मानव नेत्र तथा समंजन क्षमता
फ़ोन का कैमरा पास के मित्र पर और फिर दूर की पहाड़ी पर फ़ोकस करता है। आपकी आँख भी दिन भर बिना पता चले यही करती है : उसका लेंस आकार बदलता है।
आँख लगभग गोल होती है, लगभग 2.3 cm चौड़ी। प्रकाश कॉर्निया से भीतर आता है, पुतली (उसका आकार आइरिस तय करता है) से गुज़रता है और नेत्र लेंस उसे दृष्टिपटल पर वास्तविक, उलटे प्रतिबिंब के रूप में फ़ोकस करता है। दृष्टिपटल की कोशिकाएँ दृक् तंत्रिका से मस्तिष्क को संकेत भेजती हैं और मस्तिष्क चित्र को सीधा दिखाता है। सबसे अधिक मुड़ाव कॉर्निया पर होता है; लेंस केवल बारीक समायोजन करता है। समंजन का अर्थ है पक्ष्माभी पेशियों की मदद से नेत्र लेंस की फ़ोकस दूरी बदलना।
सूत्र / समीकरण : सामान्य नेत्र : निकट बिंदु 25 cm · दूर बिंदु अनंत
आकृति में : प्रकाश का पथ : कॉर्निया, पुतली, लेंस, दृष्टिपटल; फिर दृक् तंत्रिका संकेत ले जाती है।
मानव नेत्र तथा समंजन क्षमता
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंनियम 1 : नेत्र के भाग तथा हम कैसे देखते हैं — प्रकाश कॉर्निया, पुतली और लेंस से होकर दृष्टिपटल पर वास्तविक, उलटा प्रतिबिंब बनाता है; मस्तिष्क उसे सीधा कर देता है। तेज़ प्रकाश में आइरिस पुतली को छोटी और मंद प्रकाश में बड़ी करता है।
- सरल : अँधेरे हॉल से धूप में आने पर आइरिस दृष्टिपटल की रक्षा के लिए पुतली को छोटा कर देता है।
- मध्यम : दृष्टिपटल पर प्रतिबिंब उलटा होता है, फिर भी वस्तुएँ सीधी दिखती हैं, क्योंकि मस्तिष्क संकेतों को पढ़कर चित्र सुधार देता है।
- परीक्षा के लिए : भाग पहचानिए : सबसे अधिक मोड़ता है = कॉर्निया; प्रतिबिंब बनता है = दृष्टिपटल; मस्तिष्क को संकेत ले जाती है = दृक् तंत्रिका; पुतली नियंत्रित करता है = आइरिस।
नियम 2 : समंजन, निकट बिंदु तथा दूर बिंदु — दूर की वस्तुओं के लिए पक्ष्माभी पेशियाँ शिथिल होती हैं, लेंस पतला और फ़ोकस दूरी अधिक हो जाती है। पास की वस्तुओं के लिए वे सिकुड़ती हैं, लेंस मोटा और फ़ोकस दूरी कम हो जाती है। लेंस एक सीमा से अधिक वक्र नहीं हो सकता, इसलिए निकट बिंदु लगभग 25 cm है; सामान्य नेत्र का दूर बिंदु अनंत पर होता है।
- सरल : 25 cm पर किताब पढ़ते समय पेशियाँ सिकुड़ती हैं और लेंस मोटा होता है।
- मध्यम : किताब से दूर की पहाड़ी की ओर देखने पर पेशियाँ शिथिल होती हैं, लेंस पतला होता है और फ़ोकस दूरी बढ़ती है।
- परीक्षा के लिए : आँखों से 8 cm पर रखा पृष्ठ धुँधला दिखता है, क्योंकि लेंस अपनी फ़ोकस दूरी पर्याप्त नहीं घटा सकता; सामान्य नेत्र केवल 25 cm से अनंत तक स्पष्ट देखता है।
नेत्रदान : मृत्यु के बाद 4 से 6 घंटे के भीतर नेत्र निकालने होते हैं। दाता का कॉर्निया कॉर्निया से नेत्रहीन व्यक्ति को दृष्टि दे सकता है; दाता किसी भी आयु या लिंग के हो सकते हैं।
यह मानना कि लेंस सबसे अधिक प्रकाश मोड़ता है। सबसे अधिक मुड़ाव कॉर्निया की बाहरी सतह पर होता है; लेंस केवल फ़ोकस को बारीकी से ठीक करता है।
दूर : पेशियाँ शिथिल, लेंस पतला। पास : पेशियाँ कसी, लेंस मोटा। याद रखने की युक्ति : "दूर के लिए ढीला, पास के लिए कसा" : ढीली पेशियाँ यानी पतला लेंस और दूर की दृष्टि।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | दूर देखते समय | पास देखते समय |
|---|---|---|
| पक्ष्माभी पेशियाँ | शिथिल | सिकुड़ी हुई |
| नेत्र लेंस | पतला, अधिक फ़ोकस दूरी | मोटा, कम फ़ोकस दूरी |
अभ्यास के प्रश्न
- 1प्रकाश को सबसे अधिक मोड़ने वाला नेत्र का भाग कौन-सा है?
- 2दृष्टिपटल पर कैसा प्रतिबिंब बनता है?
- 3आइरिस का कार्य क्या है?
- 4पक्ष्माभी पेशियाँ शिथिल होने पर दूर की वस्तु स्पष्ट दिखती है या पास की?
- 5आँखों से 8 cm पर रखा पृष्ठ स्पष्ट क्यों नहीं दिखता?
- 6एक व्यक्ति दूर की पहाड़ी से किताब की ओर देखता है। नेत्र लेंस की फ़ोकस दूरी का क्या होता है?
- 7नेत्रदान के लिए मृत्यु के कितने घंटे के भीतर नेत्र निकालने चाहिए?
- 8तेज़ धूप में पुतली छोटी क्यों हो जाती है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1कॉर्निया (उसकी बाहरी सतह)।
- 2वास्तविक और उलटा; मस्तिष्क उसे सीधा दिखाता है।
- 3यह पुतली का आकार और इस प्रकार प्रकाश की मात्रा नियंत्रित करता है।
- 4दूर की वस्तुएँ : लेंस पतला, फ़ोकस दूरी अधिक।
- 5लेंस फ़ोकस दूरी पर्याप्त नहीं घटा सकता; निकट बिंदु लगभग 25 cm है।
- 6वह घटती है, क्योंकि लेंस मोटा हो जाता है।
- 74 से 6 घंटे के भीतर।
- 8आइरिस कम प्रकाश भीतर आने देता है, जिससे दृष्टिपटल की रक्षा होती है।
दृष्टि दोष तथा उनका निवारण
एक लड़की श्यामपट्ट देखते समय आँखें सिकोड़ती है पर फ़ोन आसानी से पढ़ लेती है; उसके दादाजी अख़बार हाथ भर दूर रखते हैं। अलग-अलग आँखों में फ़ोकस की अलग समस्याएँ होती हैं और चश्मा उन्हें ठीक करता है।
निकट-दृष्टि दोष : पास की वस्तुएँ स्पष्ट, दूर की धुँधली; दूर बिंदु अनंत से निकट होता है और प्रतिबिंब दृष्टिपटल के सामने बनता है; अवतल लेंस से ठीक होता है। दूर-दृष्टि दोष : दूर की वस्तुएँ स्पष्ट, पास की धुँधली; निकट बिंदु 25 cm से दूर होता है और प्रतिबिंब दृष्टिपटल के पीछे बनता; उत्तल लेंस से ठीक होता है। जरा-दूरदृष्टिता : आयु के साथ लेंस कठोर हो जाता है और निकट बिंदु दूर खिसकता है; पढ़ने का चश्मा या द्विफोकसी लेंस सहायक। मोतियाबिंद : लेंस धुँधला हो जाता है; उपचार शल्य-चिकित्सा से।
सूत्र / समीकरण : P = 1/f (f m में) · अवतल : ऋणात्मक · उत्तल : धनात्मक
आकृति में : निकट-दृष्टि और दूर-दृष्टि दोष गोलीय लेंसों से ठीक होते हैं; मोतियाबिंद में शल्य-चिकित्सा चाहिए।
दृष्टि दोष तथा उनका निवारण
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंनियम 1 : निकट-दृष्टि दोष : कारण व निवारण — कारण : लेंस बहुत वक्र या नेत्रगोलक बहुत लंबा। चश्मे के लेंस को दूर की वस्तु का आभासी प्रतिबिंब दूर बिंदु पर बनाना होता है, इसलिए अवतल लेंस लगता है जिसकी f = ऋण (दूर बिंदु की दूरी)।
- सरल : दूर बिंदु 100 cm : f = -1 m, अतः P = 1/(-1) = -1 D।
- मध्यम : दूर बिंदु 40 cm : f = -0.4 m, अतः P = 1/(-0.4) = -2.5 D।
- परीक्षा के लिए : एक विद्यार्थी का चश्मा -2 D है। दोष : निकट-दृष्टि (ऋणात्मक क्षमता)। फ़ोकस दूरी : f = 1/(-2) = -0.5 m = -50 cm, अतः दूर बिंदु 50 सेमी।
नियम 2 : दूर-दृष्टि दोष तथा जरा-दूरदृष्टिता — कारण : नेत्र लेंस की फ़ोकस दूरी बहुत अधिक या नेत्रगोलक बहुत छोटा। उत्तल लेंस को 25 cm की वस्तु का आभासी प्रतिबिंब ठीक नेत्र के निकट बिंदु N पर बनाना होता है। 1/f = 1/25 - 1/N प्रयोग कीजिए (दूरियाँ cm में)। जरा-दूरदृष्टिता भी ऐसे ही, या द्विफोकसी लेंस (ऊपर अवतल, नीचे उत्तल) से ठीक होती है।
- सरल : +2 D के चश्मे की फ़ोकस दूरी 1/2 m = 50 सेमी।
- मध्यम : निकट बिंदु 50 cm, 25 cm पर पढ़ना है : 1/f = 1/25 - 1/50 = 1/50, अतः f = 50 cm और P = +2 D।
- परीक्षा के लिए : निकट बिंदु 40 cm : 1/f = 1/25 - 1/40 = 3/200, अतः f = 200/3 = 66.7 cm = 0.667 m और P = +1.5 D।
ऋणात्मक क्षमता का अर्थ अवतल लेंस; धनात्मक क्षमता का अर्थ उत्तल लेंस। उत्तर देने से पहले चिह्न जाँच लें।
निकट-दृष्टि दोष में उत्तल लेंस लगाना। निकट-दृष्टि नेत्र जरूरत से अधिक फ़ोकस करता है, इसलिए प्रतिबिंब को पीछे दृष्टिपटल पर ले जाने वाला अपसारी (अवतल) लेंस चाहिए।
निकट-दृष्टि : अवतल, ऋणात्मक P। दूर-दृष्टि : उत्तल, धनात्मक P। याद रखने की युक्ति : "Myopia = Minus" : M यानी Myopia और M यानी Minus (अवतल) लेंस।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | निकट-दृष्टि दोष | दूर-दृष्टि दोष |
|---|---|---|
| धुँधली वस्तुएँ | दूर की वस्तुएँ | पास की वस्तुएँ |
| सुधार | अवतल लेंस (ऋणात्मक P) | उत्तल लेंस (धनात्मक P) |
अभ्यास के प्रश्न
- 1किस दोष में दूर बिंदु अनंत से निकट होता है और कौन-सा लेंस उसे ठीक करता है?
- 2एक व्यक्ति अख़बार केवल 60 cm पर स्पष्ट पढ़ता है पर दूर की वस्तुएँ ठीक देखता है। दोष और आवश्यक लेंस बताइए।
- 3एक निकट-दृष्टि व्यक्ति का दूर बिंदु 20 cm है। संशोधक लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।
- 4एक निकट-दृष्टि व्यक्ति का दूर बिंदु 1.25 m है। लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।
- 5एक विद्यार्थी -1.5 D का चश्मा पहनता है। दोष बताइए और फ़ोकस दूरी ज्ञात कीजिए।
- 6एक दूर-दृष्टि व्यक्ति का निकट बिंदु 60 cm है। 25 cm पर पढ़ने के लिए लेंस की क्षमता ज्ञात कीजिए।
- 7पहले दृष्टि सामान्य होने पर भी वृद्ध व्यक्ति को पढ़ने का चश्मा क्यों चाहिए?
- 8क्या मोतियाबिंद चश्मे से ठीक हो सकता है? कारण दीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1निकट-दृष्टि दोष; अवतल लेंस।
- 2दूर-दृष्टि दोष; उत्तल लेंस।
- 3f = -0.2 m, P = 1/(-0.2) = -5 D।
- 4f = -1.25 m, P = 1/(-1.25) = -0.8 D।
- 5निकट-दृष्टि दोष (ऋणात्मक क्षमता); f = 1/(-1.5) = -0.667 m, लगभग -67 सेमी।
- 61/f = 1/25 - 1/60 = 7/300, अतः f = 42.9 cm और P = +2.33 D (लगभग +2.3 D)।
- 7पक्ष्माभी पेशियाँ कमज़ोर हो जाती हैं और लेंस की लचक घट जाती है, इसलिए निकट बिंदु दूर चला जाता है (जरा-दूरदृष्टिता)।
- 8नहीं। लेंस स्वयं धुँधला हो जाता है; उसका उपचार शल्य-चिकित्सा से होता है।
प्रिज़्म से अपवर्तन तथा प्रकाश का वर्ण-विक्षेपण
खिड़की पर लटके कटे हुए काँच के क्रिस्टल से धूप गुज़रे तो दीवार पर छोटे इंद्रधनुष बनते हैं। काँच श्वेत प्रकाश को उसके रंगों में बाँट देता है।
काँच के प्रिज़्म में दो त्रिकोणीय आधार और एक-दूसरे की ओर झुके तीन आयताकार पार्श्व फलक होते हैं। प्रवेश करते समय किरण अभिलंब की ओर और निकलते समय अभिलंब से दूर मुड़ती है, इसलिए कुल मिलाकर वह आधार की ओर मुड़ती है। कोण : i (आपतन), r (अपवर्तन), e (निर्गत), A (दो अपवर्तक फलकों के बीच प्रिज़्म कोण) और D (आपतित व निर्गत दिशाओं के बीच विचलन)। श्वेत प्रकाश का VIBGYOR में बँटना वर्ण-विक्षेपण है; इस पट्टी को स्पेक्ट्रम कहते हैं। लाल सबसे कम और बैंगनी सबसे अधिक मुड़ता है। न्यूटन के दूसरे, उलटे प्रिज़्म ने रंगों को फिर श्वेत प्रकाश में जोड़ दिया, अतः प्रिज़्म रंग पैदा नहीं करता।
सूत्र / समीकरण : VIBGYOR · लाल सबसे कम मुड़ता है · बैंगनी सबसे अधिक
आकृति में : रंगों की पट्टियाँ एक-दूसरे पर न चढ़ें, इसलिए सूर्य-प्रकाश का पतला पुंज लेते हैं।
नियम 1 : प्रिज़्म और काँच की सिल्ली की तुलना — काँच की सिल्ली के दोनों फलक समानांतर होते हैं, इसलिए निर्गत किरण आपतित किरण के समानांतर रहती है और केवल बगल में खिसकती है। प्रिज़्म के फलक झुके होते हैं, दोनों मुड़ाव जुड़ जाते हैं और किरण आधार की ओर विचलित होती है। दो अपवर्तक फलकों के बीच का कोण प्रिज़्म कोण A है।
- सरल : सिल्ली : निर्गत किरण आपतित किरण के समानांतर। प्रिज़्म : समानांतर नहीं।
- मध्यम : प्रिज़्म कोण 60 अंश का अर्थ है कि दो अपवर्तक फलक आपस में 60 अंश बनाते हैं; यह विचलन कोण नहीं है।
- परीक्षा के लिए : नाम दीजिए : i = पहले फलक पर आपतित किरण और अभिलंब; r = अपवर्तित किरण और वही अभिलंब; e = दूसरे फलक पर निर्गत किरण और अभिलंब; D = आपतित व निर्गत दिशाओं के बीच कोण।
नियम 2 : वर्ण-विक्षेपण तथा न्यूटन का प्रयोग — काँच में अलग-अलग रंगों की चाल अलग होती है, इसलिए प्रत्येक का अपवर्तनांक अलग होता है और वह अपने ही कोण से मुड़ता है। इससे श्वेत प्रकाश का स्पेक्ट्रम बनता है। दूसरा वैसा ही प्रिज़्म उलटा रखने पर रंग फिर श्वेत प्रकाश बन जाते हैं। एक ही रंग को दूसरे प्रिज़्म से गुज़ारें तो वह केवल मुड़ता है, बँटता नहीं।
- सरल : सबसे कम से सबसे अधिक मुड़ने वाले रंग : लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, जामुनी, बैंगनी।
- मध्यम : प्रिज़्म से मिला हरा प्रकाश दूसरे प्रिज़्म से भेजा : वह हरा ही रहता है (केवल विचलित होता है), क्योंकि एक रंग आगे नहीं बँटता।
- परीक्षा के लिए : मान लीजिए लाल 37 अंश और बैंगनी 41 अंश विचलित होता है। स्पेक्ट्रम 41 - 37 = 4 अंश में फैलता है और बैंगनी आधार के निकट रहता है।
काँच के प्रिज़्म से सूर्य-प्रकाश का स्पेक्ट्रम सबसे पहले न्यूटन ने पाया था। सूर्य को सीधे कभी न देखें।
यह कहना कि प्रिज़्म प्रकाश में रंग जोड़ता है। वह श्वेत प्रकाश में पहले से मौजूद रंगों को केवल अलग करता है।
प्रिज़्म आधार की ओर मोड़ता है; लाल कम, बैंगनी अधिक। याद रखने की युक्ति : "VIBGYOR" : V यानी Very bent (बहुत मुड़ता), R यानी Rarely bent (कम मुड़ता)।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | काँच की सिल्ली | प्रिज़्म |
|---|---|---|
| फलक | समानांतर | एक-दूसरे से झुके |
| निर्गत किरण | आपतित किरण के समानांतर | आधार की ओर विचलित |
अभ्यास के प्रश्न
- 1प्रिज़्म के दो अपवर्तक फलकों के बीच के कोण को क्या कहते हैं?
- 2प्रिज़्म में निर्गत किरण आपतित किरण के समानांतर क्यों नहीं होती?
- 3कौन-सा रंग सबसे अधिक और कौन-सा सबसे कम मुड़ता है?
- 4पहले प्रिज़्म के पास दूसरा वैसा ही प्रिज़्म उलटा रखा। क्या निकलता है?
- 5प्रिज़्म से मिला हरा प्रकाश दूसरे प्रिज़्म से भेजा गया। क्या होता है?
- 6लाल 36 अंश और बैंगनी 40 अंश विचलित होता है। फैलाव का कोण ज्ञात कीजिए।
- 7काँच के प्रिज़्म से सूर्य-प्रकाश का स्पेक्ट्रम सबसे पहले किसने पाया?
- 8प्रिज़्म के प्रयोग में सूर्य-प्रकाश का पतला पुंज क्यों लेते हैं?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1प्रिज़्म कोण, A।
- 2इसके दोनों फलक झुके होते हैं, इसलिए दोनों मुड़ाव निरस्त होने के बजाय जुड़ जाते हैं।
- 3बैंगनी सबसे अधिक, लाल सबसे कम मुड़ता है।
- 4फिर से श्वेत प्रकाश, क्योंकि रंग पुनः मिल जाते हैं।
- 5वह हरा ही रहता है और केवल विचलित होता है; एक रंग आगे नहीं बँटता।
- 640 - 36 = 4 अंश।
- 7आइज़क न्यूटन।
- 8ताकि रंगों की पट्टियाँ एक-दूसरे पर न चढ़ें और स्पष्ट स्पेक्ट्रम मिले।
इंद्रधनुष तथा वायुमंडलीय अपवर्तन
मानसून की बौछार के बाद सूरज झाँकता है और पहाड़ियों पर इंद्रधनुष खिल उठता है। रात में तारे टिमटिमाते हैं पर चाँद स्थिर चमकता है।
इंद्रधनुष वर्षा के बाद सूर्य की विपरीत दिशा में दिखने वाला प्राकृतिक स्पेक्ट्रम है। प्रत्येक बूँद छोटे प्रिज़्म जैसा काम करती है : प्रवेश पर सूर्य-प्रकाश का अपवर्तन व वर्ण-विक्षेपण, फिर आंतरिक परावर्तन और निकलते समय फिर अपवर्तन। वायुमंडलीय अपवर्तन धीरे-धीरे बदलते अपवर्तनांक वाली हवा से होने वाला अपवर्तन है; गरम हवा हल्की होती है और उसका अपवर्तनांक थोड़ा कम होता है। इससे तारे टिमटिमाते हैं, क्षितिज के पास का तारा थोड़ा ऊँचा दिखता है और सूर्य वास्तविक सूर्योदय से पहले तथा सूर्यास्त के बाद लगभग 2 मिनट दिखता है। ग्रह विस्तृत स्रोत होने से नहीं टिमटिमाते।
सूत्र / समीकरण : दिन लगभग 4 मिनट लंबा (2 + 2)
आकृति में : हर बूँद अलग-अलग रंग अलग कोणों पर भेजती है, इसलिए रंगों की पट्टी दिखती है।
नियम 1 : इंद्रधनुष कैसे बनता है — हवा में पानी की बूँदें और सूर्य का प्रकाश चाहिए। हर बूँद प्रकाश का अपवर्तन व वर्ण-विक्षेपण करती है, पिछली सतह से परावर्तित करती है और निकलते समय फिर अपवर्तित करती है। प्रकाश जिस ओर से आया उसी ओर लौटता है, इसलिए प्रेक्षक के पीछे सूर्य होना चाहिए और उसे विपरीत दिशा में देखना चाहिए।
- सरल : पीछे सूर्य रखकर सामने की बारिश की ओर देखिए : वहीं इंद्रधनुष दिखता है।
- मध्यम : धूप में, पीछे सूर्य रखकर बगीचे के स्प्रिंकलर को देखें तो छोटा इंद्रधनुष दिख सकता है, क्योंकि फुहार से बूँदें मिलती हैं।
- परीक्षा के लिए : बूँद के भीतर के तीन चरण बताइए : (1) वर्ण-विक्षेपण सहित अपवर्तन, (2) आंतरिक परावर्तन, (3) निकलते समय अपवर्तन।
नियम 2 : वायुमंडलीय अपवर्तन के प्रभाव — तारे का प्रकाश सघन वायु-परतों में प्रवेश करते समय अभिलंब की ओर मुड़ता है, इसलिए तारा वास्तविक से थोड़ा ऊँचा दिखता है। हवा लगातार हिलती रहती है, इसलिए आभासी स्थिति और चमक बदलती रहती हैं : तारा टिमटिमाता है। ग्रह अनेक बिंदु-स्रोतों का समूह है, इसलिए परिवर्तन निरस्त हो जाते हैं और वह नहीं टिमटिमाता। इसी मुड़ाव से सूर्य लगभग 2 मिनट पहले और 2 मिनट बाद तक दिखता है।
- सरल : वास्तविक सूर्योदय सुबह 6:30 : सूर्य लगभग 6:28 पर दिखता है।
- मध्यम : वास्तविक सूर्यास्त शाम 6:40 : सूर्य लगभग 6:42 तक दिखता है, अतः दिन 2 + 2 = 4 मिनट लंबा।
- परीक्षा के लिए : ग्रह क्यों नहीं टिमटिमाते? ग्रह अनेक बिंदु-सदृश स्रोतों का समूह है; कुछ मंद हों तो कुछ चमकीले हो जाते हैं, इसलिए कुल प्रकाश स्थिर रहता है।
वायुमंडल न होता तो टिमटिमाना न होता और सूर्योदय लगभग 2 मिनट देर से होता।
यह कहना कि तारे प्रकाश की झलकों से टिमटिमाते हैं। टिमटिमाना गतिशील वायुमंडल में अपवर्तन के कारण होता है।
इंद्रधनुष : बूँदों में वर्ण-विक्षेपण, पीछे सूर्य। टिमटिमाना : वायुमंडलीय अपवर्तन। याद रखने की युक्ति : "पीछे सूर्य, सामने बारिश" : ऐसे इंद्रधनुष दिखता है।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | तारा | ग्रह |
|---|---|---|
| दिखता है | बिंदु-स्रोत | विस्तृत स्रोत |
| टिमटिमाता है? | हाँ | नहीं |
अभ्यास के प्रश्न
- 1इंद्रधनुष देखने के लिए सूर्य कहाँ होना चाहिए?
- 2वर्षा की बूँद के भीतर सूर्य-प्रकाश के तीन चरण बताइए।
- 3तारे क्यों टिमटिमाते हैं पर ग्रह क्यों नहीं?
- 4वायुमंडलीय अपवर्तन से दिन लगभग कितने मिनट लंबा हो जाता है?
- 5वास्तविक सूर्यास्त शाम 7:05 पर है। सूर्य लगभग किस समय तक दिखता है?
- 6क्षितिज के पास का तारा अपनी वास्तविक स्थिति से ऊँचा क्यों दिखता है?
- 7गरम सड़क के ऊपर की वस्तुएँ झिलमिलाती क्यों दिखती हैं?
- 8चंद्रमा से देखने पर क्या तारे टिमटिमाएँगे? कारण दीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1आपके पीछे; इसलिए इंद्रधनुष विपरीत दिशा में दिखता है।
- 2वर्ण-विक्षेपण सहित अपवर्तन, आंतरिक परावर्तन, निकलते समय अपवर्तन।
- 3तारे बिंदु-स्रोत हैं, इसलिए परिवर्तन दिखते हैं; ग्रह विस्तृत स्रोत है, इसलिए परिवर्तन औसत होकर निरस्त हो जाते हैं।
- 4लगभग 4 मिनट।
- 5लगभग शाम 7:07 तक।
- 6भूमि की ओर अपवर्तनांक बढ़ता है, इसलिए प्रकाश लगातार अभिलंब की ओर मुड़ता है और आभासी स्थिति ऊपर उठ जाती है।
- 7गरम हवा हल्की होती है, उसका अपवर्तनांक कम होता है और वह हिलती रहती है, इसलिए प्रकाश बदलती मात्रा में मुड़ता है।
- 8नहीं। चंद्रमा पर वायुमंडल नहीं है, इसलिए वायुमंडलीय अपवर्तन नहीं होता।
प्रकाश का प्रकीर्णन, टिंडल प्रभाव तथा नीला आकाश
धूल भरे कमरे में छोटे छेद से आती सूर्य-किरण चमकीली रेखा जैसी दिखती है और कोहरे में टॉर्च का पुंज दिखाई देता है। नन्हे कण कुछ प्रकाश बगल से हमारी आँखों में फेंकते हैं।
प्रकीर्णन का अर्थ है सूक्ष्म कणों द्वारा प्रकाश का सभी दिशाओं में फैल जाना। टिंडल प्रभाव कोलाइडी कणों द्वारा होने वाला प्रकीर्णन है, जिससे प्रकाश-पुंज दिखता है (धुएँ वाला कमरा, जंगल का कोहरा); वास्तविक विलयन में वह नहीं दिखता। प्रकीर्णित प्रकाश का रंग कणों के आकार पर निर्भर है : अति सूक्ष्म कण मुख्यतः नीले का प्रकीर्णन करते हैं, बड़े कण लंबी तरंगदैर्घ्यों का भी, और पर्याप्त बड़े कण श्वेत प्रकाश देते हैं। हवा के अणु प्रकाश की तरंगदैर्घ्य से छोटे हैं और छोटी तरंगदैर्घ्यों का अधिक प्रकीर्णन करते हैं, इसलिए आकाश नीला है; लाल की तरंगदैर्घ्य नीले की लगभग 1.8 गुना है। वायुमंडल न होता तो आकाश काला होता। लाल का प्रकीर्णन सबसे कम होता है, इसलिए खतरे के संकेतों में वही प्रयोग होता है और सूर्योदय-सूर्यास्त पर सूर्य लाल दिखता है।
सूत्र / समीकरण : छोटी तरंगदैर्घ्य अधिक बिखरती है : नीले का प्रकीर्णन लाल से अधिक
आकृति में : छोटी नीली तरंगें आसानी से बिखरती हैं; लंबी लाल तरंगें सीधी आगे बढ़ती हैं।
नियम 1 : टिंडल प्रभाव तथा कणों का आकार — पुंज बगल से तभी दिखता है जब कण उसका प्रकीर्णन करें। कोलाइड (धुआँ, हल्का दूध, कोहरा) ऐसा करते हैं; नमक के पानी जैसे वास्तविक विलयन के कण ध्यान देने योग्य प्रकीर्णन के लिए बहुत छोटे होते हैं। अति सूक्ष्म कणों से प्रकीर्णित प्रकाश नीलापन लिए, मोटे कणों से सफ़ेदी लिए दिखता है।
- सरल : पानी में दूध की कुछ बूँदें डालने पर टॉर्च का पुंज दिखता है; स्वच्छ नमक के पानी में नहीं।
- मध्यम : जंगल के कोहरे से गुज़रता सूर्य-प्रकाश चमकीले पुंजों जैसा दिखता है, क्योंकि नन्ही पानी की बूँदें प्रकाश का प्रकीर्णन करती हैं।
- परीक्षा के लिए : बादल सफ़ेद क्यों दिखते हैं? उनकी बूँदें बड़ी होती हैं, इसलिए सभी रंग लगभग समान बिखरते हैं और मिश्रण सफ़ेद दिखता है।
नियम 2 : आकाश, सूर्य और खतरे के संकेतों का रंग — नीले की तरंगदैर्घ्य लाल से कम होती है, इसलिए हवा नीले का अधिक प्रकीर्णन करती है और आकाश नीला दिखता है। दोपहर में सूर्य-प्रकाश हवा में छोटा पथ तय करता है और सफ़ेद दिखता है। सूर्योदय-सूर्यास्त पर पथ लंबा होता है, अधिकांश नीला बिखर जाता है और मुख्यतः लाल हम तक पहुँचता है। कोहरे और धुएँ से लाल का प्रकीर्णन सबसे कम होता है, इसलिए वह दूर से दिखता है और खतरे के संकेतों में प्रयोग होता है। हवा से बहुत ऊपर आकाश काला होता है।
- सरल : नीला 450 nm और लाल 720 nm। लाल 720/450 = 1.6 गुना लंबा है, अतः नीले का प्रकीर्णन अधिक।
- मध्यम : दोपहर में सूर्य सफ़ेद दिखता है क्योंकि प्रकाश छोटा पथ पार करता है; सूर्यास्त पर पथ लंबा होता है, नीला बिखर जाता है और सूर्य लालिमा लिए दिखता है।
- परीक्षा के लिए : हवा से बहुत ऊपर स्थित अंतरिक्ष यात्री को आकाश काला दिखता है, क्योंकि सूर्य-प्रकाश का प्रकीर्णन करने के लिए हवा बहुत कम होती है।
बैंगनी का प्रकीर्णन नीले से भी अधिक होता है, पर आकाश नीला दिखता है क्योंकि सूर्य बैंगनी कम देता है और हमारी आँखें उसके प्रति कम संवेदनशील हैं।
यह कहना कि आकाश समुद्र के प्रतिबिंब से नीला है। रंग हवा के अणुओं द्वारा सूर्य-प्रकाश के प्रकीर्णन से आता है।
छोटी तरंगें अधिक बिखरती हैं : नीला आकाश। लाल सबसे कम : संकेत और सूर्यास्त। याद रखने की युक्ति : "नीला बिखरे, लाल सीधा चले" : नीला बिखर जाता है, लाल सीधा निकलता है।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | दोपहर का सूर्य | सूर्योदय या सूर्यास्त का सूर्य |
|---|---|---|
| हवा में पथ | छोटा | लंबा |
| सूर्य दिखता है | सफ़ेद | लालिमा लिए |
अभ्यास के प्रश्न
- 1टिंडल प्रभाव क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
- 2नमक के विलयन में प्रकाश-पुंज का मार्ग क्यों नहीं दिखता?
- 3आकाश नीला क्यों दिखता है?
- 4खतरे के संकेत लाल क्यों होते हैं?
- 5हवा से बहुत ऊपर अंतरिक्ष यात्री को आकाश काला क्यों दिखता है?
- 6सूर्यास्त पर सूर्य लाल क्यों दिखता है?
- 7लाल प्रकाश की तरंगदैर्घ्य 700 nm और नीले की 450 nm है। किसका प्रकीर्णन अधिक है और लाल की तरंगदैर्घ्य कितने गुना बड़ी है?
- 8बादल सफ़ेद क्यों दिखते हैं?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1कोलाइडी कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन जिससे पुंज दिखता है; जैसे धुएँ वाले कमरे में सूर्य-किरण।
- 2इसके कण ध्यान देने योग्य प्रकीर्णन करने के लिए बहुत छोटे होते हैं।
- 3हवा के अणु लाल की तुलना में छोटी नीली तरंगदैर्घ्यों का अधिक प्रकीर्णन करते हैं।
- 4कोहरे और धुएँ से लाल का प्रकीर्णन सबसे कम होता है, इसलिए वह दूर से दिखता है।
- 5हवा बहुत कम होती है, इसलिए प्रकीर्णन नगण्य होता है।
- 6प्रकाश हवा में लंबा पथ तय करता है; अधिकांश नीला बिखर जाता है और मुख्यतः लाल पहुँचता है।
- 7नीले का प्रकीर्णन अधिक; 700/450 = लगभग 1.6 गुना।
- 8उनकी बूँदें बड़ी होती हैं और सभी रंगों को लगभग समान बिखेरती हैं, इसलिए सफ़ेद।