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अवतल दर्पण, उत्तल दर्पण, गोलाकार दर्पण


गोलाकार दर्पण

गोलाकार दर्पण वह दर्पण होता है जिसका आकार गोलाकार कांच की सतह से काटे गए टुकड़े के समान होता है। जिस सतह पर सिल्वरिंग की जाती है उसे सिल्वरड सतह कहा जाता है और प्रकाश का परावर्तन दूसरी सतह से होता है जिसे परावर्तक सतह कहा जाता है।


खोखले गोले का \(\stackrel\frown{AC}\) भाग उत्तल दर्पण बनाता है और खोखले गोले का \(\stackrel\frown{BD}\) भाग अवतल दर्पण बनाता है

अवतल दर्पण खोखले गोले की बाहरी सतह पर चांदी चढ़ाकर बनाया जाता है ताकि प्रतिबिंब खोखले या अवतल सतह से हो।
उत्तल दर्पण की भीतरी सतह पर चांदी चढ़ाकर इस प्रकार बनाया जाता है कि प्रतिबिंब बाहरी या उभरी हुई सतह से होता है।

गोलाकार दर्पण से सम्बंधित शब्द
पोल दर्पण की गोलाकार सतह का ज्यामितीय केंद्र. इसे P द्वारा दर्शाया गया है।
वक्रता का केंद्र दर्पण की वक्रता का केंद्र उस गोले का केंद्र होता है जिसका दर्पण एक भाग है। इसे C द्वारा दर्शाया गया है।
वक्रता त्रिज्या यह उस गोले की त्रिज्या है जिसका दर्पण एक भाग है। इसे R द्वारा दर्शाया गया है।
मुख्य धुरी ध्रुव और वक्रता केंद्र को जोड़ने वाली सीधी रेखा। नीचे दिए गए चित्र में रेखा PC मुख्य अक्ष को दर्शाती है। यह ध्रुव के दोनों ओर विस्तारित हो सकता है।

आइए अब समझते हैं कि अवतल और उत्तल दर्पण से प्रकाश किरणें किस प्रकार परावर्तित होती हैं।
दोनों दर्पण परावर्तन के नियमों का पालन करते हुए प्रकाश को परावर्तित करते हैं, अर्थात आपतन कोण (i) परावर्तन के कोण (r) के बराबर है।

जब प्रकाश की किरणें मुख्य अक्ष के समानांतर एक गोलाकार दर्पण पर पड़ती हैं, तो किरणें परावर्तन के नियमों, \(\angle i = \angle r\) अनुसार परावर्तित होती हैं। इस बिंदु को वक्रता केंद्र C से जोड़कर आपतन बिंदु पर अभिलंब प्राप्त किया जाता है। अवतल दर्पण की स्थिति में परावर्तित किरणें मुख्य अक्ष पर बिंदु F पर मिलती हैं। इस बिंदु को अवतल दर्पण का फोकस कहा जाता है। उत्तल दर्पण के मामले में, परावर्तित किरणें किसी बिंदु पर नहीं मिलती हैं, बल्कि वे मुख्य अक्ष पर एक बिंदु F से आती हुई प्रतीत होती हैं, इस बिंदु को उत्तल दर्पण का फोकस कहा जाता है। फोकस को अक्षर F द्वारा दर्शाया जाता है।
फोकल लंबाई: दर्पण के ध्रुव से फोकस की दूरी को दर्पण की फोकल लंबाई कहा जाता है। उपरोक्त चित्र में फोकल लंबाई दूरी पीएफ है।
एफ = पीएफ
फोकल लंबाई (एफ) वक्रता की त्रिज्या का आधा है।
\(f = \frac{1} {2}R\)

गोलाकार दर्पण द्वारा निर्मित छवियाँ

गोलाकार दर्पण द्वारा परावर्तन के कारण किसी वस्तु की छवि बनाने के लिए तीन किरणों पर विचार करें:
1) मुख्य अक्ष के समानांतर किरण, परावर्तन के बाद, अवतल दर्पण के मामले में फोकस से होकर गुजरती है या उत्तल दर्पण के मामले में फोकस से आती हुई प्रतीत होती है।
2) वक्रता केंद्र से गुजरने वाली किरण गोलाकार दर्पण पर सामान्य रूप से आपतित होती है, इसलिए किरणें अपने पथ पर वापस परावर्तित हो जाती हैं।
3) अवतल दर्पण के मामले में फोकस से गुजरने वाली किरण या उत्तल दर्पण के मामले में फोकस से गुजरने वाली किरण मुख्य अक्ष के समानांतर परावर्तित होती है।

वास्तविक और आभासी छवि: एक वास्तविक छवि तब बनती है जब परावर्तित किरणें वास्तव में एक बिंदु पर मिलती हैं। यह उल्टा है और स्क्रीन पर प्राप्त किया जा सकता है। जब परावर्तित किरणें पीछे की ओर उत्पन्न करने पर मिलती हैं तो एक आभासी छवि बनती है। यह सीधा है और इसे स्क्रीन पर नहीं दिखाया जा सकता।

अवतल दर्पण द्वारा निर्मित प्रतिबिम्ब
रे आरेख विनिर्देश

वस्तु की स्थिति : अनंत पर

छवि की स्थिति : फोकस पर(F)

छवि की प्रकृति : वास्तविक, उलटा और छोटा

वस्तु की स्थिति : वक्रता केंद्र से परे (C)

छवि की स्थिति : फोकस (F) और वक्रता केंद्र (C) के बीच

प्रतिबिम्ब की प्रकृति : वास्तविक, उल्टा तथा वस्तु से छोटा

वस्तु की स्थिति : वक्रता के केंद्र पर (C)

छवि की स्थिति : वक्रता के केंद्र पर (सी)

छवि की प्रकृति : वास्तविक उलटी और समान आकार की

वस्तु की स्थिति : वक्रता केंद्र (सी) और फोकस (एफ) के बीच

छवि की स्थिति : वक्रता केंद्र से परे (सी)

प्रतिबिम्ब की प्रकृति : वास्तविक, उलटा तथा वस्तु से बड़ा

वस्तु की स्थिति : फोकस पर(एफ)

छवि की स्थिति : अनंत

छवि की प्रकृति : वास्तविक, उलटा और अत्यधिक आवर्धित

वस्तु की स्थिति : फोकस (F) और ध्रुव (P) के बीच

प्रतिबिम्ब की स्थिति : दर्पण के पीछे

छवि की प्रकृति : आभासी, सीधा और बड़ा

उत्तल दर्पण द्वारा निर्मित प्रतिबिम्ब
किरण आरेख विनिर्देश

वस्तु की स्थिति : अनंत पर

छवि की स्थिति: फ़ोकस पर

छवि की प्रकृति: एक बिंदु तक छोटी, आभासी और सीधी

वस्तु की स्थिति: किसी अन्य बिंदु पर

छवि की स्थिति: फोकस और ध्रुव के बीच

छवि की प्रकृति: छोटा, आभासी और सीधा

अवतल दर्पण का उपयोग
उत्तल दर्पण का उपयोग


गतिविधियाँ

1. अवतल दर्पण का फोकस ज्ञात करने के लिए:
एक अवतल दर्पण लें और उसे इस प्रकार पकड़ें कि उसका मुख सूर्य की ओर हो। अब इसके सामने कागज का एक टुकड़ा रखें और दर्पण से इसकी दूरी इस प्रकार समायोजित करें कि कागज पर सूर्य की बहुत छोटी छवि दिखाई दे। इसे कुछ समय के लिए रखें और आप देखेंगे कि इस बिंदु पर कागज़ जल गया है। यह बिंदु अवतल दर्पण का फोकस है।

2. एक पॉलिश किया हुआ स्टील का चम्मच लें। चम्मच की भीतरी सतह अंदर की ओर मुड़ी हुई है और इसका आकार अवतल है जबकि बाहरी सतह बाहर की ओर मुड़ी हुई है और इसका आकार उत्तल है। चम्मच को ऐसे पकड़ें कि अंदर की सतह आपकी ओर रहे। अब चम्मच को अपने से दूर ले जाएं और आप देखेंगे कि छवि उलटी हो गई है। यह अवतल दर्पण में छवि निर्माण को दर्शाता है। अब चम्मच को बाहरी सतह से अपने चेहरे की ओर रखें। अब छवि का अवलोकन करें। आप देखेंगे कि छवि सीधी लेकिन छोटी है और जब आप चम्मच को अपने से दूर ले जाते हैं तो छवि छोटी और सीधी बनी रहती है। यह उत्तल दर्पण में छवि निर्माण को दर्शाता है।

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