భౌతిక దృశాశాస్త్ర కాంతి తరంగ సూత్రం

భౌతిక కాంతిశాస్త్రంలో కాంతి తరంగాలకు సంబంధించిన ప్రశ్నలు మరియు సూత్రాల ఉదాహరణలు

కాంతి లక్షణాలు

1. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం, కాబట్టి కాంతి….

A. ప్రతిబింబాన్ని అనుభవించదు
బి. వక్రీభవనాన్ని అనుభవించదు
C. ప్రచార మాధ్యమం అవసరం లేదు
D. దాని ప్రసారంలో శక్తిని కలిగి ఉండదు

చర్చ
కాంతి ఒక తరంగం, అందువల్ల, ఇతర తరంగాల మాదిరిగానే ఇది కూడా తన ప్రసరణ సమయంలో పరావర్తనం, వక్రీభవనాలకు గురవుతుంది మరియు శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం, కాబట్టి దీని ప్రసరణకు యానకం అవసరం లేదు.
సరైన సమాధానం C.

2. కింది వాక్యాన్ని గమనించండి:
1. కాంతి సరళ రేఖలో ప్రయాణిస్తుంది
2. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం
3. కాంతిని శోషించుకోవచ్చు
4. కాంతి విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటుంది
కాంతి ధర్మాలకు సంబంధించి సరైన వాక్యం...

ఎ. ప్రకటన 1 మాత్రమే
బి. ప్రకటనలు 1 మరియు 2
సి. ప్రకటనలు 1, 2 మరియు 3
D. అన్ని వాక్యాలు నిజం

చర్చ
1. కాంతి సరళ రేఖలో ప్రయాణిస్తుంది.
ఈ వాక్యం నిజం, ఎందుకంటే కాంతి ఒక తిర్యక్ తరంగంలా ప్రయాణించినప్పటికీ, దాని మార్గం ఒక సరళ రేఖ. జ్యామితీయ కాంతిశాస్త్రం (కాంతి పరావర్తనం మరియు వక్రీభవనం) అనే అంశంలో, కాంతిని ఒక కిరణంగా చిత్రీకరిస్తారు, దాని గమన మార్గం ఒక సరళ రేఖ.
2. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం:
ఈ వాక్యం నిజం, ఎందుకంటే కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం, దీని ప్రసరణకు మాధ్యమం అవసరం లేదు.
3. కాంతిని శోషించుకోవచ్చు:
ఈ వాక్యం నిజం. కాంతి ఒక రకమైన విద్యుదయస్కాంత తరంగం. యాంత్రిక మరియు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు రెండూ ఒక ప్రదేశం నుండి మరొక ప్రదేశానికి ప్రయాణించేటప్పుడు శక్తిని కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, కాంతి ప్రయాణించే మాధ్యమం దానిలోని కొంత శక్తిని గ్రహించగలదు. ఉదాహరణకు, కాంతి ఒక సమతల దర్పణం వైపు ప్రయాణించినప్పుడు, కాంతిలో ఎక్కువ భాగం పరావర్తనం చెందుతుంది, కానీ ఒక చిన్న భాగం దర్పణం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది.
4. కాంతి విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటుంది:
ఈ వాక్యం తప్పు. కాంతి ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగం, మరియు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు డోలనం చేసే విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతాయి. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు త్వరణం చెందుతున్న విద్యుత్ ఆవేశాల ద్వారా వెలువడతాయి.
సరైన సమాధానం C.

పరిపూర్ణ ప్రతిబింబం

3. కుడి వైపున ఉన్న చిత్రంలో ఒక వజ్రపు ఆభరణం కనిపిస్తుంది, దాని నుండి ప్రతిబింబించే కాంతి చాలా మెరుస్తూ ఉండటం వల్ల అది చాలా ఖరీదైనది. ఈ దృగ్విషయం దీనివల్ల కలుగుతుంది…
A. సంపూర్ణ వక్రీభవనం, దీనిలో కాంతి తక్కువ సాంద్రత గల యానకం నుండి ఎక్కువ సాంద్రత గల యానకంలోకి ప్రవేశిస్తుంది.
B. పతన కోణం సరిహద్దు కోణం కంటే తక్కువగా ఉండే సంపూర్ణ వక్రీభవనం
C. కాంతి తక్కువ సాంద్రత గల యానకం నుండి ఎక్కువ సాంద్రత గల యానకంలోకి ప్రసరించినప్పుడు జరిగే సంపూర్ణ పరావర్తనం.
D. పతన కోణం సరిహద్దు కోణం కంటే ఎక్కువగా ఉండే సంపూర్ణ పరావర్తనం
చర్చ
కాంతి విక్షేపణం మరియు సంపూర్ణ పరావర్తనం కారణంగా వజ్రం నుండి వచ్చే కాంతి మెరుస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది. అధిక వక్రీభవన సూచిక ఉన్న యానకం నుండి తక్కువ వక్రీభవన సూచిక ఉన్న యానకంలోకి కాంతి ప్రయాణించినప్పుడు సంపూర్ణ పరావర్తనం జరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, కాంతి వజ్రం (అధిక వక్రీభవన సూచికతో) నుండి గాలికి (తక్కువ వక్రీభవన సూచికతో) ప్రయాణిస్తుంది. దీనిని మరింతగా అర్థం చేసుకోవడానికి, క్రింది చిత్రాన్ని పరిశీలించండి.

కాంతి అధిక వక్రీకరణ సూచిక గల యానకం నుండి తక్కువ వక్రీకరణ సూచిక గల యానకంలోకి ప్రయాణించినప్పుడు, అది లంబం నుండి దూరంగా వంగుతుంది. పతన కోణం (θ) ఎక్కువగా ఉంటే, వక్రీకరణ కోణం (θ) కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఒక నిర్దిష్ట పతన కోణం వద్ద, వక్రీకరణ కోణం 90° ఉంటుంది. వక్రీకరణ కోణం 90°గా ఉన్నప్పుడు ఉండే పతన కోణాన్ని సంకట కోణం (θk) లేదా అవధి కోణం అంటారు. పతన కోణం సంకట కోణం లేదా అవధి కోణం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, కాంతి ఏమాత్రం వక్రీకరణ చెందదు; కాంతి అంతా పరావర్తనం చెందుతుంది.
సరైన సమాధానం D.

4. జిల్లా/నగర స్థాయి జూనియర్ ఉన్నత పాఠశాలల కొరకు 2011 జాతీయ సైన్స్ ఒలింపియాడ్ ప్రశ్నలు నెం. 39
పరిపూర్ణ ప్రతిబింబానికి ఒక లక్షణమైన ఈ క్రింది దృగ్విషయం...
ఎ. ఇంద్రధనస్సు
బి. మిరాజ్
సి. రంగు సరస్సు
D. ఆస్టిగ్మాటిజం
చర్చ
మరీచికను సంపూర్ణ పరావర్తన దృగ్విషయం అని అంటారు, ఎందుకంటే ఈ ప్రక్రియలో, గాలి నుండి వచ్చే కాంతి ఏదీ రహదారి ఉపరితలం ద్వారా వక్రీభవనం చెందదు, కానీ కాంతి అంతా రహదారి ఉపరితలం ద్వారా పరావర్తనం చెందినట్లుగా కనిపిస్తుంది. గాలి పొరల యొక్క విభిన్న సాంద్రతల కారణంగా, ఆ పొరలకు వేర్వేరు వక్రీభవన సూచికలు ఉంటాయి, వాటి గుండా కాంతి ప్రయాణించడం వల్ల మరీచికలు ఏర్పడతాయి. వాస్తవానికి, కాంతి రహదారి ఉపరితలం ద్వారా పరావర్తనం చెందదు, కానీ వేర్వేరు వక్రీభవన సూచికలు కలిగిన గాలి పొరల ద్వారా వక్రీభవనం (వంగడం) చెందుతుంది.
సరైన సమాధానం బి.

5. జిల్లా/నగర స్థాయి జూనియర్ ఉన్నత పాఠశాలల కొరకు 2010 జాతీయ సైన్స్ ఒలింపియాడ్ ప్రశ్నలు నెం. 30
వేడి రోజున తారు రోడ్డు ఉపరితలంపై నూనె మరక కనిపించడం అనేది ప్రాథమికంగా ఒక సంపూర్ణ ప్రతిబింబ సంఘటన, ఎందుకంటే….
ఎ. గాలిలోని పై పొరల వక్రీభవన సూచిక కింది పొరల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
బి. గాలి యొక్క పై పొరల వక్రీభవన సూచిక కింది పొరల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
C. నీటి బిందువులు వేర్వేరు పరావర్తన కోణాల వద్ద వేర్వేరు రంగులను ప్రతిబింబిస్తాయి.
D. నీటి బిందువులు వేర్వేరు వక్రీభవన కోణాల వద్ద వేర్వేరు రంగులను వక్రీభవనం చెందిస్తాయి.
చర్చ
వేడి రోజున తారు రోడ్డుపై నూనె మరకలాంటి దృశ్యం మరీచికకు ఒక ఉదాహరణ. రోడ్డుకు దగ్గరగా ఉన్న గాలి పొరకూ, దాని పైన ఉన్న గాలి పొరకూ మధ్య వక్రీభవన సూచికలో తేడా ఉండటం వల్ల మరీచికలు ఏర్పడతాయి.
వేడి రోజున, రహదారి ఉపరితలం దానిపై ఉన్న గాలిని వేడి చేస్తుంది, దీనివల్ల రహదారి ఉపరితలానికి సరిగ్గా పైన ఉన్న గాలి పొర, దాని పైన ఉన్న గాలి పొర కంటే వేడిగా ఉంటుంది. వేడిగా ఉన్న గాలి పొర ఎక్కువ ఘనపరిమాణ వ్యాకోచానికి గురవుతుంది, దీనివల్ల దాని సాంద్రత తగ్గుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, దాని పైన ఉన్న తక్కువ వేడి గాలి పొర తక్కువ ఘనపరిమాణ వ్యాకోచానికి గురవుతుంది, దీనివల్ల దాని సాంద్రత పెరుగుతుంది. కాబట్టి కింది గాలి పొర తక్కువ సాంద్రతతో ఉండగా, పై గాలి పొర ఎక్కువ సాంద్రతతో ఉంటుంది.
దిగువన (రహదారి ఉపరితలానికి దగ్గరగా) ఉన్న గాలి పొర సాంద్రత తక్కువగా ఉండటం వల్ల, కాంతి దాని గుండా వెళ్ళినప్పుడు వేగంగా ప్రయాణిస్తుంది, అయితే పైనున్న గాలి పొర సాంద్రత ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల దాని గుండా వెళ్ళినప్పుడు కాంతి నెమ్మదిగా ప్రయాణిస్తుంది.
వక్రీభవన సూచికకు సూత్రం: n = c / v, ఇక్కడ n అనేది వక్రీభవన సూచిక, c = శూన్యంలో కాంతి వేగం = స్థిరాంకం = 3 x 10⁸ m/s, v = మాధ్యమంలో కాంతి వేగం. ఈ సూత్రం ఆధారంగా, c స్థిరంగా ఉంటుంది, తద్వారా v పెరిగితే n తగ్గుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా v తగ్గితే n పెరుగుతుంది.
దిగువ గాలి పొరలో కాంతి వేగంగా ప్రయాణిస్తుంది (v విలువ ఎక్కువ), అందువల్ల దిగువ గాలి పొర తక్కువ వక్రీభవన సూచికను (n విలువ తక్కువ) కలిగి ఉంటుంది. అదేవిధంగా, ఎగువ గాలి పొరలో కాంతి నెమ్మదిగా ప్రయాణిస్తుంది (v విలువ తక్కువ), అందువల్ల ఎగువ గాలి పొర ఎక్కువ వక్రీభవన సూచికను (n విలువ ఎక్కువ) కలిగి ఉంటుంది.
సరైన సమాధానం A.

వక్రీభవన సూచిక

6. గాలిలో ఒక దృశ్య కాంతి పుంజం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం 510 nm. ఆ కాంతి పుంజం 1,5 వక్రీకరణ సూచిక గల యానకంలోకి ప్రవేశిస్తే, దాని తరంగదైర్ఘ్యం ఎంతకు మారుతుంది….
A. 680 nm
బి. 510 ఎన్ఎమ్
సి. 340 ఎన్ఎమ్
D. 170 nm
చర్చ
ఇది తెలిసిన విషయమే:
తరంగదైర్ఘ్యం (λ) = 510 nm = 510 x 10^-9 చాలు
వక్రీభవన సూచిక (n) = 1,5
ప్రశ్న: తరంగదైర్ఘ్యం (λ) దీనికి మారుతుంది….
సమాధానం :

తరంగదైర్ఘ్యం (λ) 340 నానోమీటర్లకు మారుతుంది.
సరైన సమాధానం C.

7. ఒక స్వచ్ఛమైన కొలను అడుగున ఒక చేప కనిపిస్తుంది, ఆ కొలను లోతు 2 మీటర్లు, కొలను యొక్క వక్రీభవన సూచిక 4/3. ఒకవేళ ఆ చేప కొలను ఉపరితలానికి దాదాపు లంబంగా కనిపిస్తే, ఆ చేప కొలను ఉపరితలం నుండి ఎంత దూరంలో కనిపిస్తుంది?
ఎ. కొలను ఉపరితలం నుండి 1 మీటరు దూరంలో
బి. కొలను ఉపరితలం నుండి 1,5 మీటర్ల దూరంలో
కొలను ఉపరితలం నుండి C. 2 మీటర్ల దూరంలో
D. కొలను ఉపరితలం నుండి 2,67 మీటర్ల దూరంలో
చర్చ
ఇది తెలిసిన విషయమే:
కొలను యొక్క వక్రీభవన సూచిక = 4/3
కొలను లోతు = 2 మీటర్లు
ప్రశ్న: చెరువు ఉపరితలం నుండి చేపలు ఎంత దూరం వరకు కనిపిస్తాయి?
సమాధానం :
దృశ్య దూరం = 1 : n (వాస్తవ దూరం)
దృశ్య దూరం = 1 : 4/3 (2 మీటర్లు)
దృశ్య దూరం = 1 x 3/4 (2 మీటర్లు)
దృశ్య దూరం = 3/4 (2 మీటర్లు)
దృశ్య దూరం = 6/4
దృశ్య దూరం = 1,5 మీటర్లు
చెరువు ఉపరితలం నుండి చేప కనిపించే దూరం = 1,5 మీటర్లు
సరైన సమాధానం బి.

8. పరిసరాలతో పోలిస్తే వక్రీభవన సూచిక కలిగిన ఒక వాహికలో కాంతి ప్రసారం చేయబడుతుంది….
ఎ. > 1
బి. = 1
సి. < 1
డి. = 0
చర్చ
శూన్యం యొక్క వక్రీభవన సూచిక = 1,0000
ఒక యానకం యొక్క వక్రీభవన సూచిక శూన్యం యొక్క వక్రీభవన సూచిక కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
సరైన సమాధానం A.

కాంతి విక్షేపణం

9. విక్షేపణ కోణం అనేది ఏకవర్ణ కాంతిలోని రెండు రంగుల మధ్య ఏర్పడే కోణం, ఇది ఈ క్రింది సందర్భంలో ఏర్పడుతుంది….
ఎ. కాంతి ధ్రువీకరణ
బి. కాంతి శోషణ
C. కాంతి విక్షేపణం
D. కాంతి వివర్తనం
చర్చ
ఏకవర్ణ కాంతి అంటే ఒకే రంగు లేదా తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన కాంతి. సూర్యకాంతి వంటి తెల్లని కాంతి, ప్రతి రంగుకు వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యం లేదా పౌనఃపున్యం ఉన్న అన్ని రంగుల కలయిక. తెల్లని కాంతి దృశ్య వర్ణపటంగా (ఎరుపు, నారింజ, పసుపు, ఆకుపచ్చ, నీలం, ఇంద్రీ మరియు ఊదా) విడిపోవడాన్ని కాంతి విక్షేపణం అంటారు.
పట్టకాలు, నీటి బిందువులు లేదా ఇతర వస్తువుల ద్వారా కాంతి విక్షేపణను సాధించవచ్చు. నిత్య జీవితంలో కాంతి విక్షేపణకు ఇంద్రధనస్సులు ఒక ఉదాహరణ, ఇక్కడ సూర్యకాంతి వర్షపు బిందువుల ద్వారా విక్షేపణం చెందుతుంది.
సరైన సమాధానం C.

10. జిల్లా/నగర స్థాయి జూనియర్ ఉన్నత పాఠశాలల కొరకు 2011 జాతీయ సైన్స్ ఒలింపియాడ్ ప్రశ్నలు నెం. 60
ఇంద్రధనుస్సు అర్ధ వృత్తాకారంలో ఉన్న రంగుల రిబ్బన్‌లా కనిపిస్తుంది. క్రింద ఇవ్వబడిన నాలుగు ఇంద్రధనుస్సు రంగుల సరైన క్రమం, చిన్న వ్యాసార్థం నుండి పెద్ద వ్యాసార్థం వరకు, ఈ క్రింది విధంగా ఉంది…
ఎ. ఎరుపు, నారింజ, పసుపు, ఆకుపచ్చ
బి. నీలం, ఊదా, ఆకుపచ్చ, పసుపు
సి. ఆకుపచ్చ, నీలం, ముదురు నీలం, ఊదా
D. ముదురు నీలం, నీలం, ఆకుపచ్చ, పసుపు
చర్చ
ఇంద్రధనుస్సులోని రంగుల క్రమం ఎరుపు, నారింజ, పసుపు, ఆకుపచ్చ, నీలం, ముదురు నీలం మరియు ఊదా.
ఎరుపు కాంతికి అత్యంత పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యం ఉండగా, ఊదా కాంతికి అత్యంత పొట్టి తరంగదైర్ఘ్యం ఉంటుంది. ప్రతి రంగు కాంతి యొక్క విక్షేపం దాని తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
తెల్లని సూర్యకాంతి వర్షపు బిందువుల ద్వారా విక్షేపం చెందినప్పుడు, ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు గల కాంతి తక్కువగా విక్షేపం చెందుతుంది, అయితే తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు గల కాంతి ఎక్కువగా విక్షేపం చెందుతుంది. కింది పటంలో చూపిన విధంగా, ఎరుపు కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువ కాబట్టి అది అతి తక్కువగా విక్షేపం చెందుతుంది, అయితే ఊదా కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువ కాబట్టి అది అత్యధికంగా విక్షేపం చెందుతుంది. అందువల్ల, పరిశీలకుని కన్ను ఎరుపు కాంతిని పైభాగంలో మరియు ఊదా కాంతిని కిందిభాగంలో చూస్తుంది.
ఇంద్రధనుస్సులోని అన్ని రంగుల కాంతి పాక్షికంగా వృత్తాకారంలో ఉంటుంది, ఇందులో ఎరుపు రంగు కాంతి వలయం పైభాగంలో ఉండటం వలన దానికి అతిపెద్ద వ్యాసార్థం ఉంటుంది, అయితే ఊదా రంగు కాంతి వలయం దిగువన ఉండటం వలన దానికి అతిచిన్న వ్యాసార్థం ఉంటుంది.
అతిపెద్ద వ్యాసార్థం నుండి అతిచిన్న వ్యాసార్థం వరకు కాంతి రంగుల క్రమం ఎరుపు, నారింజ, పసుపు, ఆకుపచ్చ, నీలం, ముదురు నీలం, ఊదా.
సరైన సమాధానం D.

11. నీటి ఉపరితలంపై ఉన్న నూనె పొర నుండి వచ్చే లేత రంగులు ఈ సంఘటన కారణంగా ఏర్పడతాయి...
ఎ. జోక్యం
బి. ధ్రువీకరణ
సి. డిస్పర్సి
D. వివర్తనం
చర్చ
సరైన సమాధానం C.