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

व्याख्या:

स्क्रीन पर केंद्रीय बिंदु पर, सभी तरंग दैर्ध्य के लिए पथ अंतर शून्य होता है।

इसलिए, केंद्रीय चमकीला फ्रिंज सफेद होता है और अन्य फ्रिंज तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करते हैं क्योंकि

β = (λ D) / d

.इसलिए, अन्य फ्रिंज रंगीन होंगे।

केंद्र में एक चमकीला सफेद फ्रिंज होगा जिसके चारों ओर कुछ रंगीन फ्रिंज होंगे

∴ सही विकल्प 3) है

गणना: 
फ्रिंज चौड़ाई = β = L × λ / d

आँख पर अंतरित कोण = β / L = λ / d

इसलिए, θ = λ / d = 1 / 60 डिग्री

इसलिए, θ = λ / d = (1 / 60) × (2π / 360) रेडियन

इसलिए, d = (λ × 21600) / (2π) = (600 × 10^-9 × 21600) / (2π)

d = 2063700 × 10^-9

d = 2 × 10^-3 = 2 मिमी

बिंदु P पर पथ अंतर:

Δx = S₁P - S₂P = d sin θ जहाँ θ ऊर्ध्वाधर रेखा से मापा गया कोण है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

उज्जवल फ्रिंज के लिए, d sin θ = m λ ------- (1)

बिंदु P₁ केंद्रीय उच्चिष्ठ का बिंदु है।

बिंदु P₂ पर, पथ अंतर Δx = d

यदि P₂ फ्रिंज का बिंदु है, तो:

d = m λ ⟹ m = d / λ = 3000

अवधारणा:

यंग के द्वि-झिरी प्रयोग (YDSE) में, दीप्त फ्रिंज (उच्चिष्ठ) की स्थितियाँ निम्न सूत्र द्वारा दी जाती हैं:

y = nλD/d, जहाँ n उच्चिष्ठ की कोटि है (n = 0, ±1, ±2, ...), λ तरंगदैर्ध्य है, D झिरियों और पर्दे के बीच की दूरी है, और d झिरियों के बीच की दूरी है।

उच्चिष्ठों की अधिकतम संख्या के लिए, हमें n का अधिकतम मान ज्ञात करने की आवश्यकता है ताकि पथांतर (nλ) झिरी पृथक्करण (d) से अधिक न हो।

प्रयुक्त सूत्र:

nλ ≤ d

गणना:

⇒ nλ ≤ d

⇒ n ≤ d/λ

⇒ n ≤ 5000 Å / 3000 Å

⇒ n ≤ 5/3

⇒ n ≤ 1.67

चूँकि n एक पूर्णांक होना चाहिए, n का अधिकतम मान 1 है।

इसका अर्थ है कि n = 0 (केंद्रीय उच्चिष्ठ), n = ±1 पर दोनों ओर उच्चिष्ठ हैं।

⇒ केंद्रीय उच्चिष्ठ सहित उच्चिष्ठों की कुल संख्या = 3

∴ सही उत्तर विकल्प 3 है।

व्याख्या:

हाइगेंस का द्वितीयक तरंगों का सिद्धांत

हाइगेंस का सिद्धांत कहता है कि तरंगाग्र पर प्रत्येक बिंदु द्वितीयक तरंगिकाओं का स्रोत होता है, जो तरंग की गति से समान गति से आगे की दिशा में फैलती हैं। नया तरंगाग्र इन द्वितीयक तरंगिकाओं का स्पर्शी होता है।

यह सिद्धांत मुख्य रूप से प्रारंभिक तरंगाग्र पर विभिन्न बिंदुओं से निकलने वाली द्वितीयक तरंगिकाओं पर विचार करके तरंगाग्र को ज्यामितीय रूप से प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

∴ सही उत्तर विकल्प 1 है: तरंगाग्र को ज्यामितीय रूप से प्राप्त करने के लिए।

स्पष्टीकरण:

मोनोक्रोमैटिक प्रकाश: एकल रंगीन प्रकाश या प्रकाश की एक ही तरंग दैर्ध्य को मोनोक्रोमैटिक प्रकाश कहा जाता है।

मोमबत्ती, बल्ब, ट्यूब सभी थर्मल उत्सर्जन के साथ अपने प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं और स्टीफन बोल्ट्जमैन के नियम का पालन करते हैं।

वे स्पेक्ट्रम में तरंगदैर्ध्य की विशाल श्रृंखला का उत्सर्जन करते हैं।

सोडियम लैंप और एक लेजर यानी वह उपकरण जो ऑप्टिकल प्रवर्धन पर एकल विद्युत चुम्बकीय तरंगदैर्ध्य का उत्सर्जन करता है।

इसलिए लेजर मोनोक्रोमैटिक प्रकाश का उत्पादन करता है।

Additional Information 

एलईडी

• एलईडी को "प्रकाश उत्सर्जक डायोड" के रूप में जाना जाता है।
• एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) एक दो वाही अर्धचालक प्रकाश स्रोत है।
• यह एक पी-एन संधि डायोड है, जो सक्रिय होने पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है।
• जब एक उपयुक्त वोल्टेज को वाही पर लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को यंत्र के भीतर इलेक्ट्रॉन छिद्रों के साथ पुन संयोजन करने में सक्षम होते हैं, जो फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं।
• इस प्रभाव को विद्युत संदीप्ति कहा जाता है, और प्रकाश का रंग फोटॉन की ऊर्जा के संगत होता है।

सीएफएल

• एक प्रतिदीप्त लैंप एक कम दाब वाला पारा-वाष्प गैस विसर्जन लैंप है।
• पारा के परमाणुओं से बंधे इलेक्ट्रॉन उन अवस्था के लिए उत्तेजित होते हैं जहां वह निम्न ऊर्जा स्तर पर लौटने के साथ पराबैंगनी प्रकाश को विकिरण करते हैं।
• यह उत्तेजित पराबैंगनी प्रकाश दृश्य प्रकाश में परिवर्तित हो जाता है क्योंकि यह बल्ब (फॉस्फर परत) पर प्रतिदीप्त परत को प्रभावित करता है।

अवधारणा :

• प्रकाश की तीव्रता : प्रकाश तरंग की तीव्रता प्रति इकाई क्षेत्र शक्ति है।
• एकवर्णी प्रकाश की तीव्रता (I) इसके आयाम (A) के वर्ग के समानुपाती होती है।

I α A2

√I ∝ A

• तीव्रता का पता लगाना: जब विभिन्न आयामों की एकवर्णी प्रकाश तरंगें एक-दूसरे के साथ कुछ फेज अंतर पर व्यतिकरण करती हैं, तो बिंदु पर तीव्रता एक साधारण सदिश नियम का उपयोग करते हुए पाई जाती है ।
• इसलिए जब आयाम A1 और A2 की दो प्रकाश तरंगें व्यतिकरण करती हैं, तो प्रकाश तरंग A का परिणामी आयाम होगा

A2 = A12 + A22 + 2A1A2 cosθ

जहां A परिणामी तरंग आयाम है, A1 और A2 व्यतिकरण करने वाले प्रकाश के आयाम हैं, और θ व्यतिकरण करने वाले प्रकाश के बीच का फेज अंतर है।

दीप्त फ्रिंज की तीव्रता, Imax = (√I1 + √I2)2

अदीप्त फ्रिंज की तीव्रता, Imin = (√I1 - √I2)2

गणना :

दिया हुआ है कि:

Imax = 4, Imin = 1

अदीप्त फ्रिंज की तीव्रता = Imin = (√I1 - √I2)2 = 1

 (√I1- √I2) = 1

दीप्त फ्रिंज की तीव्रता = Imax = (√I1 + √I2)2 = 4

(√I1 + √I2) = 2

2√I1 = 3,

इसलिए √I1 = 3/2 = A1

√I2 = 2 - 3/2 = 1/2 = A2

तो आयाम अनुपात = (A1)/(A2) = (3/1) = 3: 1

संकल्पना:

• ह्यूजेंस की सिद्धांत परिभाषा: तरंगाग्र पर प्रत्येक बिंदु तरंगिका का एक स्रोत है। स्रोत तरंग के रूप में समान गति से,ये तरंगें आगे की दिशा में प्रसारित होती हैं। नया तरंगाग्र एक रेखा होती है जो तरंगिका के सभी के लिए स्पर्शरेखा है।

• ह्यूजेंस का विवर्तन: मुख या अवरोध के किनारों के चारों ओर एक तरंग का बंकन।
• ह्यूजेंस का अपवर्तन: एक सरल तरंगाग्र एक माध्यम से दूसरे में जाती है जहाँ इसकी गति कम होती है। दूसरे माध्यम में तरंगिका की गति कम होने के कारण किरण लंबवत की ओर झुक जाती है।

• ह्यूजेंस परावर्तन: इन तरंगिका की स्पर्शरेखा से पता चलता है कि नया तरंगाग्र आपतन कोण के बराबर कोण पर परावर्तित होता है। प्रसार की दिशा तरंगाग्र के लंबवत होती है, जैसा कि नीचे की ओर इंगित करने वाले तीरों द्वारा दिखाया गया है।

स्पष्टीकरण:

• जब सतह से प्रकाश तरंग टकराती है, तो निम्न घटना घटित होती है, जिसकी व्याख्या ह्युजेंस के सिद्धांत द्वारा की जा सकती है:
  • विवर्तन
  • परावर्तन
  • अपवर्तन

इसलिए विकल्प 4 सही है।

संकल्पना:

• यंग का डबल स्लिट प्रयोग (YDSE):                                एकवर्णी प्रकाश (एकल तरंग दैर्ध्य) एक दूसरे के बहुत करीब दो संकीर्ण स्लिट्स S1 और S2 पर पड़ता है ,यें दो सुसंगत स्रोतों के रूप में कार्य करते हैं।जब दो सुसंगत स्रोतों से आने वाली तरंगें, (S1, S2) एक दूसरे पर अध्यारोपित करती हैं, तो स्क्रीन पर एक व्यतिकरण पैटर्न प्राप्त होता है। 
  • यंग के डबल स्लिट प्रयोग में स्क्रीन पर एकांतर से चमकदार और गहरे बैंड प्राप्त होते हैं।इन बैंड्स को फ्रिंजेस कहा जाता है।

• फ्रिंज चौड़ाई(β): दो क्रमागत चमकदार या गहरी फ्रिंजेस के बीच पृथक्करण को फ्रिंज चौड़ाई कहा जाता है।
  • यंग के डबल स्लिट प्रयोग में सभी फ्रिंजेस समान चौड़ाई की होती है।

\( \beta = \frac{{\lambda \;D}}{d}\)

जहाँ d =स्लिट्स के बीच की दूरी D = स्लिट्स और स्क्रीन के बीच की दूरी, λ = स्त्रोत से उत्सर्जित एकवर्णी प्रकाश की तरंगदैर्ध्य

स्पष्टीकरण:

दिया गया है - D₁ = 2D और d₁ = d/2

• यंग के डबल स्लिट प्रयोग में, फ्रिंज चौड़ाई को निम्न रुप से लिखा जा सकता है

\(\Rightarrow \beta = \frac{{\lambda \;D}}{d}\)       ------ (1)

• जब स्क्रीन और स्लिट के बीच की दूरी दोगुनी हो जाती है जबकि स्लिट का पृथक्करण आधा हो जाता है,तो फ्रिंज चौड़ाई निम्न होगी

\(\Rightarrow \beta_1 = \frac{{\lambda \;D_1}}{d_1}=\frac{{\lambda \;2D}}{\frac{d}{2}}\)

\(\Rightarrow \beta_1 = \frac{{4\lambda \;D}}{d}=4\beta \)                 \([\because \beta = \frac{{\lambda \;D}}{d}]\)

अवधारणा:

• तरंगाग्र: समान माध्यम में समान फेज में कंपन करनेवाले सभी कणों के बिन्दुपथ को तरंगाग्र कहा जाता है।
• प्रकाश (प्रकाश की किरण) के प्रसार की दिशा तरंगाग्र के लंबवत होती है।
• दिए गए तरंगाग्र पर हर बिंदु एक नए विक्षोभ के स्रोत के रूप में कार्य करते है जिसे द्वितीयक तरंगिका कहा जाता है जो माध्यम में प्रकाश के वेग के साथ सभी दिशाओं में गति करती है।
• किसी भी क्षण पर आगे की दिशा में इन द्वितीयक तरंगों को स्पर्श करने वाली सतह उस क्षण पर नया तरंगाग्र प्रदान करती है। इसे द्वितीयक तरंगाग्र कहा जाता है।

व्याख्या:

• ह्यूजेंस ने सुझाव दिया कि प्रकाश एक तरंग घटना हो सकती है, जो ठोस और तरल पदार्थ की तरह ईथर नामक सभी सर्वव्यापी सजातीय माध्यम के यांत्रिक कंपन द्वारा उत्पन्न होती है। इसलिए तरंग पर प्रत्येक कण एक नए प्रकाश स्रोत के रूप में व्यवहार करता है। तो विकल्प 3 सही है।

अवधारणा:

• व्यतिकरण: जब भिन्न सुसंगत स्रोतों से दो प्रकाश स्रोत आपस में मिलते हैं, तो एक दूसरे द्वारा विक्षुब्ध ऊर्जा का वितरण होता है; इन दो प्रकाश तरंगों के इस अध्यारोपण को प्रकाश तरंगों का व्यतिकरण कहा जाता है
• विवर्तन: अपने तरंग दैर्ध्य के आकार के तीव्र किनारों के ओर प्रकाश के बंकन की घटना को विवर्तन कहा जाता है।

स्पष्टीकरण:

• चूंकि व्यतिकरण और विवर्तन प्रतिरूप केवल तरंग द्वारा देखे जा सकते हैं
• इसलिए हम कह सकते हैं कि यंग का दोहरा-स्लिट प्रयोग और एकल स्लिट द्वारा विवर्तन प्रकाश की तरंग प्रकृति को प्रकट करते हैं। तो विकल्प 2 सही है।

Additional Information

निम्नलिखित व्यतिकरण होने की स्थितियां हैं:

• स्रोत को लगातार प्रकाश तरंगों का उत्सर्जन करना चाहिए।
• उत्सर्जित प्रकाश तरंगों में एक एकल तरंग दैर्ध्य होनी चाहिए।
• तरंगों में या तो स्थिर कला अंतर होना चाहिए या वे कला में होनी चाहिए।
• प्रकाश स्रोत एक दूसरे के करीब और संकीर्ण होने चाहिए।

• प्रकाशविद्युत प्रभाव: वह घटना जिसमें प्रकाश ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए एक धातु की सतह को बाध्य करती है, प्रकाशविद्युत प्रभाव कहलाती है।
  • जब प्रकाश टकराता है, तो यह प्रकाश के कण सिद्धांत को दर्शाता है, और प्रकाश को फोटॉन या ऊर्जा पैकेट की एक धारा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
  • व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवीकरण जैसी अन्य घटना को केवल तभी समझाया जा सकता है जब प्रकाश को एक तरंग के रूप में माना जाता है जिसमें प्रकाशविद्युत प्रभाव, रेखा स्पेक्ट्रा और x किरणों का उत्पादन और प्रकीर्णन प्रकाश के कण प्रकृति को प्रदर्शित करता है।

एकवर्णी प्रकाशः

1)एकवर्णी प्रकाश एकल आवृत्ति के साथ प्रकाश है।

2)दो स्रोतों को सुसंगत कहा जाता है यदि उनसे उत्सर्जित होने वाली तरंगों में समान आवृत्ति और निरंतर फेज अंतर होता है।

3)ऐसी तरंगों से व्यतिकरण हर समय होता रहता है, यादृच्छिकता से फेजबद्ध प्रकाश तरंगें लगातार हर बिंदु पर चमकदार और गहरी फ्रिंज उत्पन्न करती हैं।

4) एक बिंदु जिसमें एक क्षण पर एक गहरा फ्रिंज होता है, उसके अगले क्षण में एक चमकदार फ्रिंज हो सकता है। यह व्यतिकरण के प्रभाव को रद्द करता है, और हम केवल एक औसत दीप्त मान देखते हैं।

सुसंगत स्त्रोत के उदाहरण:

1).लेजर प्रकाश प्रकाश के सुसंगत स्रोत का एक उदाहरण है। लेज़र प्रकाश द्वारा उत्सर्जित प्रकाश में समान आवृत्ति और फेज होता है।

2)। ध्वनि तरंगें सुसंगत स्रोतों का एक और उदाहरण हैं। ध्वनि तरंगों से विद्युत सिग्नल समान आवृत्ति और फेज के साथ यात्रा करते हैं।

सही उत्तर विकल्प 1 ) है अर्थात तरंगाग्र का प्रत्येक बिंदु द्वितीयक तरंगों का स्रोत है।

अवधारणा:

ह्यूजेन की द्वितीयक तरंगों की अवधारणाएँ:

• ह्यूजेन के सिद्धांत के अनुसार तरंगाग्र पर प्रत्येक बिंदु को द्वितीयक गोलाकार तरंगिकाओं का स्रोत माना जा सकता है जो प्रकाश की गति से आगे की दिशा में प्रसार करती हैं।
  • नया तरंगाग्र इन सभी द्वितीयक तरंगों की स्पर्शरेखा सतह है।
  • द्वितीयक स्रोत अपनी स्वयं की तरंगिकाएँ बनाने लगते हैं, ये तरंगें प्राथमिक स्रोत के समान होती हैं।
  • इसमें कहा गया है कि तरंगाग्र का प्रत्येक बिंदु तरंगिकाओं का स्रोत है, जो समान गति से आगे प्रसार करती है।
• तरंगाग्र : एक तरंगाग्र एक सतह या एक रेखा होती है, जिस पर हर बिंदु पर विक्षोभ का फेज समान होता है।
• तरंगिका: यह एक तरंगनुमा दोलन है जिसका आयाम शून्य से शुरू होता है, बढ़ता है, और फिर वापस शून्य पर आ जाता है।

व्याख्या:

• ह्यूजेन के सिद्धांत में कहा गया है कि तरंगाग्र का प्रत्येक बिंदु तरंगिकाओं का स्रोत है, जो समान गति से आगे प्रसार करती है।

संकल्पना:

हर कोई पानी की सतह पर फैले तेल की एक पतली फिल्म और साबुन के बुलबुले द्वारा प्रदर्शित चमकदार रंगों से परिचित है। ये रंग पतली फिल्मों की ऊपरी और निचली सतहों से परावर्तित प्रकाश तरंगों के बीच हस्तक्षेप के कारण होते हैं। जब सफेद प्रकाश एक पतली फिल्म पर आपतित होती है, तो फिल्म रंगीन दिखाई देती है और रंग फिल्म की मोटाई और प्रकाश के आपतन कोण पर भी निर्भर करता है।

दूरी d से अलग समांतर मुख वाले तल के साथ एक पारदर्शी पदार्थ से बने एक पतली फिल्म पर विचार कीजिए। मान लीजिए कि प्रकाश की एक समानांतर बीम एक कोण i से फिल्म पर आपतित होता है तरंग को ऊपरी सतह पर दो भागों में विभाजित किया जाता है, एक प्रतिबिंबित होता है और दूसरा अपवर्तित होता है। दो भागों में प्रवेश करने वाले अपवर्तित भाग; एक फिल्म से बाहर प्रसारित होता है और दूसरा वापस प्रतिबिंबित होता है। कई प्रतिबिंब और अपवर्तन होते हैं और कई प्रतिबिंबित तरंग व प्रसारित तरंगें फिल्म द्वारा भेजी जाती है। 

प्रतिबिंब और संचरण में अधिकतम और न्यूनतम प्रकाशन के लिए स्थिति एक-दूसरे के विपरीत होते हैं। 

प्रतिबिंबित बीम के कारण हस्तक्षेप

रचनात्मक हस्तक्षेप के लिए, (फिल्म चमकीला दिखाई देता है)

या प्रतिबिंब में अधिकतम प्रकाशन के लिए: 

विनाशकारी हस्तक्षेप के लिए, (फिल्म गहरा दिखाई देता है)

या प्रतिबिंब में न्यूनतम प्रकाशन के लिए: \(2nd\cos \beta = m\lambda \)

संचारित प्रकाश के कारण हस्तक्षेप

रचनत्मक हस्तक्षेप के लिए, (फिल्म चमकीला दिखा देता है)

या संचरण में अधिकतम प्रकाशन के लिए:\(2nd\cos \beta = m\lambda \)

विनाशकारी हस्तक्षेप के लिए, (फिल्म गहरा दिखाई देता है)

या संचरण में न्यूनतम प्रकाशन के लिए: \(2nd\cos \beta = \left( {m + \frac{1}{2}} \right)\lambda \) 

गणना:

दिया गया है:

दृश्य प्रकाश क्षेत्र में तरंगदैर्ध्य का एक वर्णक्रम शामिल है जिसकी सीमा लगभग 700 nm से लगभग 400 nm तक दृश्य क्षेत्र में है।

संचारित प्रकाश के लिए,

संचरण में अधिकतम प्रकाशन ⇒ 2nd = mλ 

⇒ λ = 2 × 1.45 × 100 nm = 290 nm

or λ = 290/2, 290/3...

संचरण में न्यूनतम प्रकाशन 

⇒  \(2nd= \left( {m + \frac{1}{2}} \right)λ \)

⇒ λ = 580 nm, 193.33 nm, 116 nm...

580 nm दृश्य क्षेत्र में है।

संकल्पना:

• तरंग्राग: यह तरंग गति के मार्ग में एक सतह या रेखा है जिस पर प्रत्येक बिंदु पर अशांत का एक ही चरण होता है।
  
  • तरंग्राग तीन प्रकार के होते हैं।
    • गोलाकार तरंग्राग: यदि बिंदु स्रोत तरंगों को तीन आयामों में उत्सर्जित करता है तो तरंगाग्र केंद्र स्रोत पर केंद्रित होता है।
    • बेलनाकार तरंग्राग: जब प्रकाश स्रोत रैखिक होता है, तो सभी बिंदु सिलेंडर की सतह पर रैखिक स्रोत से समान दूरी पर होते हैं।
    • समतल तरंग्राग: किसी भी तरह के स्रोत से अधिक दूरी पर तरंग्राग समतल दिखाई देते हैं।

स्पष्टीकरण:

• सूर्य गोलाकार आकृति का होता है। सूर्य द्वारा उत्सर्जित प्रकाश गोलाकार होता है लेकिन सूर्य से पृथ्वी की अधिक दूरी के कारण गोलाकार तरंग्राग समतल तरंग्राग में परिवर्तित हो जाता है।
• तो, सूर्य के निकट प्रकाश प्रकृति में गोलाकार होता है। इसलिए विकल्प 2 सही है।