உருப்பெருக்கம் |
| n = c/v மறதி | c/n க்கு பதிலாக v = c×n பயன்படுத்துதல் | அடர்த்தியான ஊடகத்தில் வேகம் குறைகிறது → v = c/n |
| கோணத் தீர்மான அலகுகள் | சூத்திரங்களில் நேரடியாக டிகிரிகளைப் பயன்படுத்துதல் | ரேடியன்களாக மாற்றவும்: θ(ரேட்) = θ(°)×π/180 |
| கண்ணாடி vs வில்லை சூத்திரம் | இரண்டிற்கும் ஒரே சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்துதல் | கண்ணாடி: 1/f = 1/v + 1/u, வில்லை: 1/f = 1/v - 1/u |
| மாறுநிலைக் கோண நிபந்தனை | n₁>n₂ தேவையை மறதி | முழு அக எதிரொளிப்பு அடர்த்தியானது→அரிதானது செல்லும் போது மட்டுமே θ>θc இல் |
விரைவு மீள் பார்வை ஃபிளாஷ்கார்டுகள்
| முன் (கேள்வி/சொல்) | பின் (விடை) |
|---|---|
| ஸ்னெல் விதி | n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ |
| வில்லை உருவாக்கும் சூத்திரம் | 1/f = (n-1)(1/R₁ - 1/R₂) |
| திறன் அலகு | டையாப்டர் (D) = m⁻¹ |
| மொத்த உருப்பெருக்கம் | m_total = m₁ × m₂ × m₃… |
| பட்டகம் சூத்திரம் | δ = (n-1)A (சிறிய A க்கு) |
| வானவில் உருவாக்கம் | நீர்த்துளிகளில் சிதறல் + முழு அக எதிரொளிப்பு |
| தோற்ற ஆழம் | மெய்யான ஆழம் / n |
| மாறுநிலைக் கோண சூத்திரம் | θc = sin⁻¹(n₂/n₁) |
| கண்ணாடி உருப்பெருக்கம் | m = -v/u = h’/h |
| திறனால் வில்லை வகைகள் | +ve = ஒருங்கு, -ve = விரிவு |
தலைப்பு இணைப்புகள்
நேரடி இணைப்புகள்:
- அலைகள்: மின்காந்த அலையாக ஒளி (c = fλ)
- அளவீடுகள்: வெர்னியர் காலிப்பர் வில்லை தடிமனை அளவிடுதல்
- வெப்பம்: ரயில் இயந்திரங்களில் இருந்து அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு
இணைந்த கேள்விகள்:
- ஒளியியல் + இயக்கம்: நகரும் ரயில்களுடன் டாப்ளர் விளைவு
- ஒளியியல் + ஆற்றல்: ஒளிமின்னழுத்த விளைவைப் பயன்படுத்தும் சூரிய பேனல்கள்
- ஒளியியல் + மின்சாரம்: இரயில்வே சமிக்ஞையில் LED சமிக்ஞைகள்
அடித்தளம்:
- நவீன இயற்பியல்: ஒளிமின்னழுத்த விளைவு, லேசர்கள்
- மின்னணுவியல்: தகவல்தொடர்பில் ஒளியிழை
- புகைப்படக்கலை: கண்காணிப்புக்கான கேமரா ஒளியியல்
BETA
