Total Internal Reflection MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Total Internal Reflection - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर विकल्प 4: काँच से जल है।

व्याख्या: 

पूर्ण आंतरिक परावर्तन: तब होता है जब प्रकाश एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम में यात्रा करता है और आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक होता है।

शर्त: पहले माध्यम का अपवर्तनांक दूसरे माध्यम से अधिक होना चाहिए।

काँच का अपवर्तनांक जल से अधिक होता है।

इस प्रकार, जब प्रकाश काँच से जल में यात्रा करता है और आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक होता है, तो पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है।

अन्य विकल्पों में, प्रकाश विरल से सघन माध्यम में यात्रा करता है, इसलिए पूर्ण आंतरिक परावर्तन संभव नहीं है।

अवधारणा:

• जब पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है, तब कीड़ा उसे नहीं देख पाएगा।
• पूर्ण आंतरिक परावर्तन की शर्त  {1\over μ }\) है।

गणना:
मान लीजिए कीड़ा x दूरी पर चला गया जहाँ वह दिखाई नहीं देता है।

पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए शर्त लागू करने पर
{1\over μ }\)

{1\over µ}\)

{d^2\over {µ^2-1}}\)

{d \over \sqrt{ μ^2-1} }\)

∴ कीड़े द्वारा तय की गई न्यूनतम दूरी है।

अवधारणा:

आपतन कोण क्रांतिक कोण के बराबर है, फिर कुल आंतरिक प्रतिबिंब जो इस प्रकार लिखा जाता है;

व्याख्या:

जैसा कि हम जानते हैं,

यदि क्रांतिक कोण छोटा है तो अपवर्तनांक बड़ा हो रहा है।

यदि λ घटता है तो क्रांतिक कोण C भी घटेगा।
यहाँ प्रकाश के दिए गए पुंजों में, नीले प्रकाश का तरंगदैर्ध्य न्यूनतम होता है और इसलिए नीले प्रकाश के लिए क्रांतिक कोण न्यूनतम होगा और इसलिए नीला प्रकाश TIR (कुल आंतरिक प्रतिबिंब) से गुजरेगा।

सही उत्तर कांच से पानी है।

Key Points

धारणा:

पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR):

• जब प्रकाश की एक किरण सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है तो यह अभिलम्ब से दूर मुड़ जाती है और जैसे ही सघन माध्यम में आपतन कोण बढ़ता है, विरल माध्यम में अपवर्तन का कोण भी एक बढ़ता है और एक निश्चित कोण पर अपवर्तन का कोण 90° हो जाता है। इस आपतन कोण क्रांतिक कोण (C) कहा जाता है।
• जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है तो प्रकाश की किरण अंतराफलक से परावर्तित होकर उसी माध्यम में वापिस आ जाती है। इस घटना को पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) कहा जाता है।

• अपवर्तनांक  और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है

TIR के लिए शर्तें:

1. किरण को सघन माध्यम से विरल माध्यम में यात्रा करनी चाहिए।
2. आपतन कोण i क्रांतिक कोण C से अधिक होना चाहिए।

व्याख्या:

• क्रांतिक कोण जब प्रकाश किसी माध्यम n2​ से n1 में यात्रा करता है​,   

⇒ θ = sin⁻¹ (n₂ / n​₁)

जहाँ n2 विरल माध्यम के लिए अपवर्तनांक है और n1 सघन माध्यम के लिए है।

नोट यदि प्रकाश की किरण सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है तो TIR संभव है। तो, अनुपात n₂ / n₁ 1 से कम होगा।

हम जानते है कि,  nair = 1  ,  nwater​ = 1.33,    nglass​ = 1.5 ,   ndiamond​ =  2.4

हीरे से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/2.4 = 0.417 

कांच से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/1.5 = 0.67

पानी से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/2.4 = 0.752 

कांच से पानी में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1.33/1.5 = 0.886 जो यहां दिए गए सभी संयोजनों में से अधिकतम है।

⇒ जब प्रकाश कांच से पानी की ओर जाता है तो क्रांतिक कोण अधिकतम होगा

तो, सही उत्तर विकल्प 3 है

संकल्पना:

• प्रकाश का अपवर्तन: एक माध्यम से दूसरे माध्यम से होकर गुजरने वाली प्रकाश की किरण के बंकन को प्रकाश का अपवर्तन कहा जाता है।
•  जब प्रकाश इसका माध्यम परिवर्तित करता है,तो इसकी गति,और तरंगदैर्ध्य परिवर्तित होती है। 

​

जहाँ i आपतित कोण, r अपवर्तन कोण है।

अपवर्तनांकः

निर्वात में प्रकाश की गति और दिए गए पारदर्शी माध्यम में प्रकाश की गति के अनुपात को उस माध्यम का अपवर्तनांक कहा जाता है।

• जब प्रकाश एक माध्यम से उच्च अपवर्तनांक से एक निचले तक जाता है, तो यह सामान्य से दूर मुड़ जाता है। अपवर्तन का कोण आपतन कोण से अधिक होता है।
• जब प्रकाश एक माध्यम से एक निम्न अपवर्तनांक के साथ उच्च तक जाता है, तो यह सामान्य की ओर झुकता है। अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता है।

अपवर्तन का स्नेल का नियम: दो पारदर्शी माध्यम के लिए आपतन कोण की ज्या और परावर्तन कोण की ज्या का अनुपात स्थिर होता है।

n₂ वह माध्यम है जिसमें प्रकाश प्रवेश करता है,n₁ प्रकाश का प्रारंभिक माध्यम है।

जब प्रकाश की किरण एक उच्च अपवर्तनांक के साथ माध्यम से नीचे की ओर यात्रा करती है, उदाहरण के लिए, पानी से वायु, और निर्मित अपवर्तन कोण 90 ° है तो उस बिंदु पर आपतन कोण क्रांतिक कोण होता है।​

जब माध्यम 2 वायु है जिसका अपवर्तनांक n₂ = 1 है, और माध्यम 1 का  अपवर्तनांक n₁ =  μ है, तो क्रांतिक कोण θc को निम्न द्वारा निरुपित किया जाता है 

• क्रांतिक कोण की ज्या अपवर्तनांक का पारस्परिक है।
• जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक होता है, तो प्रकाश की किरण वापस उसी माध्यम में परावर्तित हो होती है। इस घटना को कुल आंतरिक परावर्तन कहा जाता है।

गणना:

दिया गया है अपवर्तनांक μ = 1. 62

sin θ_c = 0. 62

इसलिए, 0.62 सही उत्तर है।

सही उत्तर कांच से पानी है।

Key Points

धारणा:

पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR):

• जब प्रकाश की एक किरण सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है तो यह अभिलम्ब से दूर मुड़ जाती है और जैसे ही सघन माध्यम में आपतन कोण बढ़ता है, विरल माध्यम में अपवर्तन का कोण भी एक बढ़ता है और एक निश्चित कोण पर अपवर्तन का कोण 90° हो जाता है। इस आपतन कोण क्रांतिक कोण (C) कहा जाता है।
• जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है तो प्रकाश की किरण अंतराफलक से परावर्तित होकर उसी माध्यम में वापिस आ जाती है। इस घटना को पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) कहा जाता है।

• अपवर्तनांक  और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है

TIR के लिए शर्तें:

1. किरण को सघन माध्यम से विरल माध्यम में यात्रा करनी चाहिए।
2. आपतन कोण i क्रांतिक कोण C से अधिक होना चाहिए।

व्याख्या:

• क्रांतिक कोण जब प्रकाश किसी माध्यम n2​ से n1 में यात्रा करता है​,   

⇒ θ = sin⁻¹ (n₂ / n​₁)

जहाँ n2 विरल माध्यम के लिए अपवर्तनांक है और n1 सघन माध्यम के लिए है।

नोट यदि प्रकाश की किरण सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाती है तो TIR संभव है। तो, अनुपात n₂ / n₁ 1 से कम होगा।

हम जानते है कि,  nair = 1  ,  nwater​ = 1.33,    nglass​ = 1.5 ,   ndiamond​ =  2.4

हीरे से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/2.4 = 0.417 

कांच से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/1.5 = 0.67

पानी से हवा में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1/2.4 = 0.752 

कांच से पानी में जाने वाली प्रकाश किरणों के लिए,

⇒ (n2 / n1​) = 1.33/1.5 = 0.886 जो यहां दिए गए सभी संयोजनों में से अधिकतम है।

⇒ जब प्रकाश कांच से पानी की ओर जाता है तो क्रांतिक कोण अधिकतम होगा

तो, सही उत्तर विकल्प 3 है

उत्तर: (3) - मरीचिका

अवधारणा:

• कुल आंतरिक परावर्तन (TIR): जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है तो प्रकाश की किरण अंतराफलक से परावर्तित होकर उसी माध्यम में वापिस आ जाती है। इस घटना को कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) कहा जाता है।

TIR के लिए शर्तें:

1. किरण को सघन माध्यम से विरल माध्यम में यात्रा करनी चाहिए।
2. आपतन कोण i, क्रांतिक कोण C से अधिक होना चाहिए।

• मरीचिका: गर्म गर्मी के दिनों में, जमीन के पास की हवा उच्च स्तर पर हवा की तुलना में अधिक गर्म हो जाती है। इसके कारण, विभिन्न परतों में हवा के अपवर्तनांक में अंतर होता है।
  • दूर के पर्यवेक्षक के लिए प्रकाश जमीन के नीचे कहीं से आ रहा दिखता है। पर्यवेक्षक स्वाभाविक रूप से मानता है कि प्रकाश जमीन से, जैसे, लंबी वस्तु के पास पानी के एक पूल द्वारा परिवर्तित हो रहा है।
  • दूर की लंबी वस्तुओं की ऐसी उलटी छवियां पर्यवेक्षक के लिए एक ऑप्टिकल भ्रम का कारण बनती हैं। इस घटना को मरीचिका कहा जाता है।

• इस प्रकार की मरीचिका गर्म रेगिस्तानों में विशेष रूप से आम है।

व्याख्या:

• मरीचिका कुल आंतरिक परावर्तन का एक उदाहरण है। तो विकल्प 3 सही है।
• तारों का टिमटिमाना प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है।
• दर्पण प्रकाश के परावर्तन का एक उदाहरण है।
• साबुन के बुलबुले की पतली फिल्म प्रकाश के व्यतिकरण का एक उदाहरण है।

अवधारणा:

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR):

• कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) दो पारदर्शी माध्यम के अन्तराफलक पर होता है जब प्रकाश की किरण एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम तक गति करती है।
• क्रांतिक कोण एक सघन माध्यम में एक आपतन कोण है जिसके लिए विरल माध्यम में आपतन कोण 90° है।
• प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) उसी माध्यम के भीतर प्रकाश का परावर्तन है जब प्रकाश की एक किरण आपतन के कोण पर दो माध्यम के अन्तराफलक पर गिरती है जो माध्यम युग्म के लिए क्रांतिक कोण से अधिक है अर्थात i >ic
• अपवर्तक सूचकांक और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है

गणना :

दिया हुआ है कि - महत्वपूर्ण कोण (C) = 30 ∘

• अपवर्तक सूचकांक और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है

जैसा कि हम जानते हैं कि अपवर्तक सूचकांक निम्न रूप में लिखा जाता है

अवधारणा :

• पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (TIR): पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (TIR) दो पारदर्शी माध्यम के अंतराफलक पर होता है जब प्रकाश की किरण एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम में जाती है।
  • यह उसी माध्यम प्रकाश का परावर्तन है जब प्रकाश की एक किरण दो माध्यमों के अंतराफलक पर दोनों माध्यमों के क्रांतिक कोण से अधिक आपतन कोण पर आपतित होती है अर्थात i > ic
• क्रांतिक कोण सघन माध्यम का आपतन कोण है जिसके लिए विरल माध्यम में अपवर्तन कोण 90° होता है।

व्याख्या:

• हीरा प्रकृति का सबसे कठोर पदार्थ है और हीरे का उच्च अपवर्तनांक होता है।
• हीरे की विभा/ चमक प्रकाश की किरणों के प्रपाशन के बाद पूर्ण आंतरिक परावर्तन के कारण होती है। तो विकल्प 2 सही है।

अतिरिक्त बिंदु:

• विवर्तन: विवर्तन में जब एक प्रकाश तरंग एक अवबाधा या पट्टिका का सामना करती है तो यह अवबाधा या छिद्र के कोनों के अनुरूप मुड़ जाती है।
• विसरण: जब प्रकाश किरणें कागज के एक भाग से परावर्तित होती हैं और परावर्तित किरण विक्षेपित होती हैं। तब इस परिघटना को प्रकाश का विसरण कहा जाता है।
• प्रकाश का परावर्तन: जब प्रकाश किरणें किसी गैर-पारदर्शी पदार्थ / वस्तु पर पड़ती हैं तो वह उसी माध्यम में वापस परावर्तित हो जाती है। इस परिघटना को प्रकाश का परावर्तन कहा जाता है।

सही उत्तर विकल्प 3 है अर्थात n1 > n2

अवधारणा:

• प्रकाशीय तन्तु: बड़ी दूरी पर प्रकाश संचारित करने के लिए एक प्रकाशीय तन्तु का उपयोग किया जाता है।
  • प्रकाश केवल सरल रेखाओं में गति कर सकता है, और बड़ी दूरी पर इस प्रकाश को संचारित करने के लिए बिना किसी बंकन के बहुत लंबे सीधे तारों की आवश्यकता होती है।
  • यह प्रकाशीय तन्तु का उपयोग करके आसान हो जाता है जो तन्तु की सतह से टकराकर प्रकाश के निरंतर संचरण की अनुमति देता है।
  • ऊर्जा में नुकसान की भरपाई के लिए, यह सुनिश्चित किया जाता है कि प्रकाश पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरता है और इसका कोई हिस्सा अपवर्तित या अवशोषित नहीं होता है।
  • तन्तु के भीतरी हिस्से को उच्च अपवर्तक सूचकांक की सामग्री के साथ दिया जाता है, और बाहर की सामग्री कम अपवर्तक सूचकांक की होती है।

व्याख्या:

• पूर्ण आंतरिक परावर्तन तभी होता है जब प्रकाश किरणें सघन से दुर्लभ माध्यम में प्रवेश करती हैं।
• प्रकाशीय तन्तु का कोर वह हिस्सा है जो प्रकाश के माध्यम से गति करता है।
• इसलिए, प्रकाश कोर की सीमा के भीतर पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरता है और बाहर जाने की अनुमति नहीं देता है । यह बाहरी परिलेपन की तुलना में कोर को प्रकाशीय सघन बनाकर संभव बनाया जाता है।
• इसलिए, सही उत्तर n1 > n2 है।

अवधारणा -
कुल आंतरिक परावर्तन (TIR):

• कुल आन्तरिक परावर्तन (TIR) दो पारदर्शी माध्यम के अंतराफलक पर होता है जब प्रकाश की किरण एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम में जाती है।
• क्रांतिक कोण सघन माध्यम का आपतन कोण है जिसके लिए विरल माध्यम में अपवर्तन कोण 90° होता है।
• प्रकाश का कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) उसी माध्यम प्रकाश का परावर्तन है जब प्रकाश की एक किरण दो माध्यमों के अंतराफलक पर दोनों माध्यमों के क्रांतिक कोण से अधिक आपतन कोण पर आपतित होती है अर्थात i > ic। 
• अपवर्तक सूचकांक और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है:

व्याख्या:

दिया गया है - शीर्ष काँच का अपवर्तक सूचकांक (μ) = 1.52

अपवर्तक सूचकांक और क्रांतिक कोण के बीच संबंध है

अवधारणा :

• कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) दो पारदर्शी माध्यम के अंतरापृष्ठ पर होता है जब प्रकाश की किरण एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम तक यात्रा करती है।
  • यह समान माध्यम के अंदर प्रकाश का परावर्तन होता है जब प्रकाश की एक किरण दो माध्यमों के अंतरापृष्ठ पर आपतन के कोण पर होती है जो कि माध्यमों की जोड़ी के लिए क्रांतिक कोण से अधिक होता है अर्थात् i >ic।
• क्रांतिक कोण सघन माध्यम में आपतन का कोण है जिसके लिए विरल माध्यम में अपवर्तन कोण 90° होता है।

व्याख्या:

• जब प्रकाश एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम तक जाता है , तो यह लंब से दूर झुक जाता है।
• जब घटनाओं का कोण क्रांतिक कोण से अधिक होता है तो कुल आंतरिक परावर्तन होता है। तो विकल्प 4 सही है।

अवधारणा -

कुल आंतरिक परावर्तन (TIR):

• पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (TIR) दो पारदर्शी माध्यम के अंतराफलक पर होता है जब प्रकाश की किरण एक सघन माध्यम से एक विरल माध्यम में जाती है।
• क्रांतिक कोण सघन माध्यम का आपतन कोण है जिसके लिए विरल माध्यम में अपवर्तन कोण 90° होता है।

• प्रकाश का कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) उसी माध्यम प्रकाश का परावर्तन है जब प्रकाश की एक किरण दो माध्यमों के अंतराफलक पर दोनों माध्यमों के क्रांतिक कोण से अधिक आपतन कोण पर आपतित होती है अर्थात i > ic.

व्याख्या:

• हीरे अपनी शानदार प्रतिभा के लिए जाने जाते हैं।

• हीरे के अंदर प्रकाश का कुल आंतरिक प्रतिबिंब उनकी चमक का मुख्य कारण है।

• हीरा-वायु व्यतिकरण के लिए, क्रांतिक कोण (@ 24.4 °) होता है, जो बहुत छोटा  होता है, इसलिए इसके अंदर कुल आंतरिक प्रतिबिंब से गुजरने की संभावना होती है, एक बार जब प्रकाश हीरे में प्रवेश करता है।

• स्वाभाविक रूप से पाए गए हीरे शायद ही कभी उस प्रतिभा को प्रदर्शित करते हैं जिसके लिए वे जाने जाते हैं।

• एक डायमंड कटर का तकनीकी कौशल हीरे को इतनी शानदार ढंग से चमक देता है।

• यह विभिन्न कोणों में हीरे को काटकर उपयुक्त तरीके से किया जाता है, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कुल आंतरिक प्रतिबिंब होते हैं।

​कुल आंतरिक परावर्तन (TIR):

जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है तो प्रकाश की किरण अंतराफलक से परावर्तित होकर उसी माध्यम में वापिस आ जाती है। इस घटना को कुल आंतरिक परावर्तन (TIR) कहा जाता है।

TIR के लिए शर्तें:

1. किरण को सघन माध्यम से विरल माध्यम में यात्रा करनी चाहिए।
2. आपतन कोण i, क्रांतिक कोण C से अधिक होना चाहिए।

कुल आंतरिक प्रतिबिंब के उदाहरण

• हीरे की जगमगाहट।
• मिराज और लूमिंग।
• पानी में एक हवा के बुलबुले का चमकना।
• सूर्य की दृश्यता की अवधि में वृद्धि।
• एक स्मोक्ड बॉल या धातु की गेंद का चमकना जिस पर पानी में डुबने पर लैंप स्टूल जमा होता है।
• ऑप्टिकल फाइबर।

अनुप्रयोग

• ऑप्टिकल संकेतों और दो-आयामी तस्वीर प्रसारित करने के लिए।
• पहले विद्युत संकेतों को संचारित करके उन्हें प्रकाश में परिवर्तित करने के लिए।
• एंडोस्कोपी में डॉक्टरों द्वारा शरीर के आंतरिक हिस्सों को कल्पना करने के लिए।