ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్
కీ కాన్సెప్ట్స్ & ఫార్ములాలు
| # | కాన్సెప్ట్ | శీఘ్ర వివరణ |
|---|---|---|
| 1 | ప్రతిబింబ నియమం | θᵢ = θᵣ (పతన కోణం = ప్రతిఫలన కోణం) |
| 2 | వక్రీభవన గుణకం | n = c/v = sin i/sin r (వేగ నిష్పత్తి & స్నెల్ నియమం) |
| 3 | అద్దం సూత్రం | 1/f = 1/v + 1/u (f = నాభ్యంతరం, u = వస్తువు దూరం, v = ప్రతిబింబ దూరం) |
| 4 | లెన్స్ సూత్రం | 1/f = 1/v - 1/u (గుర్తు సంప్రదాయం: వాస్తవ = ధనాత్మకం) |
| 5 | లెన్స్ సామర్థ్యం | P = 1/f (డయోప్టర్లలో, f మీటర్లలో) |
| 6 | పూర్తి అంతర్గత ప్రతిఫలనం | n₁ > n₂ మరియు θ > θc = sin⁻¹(n₂/n₁) అయినప్పుడు సంభవిస్తుంది |
| 7 | ఆవర్ధనం | m = h’/h = -v/u (ఋణాత్మకం = తలక్రిందుల ప్రతిబింబం) |
10 ప్రాక్టీస్ బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు
Q1. ఒక రైలు హెడ్లైట్ సమాంతర కాంతి పుంజాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఏ అద్దం ఉపయోగించబడుతుంది? A) కుంభాకార B) కోటి C) సమతల D) స్థూపాకార
సమాధానం: A) కుంభాకార
పరిష్కారం: వస్తువును కుంభాకార అద్దం యొక్క నాభి (f) వద్ద ఉంచినప్పుడు, ప్రతిఫలిత కిరణాలు సమాంతరంగా మారతాయి. రైలు హెడ్లైట్లు ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాయి.
శార్ట్కట్: “హెడ్లైట్లకు సమాంతర పుంజాలు కావాలి → నాభి వద్ద కుంభాకార అద్దం”
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - అద్దం అనువర్తనాలు
Q2. గాజులో కాంతి వేగం (n=1.5) ×10⁸ m/s: A) 3.0 B) 2.0 C) 1.5 D) 4.5
సమాధానం: B) 2.0
పరిష్కారం: v = c/n = (3×10⁸)/1.5 = 2×10⁸ m/s
శార్ట్కట్: సాంద్రతర మాధ్యమంలో వేగం తగ్గుతుంది → n తో భాగించండి
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - వక్రీభవన గుణకం
Q3. ఒక ప్లాట్ఫారమ్ అద్దం 2m దూరంలో అద్దం వెనుక నిటారుగా ప్రతిబింబాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. వస్తువు దూరం: A) 1m B) 2m C) 4m D) 0.5m
సమాధానం: B) 2m
పరిష్కారం: సమతల అద్దం: ప్రతిబింబ దూరం = వస్తువు దూరం
శార్ట్కట్: సమతల అద్దం → ప్రతిబింబ దూరం = వస్తువు దూరం
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - సమతల అద్దం లక్షణాలు
Q4. రైల్వే సిగ్నల్ లెన్స్ యొక్క సామర్థ్యం +5D. దాని నాభ్యంతరం: A) 5cm B) 20cm C) 50cm D) 2cm
సమాధానం: B) 20cm
పరిష్కారం: f = 1/P = 1/5 = 0.2m = 20cm
శార్ట్కట్: f(cm) = 100/P(D)
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - లెన్స్ సామర్థ్యం
Q5. గాజు-నీటి అంతర్ఫలకం కోసం క్లిష్ట కోణం (n_glass=1.5, n_water=1.33): A) 62.5° B) 48.6° C) 41.8° D) 30.2°
సమాధానం: A) 62.5°
పరిష్కారం: θc = sin⁻¹(n₂/n₁) = sin⁻¹(1.33/1.5) = sin⁻¹(0.887) = 62.5°
శార్ట్కట్: θc = sin⁻¹(విరళ/సాంద్రతర)
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - పూర్తి అంతర్గత ప్రతిఫలనం
Q6. 6m ఎత్తు గల ఎలక్ట్రిక్ పోల్ 3m నీడను ఏర్పరుస్తుంది. స్టేషన్ భవనం యొక్క నీడ 24m అయితే, దాని ఎత్తు: A) 12m B) 48m C) 36m D) 24m
సమాధానం: B) 48m
పరిష్కారం: సరూప త్రిభుజాలను ఉపయోగించి: h₁/h₂ = s₁/s₂ → 6/h = 3/24 → h = 48m
శార్ట్కట్: ఎత్తు ∝ నీడ పొడవు (అదే సమయం)
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - నీడ ఏర్పాటు & సరూప త్రిభుజాలు
Q7. కోటి అద్దం (f=20cm) వస్తువు ఉన్నప్పుడు 10cm వద్ద ప్రతిబింబాన్ని చూపిస్తుంది: A) 30cm B) 20cm C) 15cm D) 10cm
సమాధానం: B) 20cm
పరిష్కారం: 1/f = 1/v + 1/u ని ఉపయోగించి f=+20cm, v=+10cm → 1/20 = 1/10 + 1/u → u = -20cm
శార్ట్కట్: కోటి అద్దం: ఆభాసి ప్రతిబింబం ఎల్లప్పుడూ వస్తువు కంటే దగ్గరగా ఉంటుంది
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - అద్దం సూత్రం
Q8. రెండు ప్లాట్ఫారమ్ లైట్లు 60m దూరంలో ఉన్నాయి, టెలిస్కోప్ ద్వారా 0.01° కోణీయ విభజనతో చూసినప్పుడు కలిసిపోయినట్లు కనిపిస్తాయి. గరిష్ట దృశ్య దూరం: A) 34.4km B) 3.44km C) 344m D) 344km
సమాధానం: A) 34.4km
పరిష్కారం: d = s/θ = 60/(0.01×π/180) = 60×180×7/22 = 34,363m ≈ 34.4km
శార్ట్కట్: d(km) ≈ s(m)/θ(degrees)×57.3
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - కోణీయ విభజన
Q9. ఒక రైలు 440Hz విజిల్ కిందగా వెళుతుంది. 400Hz గా వినిపించినట్లయితే, రైలు వేగం (ధ్వని వేగం=340m/s): A) 34m/s B) 30.9m/s C) 27.6m/s D) 25m/s
సమాధానం: B) 30.9m/s
పరిష్కారం: f’ = f(v-v₀)/v → 400 = 440(340-v)/340 → v = 340(1-400/440) = 30.9m/s
శార్ట్కట్: Δf/f ≈ v_train/v_sound (v«v_sound కోసం)
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - డాప్లర్ ప్రభావం
Q10. వేడి రోజున రైల్వే ట్రాక్ మెరుస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది, ఎందుకంటే: A) వివర్తనం B) పూర్తి ప్రతిఫలనం C) వక్రీభవనం D) అంతర్గతం
సమాధానం: C) వక్రీభవనం
పరిష్కారం: వేడి గాలి పొరలు మారుతున్న సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి → మారుతున్న వక్రీభవన గుణకం → కాంతి భిన్నంగా వంగుతుంది
శార్ట్కట్: “మెరుపు = గాలి పొరలు = వక్రీభవనం”
కాన్సెప్ట్: ఫిజిక్స్ ఆప్టిక్స్ - వాతావరణ వక్రీభవనం
5 మునుపటి సంవత్సర ప్రశ్నలు
PYQ 1. ఒక లెన్స్ యొక్క సామర్థ్యం -2.5D. లెన్స్: [RRB NTPC 2021 CBT-1]
సమాధానం: B) నాభ్యంతరం -40cm గల కుంభాకార లెన్స్
పరిష్కారం: P = 1/f → f = 1/(-2.5) = -0.4m = -40cm. ఋణాత్మక నాభ్యంతరం = కుంభాకార/విసర్జక లెన్స్
పరీక్ష చిట్కా: ఋణాత్మక సామర్థ్యం ఎల్లప్పుడూ కుంభాకార/విసర్జక లెన్స్ ను సూచిస్తుంది
PYQ 2. ఒక కుంభాకార అద్దం వస్తువు పరిమాణం కంటే రెండు రెట్లు పరిమాణం గల వాస్తవ ప్రతిబింబాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. వస్తువు 15cm వద్ద ఉంటే, నాభ్యంతరం: [RRB Group D 2022]
సమాధానం: C) 10cm
పరిష్కారం: m = -2 (వాస్తవ = ఋణాత్మకం), v = -2u = -30cm. 1/f = 1/v + 1/u = 1/(-30) + 1/(-15) = -3/30 → f = -10cm ని ఉపయోగించడం
పరీక్ష చిట్కా: గుర్తు సంప్రదాయం గుర్తుంచుకోండి: వాస్తవ ప్రతిబింబాలకు ఋణాత్మక ఆవర్ధనం ఉంటుంది
PYQ 3. వజ్రం (n=2.42) కోసం క్లిష్ట కోణం సుమారుగా: [RRB ALP 2018]
సమాధానం: B) 24.4°
పరిష్కారం: θc = sin⁻¹(1/2.42) = sin⁻¹(0.413) = 24.4°
పరీక్ష చిట్కా: ఎక్కువ వక్రీభవన గుణకం → తక్కువ క్లిష్ట కోణం → ఎక్కువ మెరిసే రత్నాలు
PYQ 4. ఒక లోకోమోటివ్ హెడ్లైట్ 10cm నాభ్యంతరం గల అద్దాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. సమాంతర పుంజం కోసం బల్బ్ ఎక్కడ ఉంచాలి? [RRB JE 2019]
సమాధానం: A) నాభి వద్ద (10cm)
పరిష్కారం: సమాంతర ప్రతిఫలిత కిరణాల కోసం, వస్తువును కుంభాకార అద్దం యొక్క నాభి వద్ద ఉంచండి
పరీక్ష చిట్కా: అనువర్తనాలు: హెడ్లైట్లు, సెర్చ్లైట్లు, టార్చ్ → వస్తువు నాభి వద్ద
PYQ 5. నీటికి సంబంధించి గాజు యొక్క వక్రీభవన గుణకం: [RPF SI 2019]
సమాధానం: C) 1.5/1.33 = 1.13
పరిష్కారం: n_glass/water = n_glass/n_water = 1.5/1.33 = 1.13
పరీక్ష చిట్కా: సాపేక్ష వక్రీభవన గుణకం = n₁/n₂
స్పీడ్ ట్రిక్స్ & శార్ట్కట్లు
| పరిస్థితి | శార్ట్కట్ | ఉదాహరణ |
|---|---|---|
| ప్రతిబింబ స్వభావాన్ని కనుగొనడం | “REAL VS” - వాస్తవ ప్రతిబింబాలు: అద్దాల కోసం వస్తువు నాభి లోపల ఉన్నప్పుడు ఆభాసి, లెన్సుల కోసం వస్తువు నాభి లోపల ఉన్నప్పుడు ఆభాసి | కోటి అద్దం: ఎల్లప్పుడూ ఆభాసి. కుంభాకార: u>f అయితే వాస్తవ, u<f అయితే ఆభాసి |
| సామర్థ్యం నుండి నాభ్యంతరం | f(cm) = 100/P(D) | P = +4D → f = 25cm |
| క్లిష్ట కోణం మెమరీ | “ఎక్కువ n → తక్కువ θc” | వజ్రం (n=2.4) → θc≈24°, నీరు (n=1.33) → θc≈49° |
| ఆవర్ధనం గుర్తు | “వాస్తవం ఋణాత్మకం, ఆభాసి ధనాత్మకం” | m = -2 → వాస్తవ, తలక్రిందులు, 2× పరిమాణం |
| అద్దం/లెన్స్ అనువర్తనాలు | “CCTV - C=కుంభాకార, V=వాహన హెడ్లైట్లు, T=టెలిస్కోప్, V=వీనస్” | కోటి: రేర్ వ్యూ, కుంభాకార: షేవింగ్, డెంటిస్ట్ |
తప్పులు చేయకుండా ఉండటానికి సాధారణ తప్పులు
| తప్పు | విద్యార్థులు ఎందుకు చేస్తారు | సరైన విధానం |
|---|---|---|
| గుర్తు సంప్రదాయం తప్పులు | వాస్తవ/ఆభాసి దిశలను గందరగోళపరచడం | ఎల్లప్పుడూ ఉపయోగించండి: కాంతి → +ve, వాస్తవ ప్రతిబింబాలు → -ve ఆవర్ధనం |
| n = c/v మర్చిపోవడం | c/n కు బదులుగా v = c×n ని ఉపయోగించడం | సాంద్రతర మాధ్యమంలో వేగం తగ్గుతుంది → v = c/n |
| కోణీయ విభజన యూనిట్లు | సూత్రాలలో నేరుగా డిగ్రీలను ఉపయోగించడం | రేడియన్లకు మార్చండి: θ(rad) = θ(°)×π/180 |
| అద్దం vs లెన్స్ సూత్రం | రెండింటికీ ఒకే సూత్రాన్ని ఉపయోగించడం | అద్దం: 1/f = 1/v + 1/u, లెన్స్: 1/f = 1/v - 1/u |
| క్లిష్ట కోణం షరతు | n₁>n₂ అవసరాన్ని మర్చిపోవడం | TIR సాంద్రతర→విరళ కి వెళ్లేటప్పుడు మాత్రమే θ>θc అయినప్పుడు |
శీఘ్ర రివిజన్ ఫ్లాష్ కార్డులు
| ఫ్రంట్ (ప్రశ్న/పదం) | బ్యాక్ (సమాధానం) |
|---|---|
| స్నెల్ నియమం | n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ |
| లెన్స్ మేకర్ సూత్రం | 1/f = (n-1)(1/R₁ - 1/R₂) |
| సామర్థ్యం యూనిట్ | డయోప్టర్ (D) = m⁻¹ |
| మొత్తం ఆవర్ధనం | m_total = m₁ × m₂ × m₃… |
| ప్రిజం సూత్రం | δ = (n-1)A (చిన్న A కోసం) |
| ఇంద్రధనుస్ ఏర్పాటు | నీటి బిందువులలో విక్షేపణ + TIR |
| స్పష్టమైన లోతు | వాస్తవ లోతు / n |
| క్లిష్ట కోణం సూత్రం | θc = sin⁻¹(n₂/n₁) |
| అద్దం ఆవర్ధనం | m = -v/u = h’/h |
| సామర్థ్యం ద్వారా లెన్స్ రకాలు | +ve = కేంద్రీకరించే, -ve = విసర్జించే |
టాపిక్ కనెక్షన్లు
డైరెక్ట్ లింక్లు:
- తరంగాలు: విద్యుదయస్కాంత తరంగంగా కాంతి (c = fλ)
- కొలతలు: వెర్నియర్ కాలిపర్లు లెన్స్ మందాన్ని కొలుస్తాయి
- వేడి: రైలు ఇంజిన్ల నుండి పరారుణ వికిరణం
కలిపిన ప్రశ్నలు:
- ఆప్టిక్స్ + మోషన్: కదిలే రైళ్లతో డాప్లర్ ప్రభావం
- ఆప్టిక్స్ + శక్తి: ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించే సౌర ఫలకాలు
- ఆప్టిక్స్ + విద్యుత్తు: రైల్వే సిగ్నలింగ్లో LED సిగ్నల్లు
ఫౌండేషన్ ఫర్:
- మాడర్న్ ఫిజిక్స్: ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం, లేజర్లు
- ఎలక్ట్రానిక్స్: కమ్యూనికేషన్లో ఆప్టికల్ ఫైబర్లు
- ఫోటోగ్రఫీ: పర్యవేక్షణ కోసం కెమెరా ఆప్టిక్స్
BETA
