BPSC CCE Prelims
प्रकाश एवं प्रकाशिकी Previous Year Questions (PYQs)

Detailed Explanation:

दर्पण की फोकस दूरी f = R/2 होती है, जहाँ R वक्रता त्रिज्या है।

समतल दर्पण में शून्य वक्रता (समतल सतह) होती है, अतः R = ∞। इसलिए, f = ∞/2 = ∞। समतल दर्पण से परावर्तित समांतर किरणें समांतर ही रहती हैं और कभी भी फोकस बिंदु बनाने के लिए अभिसरित या अपसरित नहीं होतीं।

Detailed Explanation:

टेलीस्कोप, माइक्रोस्कोप और पेरिस्कोप ऐसे प्रकाशीय उपकरण हैं जो वस्तुओं को देखने के लिए लेंस और दर्पण का उपयोग करते हैं (दूर की, सूक्ष्म या बाधाओं के आसपास की वस्तुएं)।

स्टेथोस्कोप एक ध्वनिक चिकित्सा उपकरण है जो शरीर की आंतरिक ध्वनियों को सुनने के लिए उपयोग होता है (दिल की धड़कन, फेफड़ों की आवाज़), देखने के लिए नहीं।

Detailed Explanation:

दूरदर्शी का विभेदन दो निकट स्थित वस्तुओं को अलग-अलग देखने की क्षमता है और यह कोणीय विभेदन θ के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

रेले के मापदंड के अनुसार, θ = 1.22λ/D, जहाँ λ प्रकाश की तरंगदैर्ध्य है और D अभिदृश्यक लेंस का व्यास है। जैसे-जैसे D बढ़ता है, θ घटता है, अर्थात दूरदर्शी सूक्ष्म विवरण देख सकता है — इसलिए विभेदन बढ़ता है।

बड़ा द्वारक अधिक प्रकाश भी एकत्र करता है, जिससे छवि की स्पष्टता और निकट वस्तुओं को अलग करने की क्षमता में सुधार होता है।

Detailed Explanation:

छाया इसलिए बनती है क्योंकि प्रकाश सीधी रेखा में चलता है, इस गुण को ऋजुरेखीय संचरण कहते हैं।

जब कोई अपारदर्शी वस्तु प्रकाश के मार्ग को रोकती है, तो वह बाधा के चारों ओर मुड़ नहीं सकता, जिससे उसके पीछे एक अंधेरा क्षेत्र (छाया) बनता है। ध्रुवण तरंग अभिविन्यास से, विवर्तन किनारों पर मुड़ने से, और व्यतिकरण तरंग अतिव्यापन से संबंधित है—कोई भी सीधे छाया नहीं बनाता।

Detailed Explanation:

काले रंग की पट्टियाँ लेंस के कुछ हिस्सों को अवरुद्ध करती हैं, जिससे लेंस से गुजरने वाली प्रकाश की मात्रा कम हो जाती है।

घोड़े के प्रत्येक बिंदु से प्रकाश लेंस के विभिन्न भागों से होकर गुजरता है, इसलिए कुछ पट्टियों को अवरुद्ध करने से कुल चमक कम होती है लेकिन प्रतिबिम्ब में धारियाँ नहीं बनतीं—प्रतिबिम्ब कम तीव्रता के साथ पूर्ण घोड़ा रहता है।

Detailed Explanation:

उत्तल लेंस बीच में मोटा होता है और प्रकाश किरणों को अभिसारित करता है। जब कोई वस्तु लेंस और उसके फोकस बिंदु के बीच रखी जाती है, तो यह आवर्धित, सीधा, आभासी प्रतिबिम्ब बनाता है—यही आवर्धक कांच का सिद्धांत है।

अवतल लेंस और समतल-अवतल लेंस प्रकाश को अपसारित करते हैं और प्रतिबिम्ब का आकार घटाते हैं, जबकि उत्तल दर्पण भी छोटा प्रतिबिम्ब बनाता है, इसलिए ये आवर्धन के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

अतः, आवर्धक कांच में उत्तल लेंस का उपयोग होता है, विकल्प 2 सही उत्तर है।

Detailed Explanation:

प्रकाश की गति किसी माध्यम में उसके अपवर्तनांक के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

• अपवर्तनांक मान: निर्वात = 1.0, वायु ≈ 1.0003, जल ≈ 1.33, कांच ≈ 1.5–1.65।
• कांच का अपवर्तनांक सबसे अधिक है दिए गए विकल्पों में, जिससे प्रकाश की गति सबसे कम होती है।
• अतः, प्रकाश कांच में सबसे धीमी गति से चलता है, इसलिए विकल्प 3 सही उत्तर है।

Detailed Explanation:

सापेक्षता का सिद्धांत अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा दो भागों में प्रस्तुत किया गया: विशिष्ट सापेक्षता (1905) और सामान्य सापेक्षता (1915)।

• विशिष्ट सापेक्षता: यह स्थापित करता है कि प्रकाश की गति नियत है और भौतिकी के नियम सभी गैर-त्वरित पर्यवेक्षकों के लिए समान हैं।
• सामान्य सापेक्षता: गुरुत्वाकर्षण को द्रव्यमान और ऊर्जा द्वारा उत्पन्न समय-अंतरिक्ष की वक्रता के रूप में वर्णित किया, जो न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण का स्थान लेता है।
• अतः, अल्बर्ट आइंस्टीन वह वैज्ञानिक हैं जिन्होंने सापेक्षता का सिद्धांत प्रस्तुत किया, विकल्प 4 सही उत्तर है।

Detailed Explanation:

अवतल दर्पण एक आवर्धित (बड़ा) आभासी प्रतिबिम्ब बनाता है जब वस्तु ध्रुव और फोकस के बीच रखी जाती है—यह आमतौर पर मेकअप/शेविंग दर्पणों में देखा जाता है।

समतल दर्पण हमेशा समान आकार का प्रतिबिम्ब बनाता है, उत्तल दर्पण हमेशा छोटा प्रतिबिम्ब बनाता है, और बाहर की ओर उभरी बेलनाकार सतह वाला दर्पण समान रूप से आवर्धन के बजाय विकृत करता है।

अतः, केवल अवतल दर्पण ही बड़ा प्रतिबिम्ब बनाता है जब व्यक्ति पर्याप्त पास खड़ा हो, इसलिए विकल्प 1 सही उत्तर है।

Detailed Explanation:

तारों का टिमटिमाना (या scintillation) इसलिए होता है क्योंकि तारों का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरता है जिसका अपवर्तनांक विभिन्न तापमान और घनत्व की अशांत वायु परतों के कारण लगातार बदलता रहता है। इससे प्रकाश पथ अप्रत्याशित रूप से मुड़ता है, जिससे तारे टिमटिमाते दिखाई देते हैं।

परावर्तन में प्रकाश का वापस लौटना होता है, ध्रुवण प्रकाश तरंग की दिशा से संबंधित है, और व्यतिकरण में तरंगों का अध्यारोपण होता है—इनमें से कोई भी वायुमंडलीय टिमटिमाहट की व्याख्या नहीं करता।

अतः, प्रकाश का अपवर्तन सही भौतिक घटना है, इसलिए विकल्प 1 सही उत्तर है।

Detailed Explanation:

साबुन की फिल्म में दो सतहें (ऊपरी और निचली) होती हैं जो प्रकाश को परावर्तित करती हैं। जब सफेद प्रकाश इन सतहों पर पड़ता है, तो ऊपरी और निचली सतहों से परावर्तित तरंगें एक-दूसरे के साथ व्यतिकरण करती हैं, जिससे कुछ तरंगदैर्ध्य नष्ट हो जाती हैं और अन्य प्रबल हो जाती हैं, जिससे चमकीले रंग दिखाई देते हैं।

विवर्तन तब होता है जब प्रकाश किनारों के चारों ओर मुड़ता है, अपवर्तन माध्यम परिवर्तन के कारण मुड़ना है, और ध्रुवण प्रकाश कंपन को एक तल तक सीमित करता है—कोई भी साबुन की फिल्म में रंग पैटर्न की व्याख्या नहीं करता।

अतः, प्रकाश का व्यतिकरण साबुन की फिल्म के रंगों के लिए जिम्मेदार है, जिससे विकल्प 4 सही उत्तर है।