JEE Mains · Physics · STD 12 - કિરણ પ્રકાશશાસ્ત્ર અને પ્રકાશીય ઉપકરણો
- JEE Mains 2026
- સરળ
- MCQ
પારદર્શક પ્રિઝમ માટે જે લધુત્તમ વિચલન કોણ તેના વકીભવન કોણ જેટલો હોય, તો પ્રિઝમનો વકીભવનાંક \(n\) _________ નું પાલન કરશે.
જવાબ ચકાસવા માટે એક વિકલ્પ પસંદ કરો.
જવાબ અને ઉકેલ
સાચો જવાબ
(D) \(\sqrt{2} < n < 2\)
પગલાવાર ઉકેલ
વિગતવાર સમજૂતી
સ્પષ્ટીકરણ:
પ્રિઝમનો વક્રીભવનાંક (\( n \)), પ્રિઝમ કોણ (\( A \)) અને લઘુત્તમ વિચલન કોણ (\( \delta_{\text{min}} \)) વચ્ચેનો સંબંધ પ્રિઝમના સૂત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
\( n = \frac{\sin\left(\frac{A + \delta_{\text{min}}}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} \)
1. આપેલ શરત લાગુ કરતાં:
પ્રશ્ન મુજબ, લઘુત્તમ વિચલન કોણ એ પ્રિઝમના વક્રીભવન કોણ જેટલો જ છે (\( \delta_{\text{min}} = A \))। આ કિંમત સૂત્રમાં મૂકતાં:
\( n = \frac{\sin\left(\frac{A + A}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} = \frac{\sin A}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} \)
ત્રિકોણમિતીય નિત્યસમ \( \sin A = 2\sin\left(\frac{A}{2}\right)\cos\left(\frac{A}{2}\right) \) નો ઉપયોગ કરતાં:
\( n = \frac{2\sin\left(\frac{A}{2}\right)\cos\left(\frac{A}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} = 2\cos\left(\frac{A}{2}\right) \)
2. સીમિત શરતો નક્કી કરતાં:
લઘુત્તમ વિચલન માટે, આપાતકોણ (\( i \)) નીચે મુજબ મળે છે:
\( i = \frac{A + \delta_{\text{min}}}{2} = \frac{A + A}{2} = A \)
પ્રકાશના કિરણને પ્રિઝમની અંદર પ્રવેશવા માટે, આપાતકોણનું મૂલ્ય પ્રક્ષિપ્ત કોણ \( 90^\circ \) કરતાં ઓછું હોવું અનિવાર્ય છે:
\( i < 90^\circ \implies A < 90^\circ \)
વાસ્તવિક પ્રિઝમ માટે ખૂણો \( A \) હંમેશાં ધન હોવાથી, \( A \) નો વિસ્તાર:
\( 0^\circ < A < 90^\circ \implies 0^\circ < \frac{A}{2} < 45^\circ \)
3. વક્રીભવનાંકનો વિસ્તાર મેળવતાં:
આ અસમતા પર કોસાઈન (cosine) વિધેય લાગુ કરતાં (\( 0^\circ \) થી \( 45^\circ \) તરફ જતાં cos નું મૂલ્ય ઘટતું હોવાથી અસમતાની નિશાની બદલાશે):
\( \cos(45^\circ) < \cos\left(\frac{A}{2}\right) < \cos(0^\circ) \)
\( \frac{1}{\sqrt{2}} < \cos\left(\frac{A}{2}\right) < 1 \)
આખી અસમતાને 2 વડે ગુણતાં:
\( 2 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} < 2\cos\left(\frac{A}{2}\right) < 2 \cdot 1 \)
\( \sqrt{2} < n < 2 \)
આથી, સાચો જવાબ વિકલ્પ D છે.
પ્રિઝમનો વક્રીભવનાંક (\( n \)), પ્રિઝમ કોણ (\( A \)) અને લઘુત્તમ વિચલન કોણ (\( \delta_{\text{min}} \)) વચ્ચેનો સંબંધ પ્રિઝમના સૂત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
\( n = \frac{\sin\left(\frac{A + \delta_{\text{min}}}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} \)
1. આપેલ શરત લાગુ કરતાં:
પ્રશ્ન મુજબ, લઘુત્તમ વિચલન કોણ એ પ્રિઝમના વક્રીભવન કોણ જેટલો જ છે (\( \delta_{\text{min}} = A \))। આ કિંમત સૂત્રમાં મૂકતાં:
\( n = \frac{\sin\left(\frac{A + A}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} = \frac{\sin A}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} \)
ત્રિકોણમિતીય નિત્યસમ \( \sin A = 2\sin\left(\frac{A}{2}\right)\cos\left(\frac{A}{2}\right) \) નો ઉપયોગ કરતાં:
\( n = \frac{2\sin\left(\frac{A}{2}\right)\cos\left(\frac{A}{2}\right)}{\sin\left(\frac{A}{2}\right)} = 2\cos\left(\frac{A}{2}\right) \)
2. સીમિત શરતો નક્કી કરતાં:
લઘુત્તમ વિચલન માટે, આપાતકોણ (\( i \)) નીચે મુજબ મળે છે:
\( i = \frac{A + \delta_{\text{min}}}{2} = \frac{A + A}{2} = A \)
પ્રકાશના કિરણને પ્રિઝમની અંદર પ્રવેશવા માટે, આપાતકોણનું મૂલ્ય પ્રક્ષિપ્ત કોણ \( 90^\circ \) કરતાં ઓછું હોવું અનિવાર્ય છે:
\( i < 90^\circ \implies A < 90^\circ \)
વાસ્તવિક પ્રિઝમ માટે ખૂણો \( A \) હંમેશાં ધન હોવાથી, \( A \) નો વિસ્તાર:
\( 0^\circ < A < 90^\circ \implies 0^\circ < \frac{A}{2} < 45^\circ \)
3. વક્રીભવનાંકનો વિસ્તાર મેળવતાં:
આ અસમતા પર કોસાઈન (cosine) વિધેય લાગુ કરતાં (\( 0^\circ \) થી \( 45^\circ \) તરફ જતાં cos નું મૂલ્ય ઘટતું હોવાથી અસમતાની નિશાની બદલાશે):
\( \cos(45^\circ) < \cos\left(\frac{A}{2}\right) < \cos(0^\circ) \)
\( \frac{1}{\sqrt{2}} < \cos\left(\frac{A}{2}\right) < 1 \)
આખી અસમતાને 2 વડે ગુણતાં:
\( 2 \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} < 2\cos\left(\frac{A}{2}\right) < 2 \cdot 1 \)
\( \sqrt{2} < n < 2 \)
આથી, સાચો જવાબ વિકલ્પ D છે.
Physics ના વધુ પ્રશ્નો
- એક ફલાસ્કમાં \(2:1\) ના દળ ગુણોત્તરમાં \(27^{\circ}\,C\) તાપમાને હાઈડ્રોજન અને ઓકિસજન વાયુ રહેલા છે. હાઈડ્રોજન અને ઓક્સિજનની પ્રતિ અણુ સરેરાશ ગતિઉર્જાનો ગુણોત્તર \(..........\) છે.JEE Mains 2023 સરળ
- એક લોલકના દોલકને સમક્ષિતિજ સ્થિતિ આગળથી મુક્ત કરવામાં આવે છે, લોલકની લંબાઈ \(10 \mathrm{~m}\) છે. જો દોલકની \(10 \%\) ઊર્જા એ હવાના અવરોધની સામે વેડફાતી હોય તો તે જ્યારે નીચેના ન્યૂનતમ બિંદુ આગળ પહોચે ત્યારે દોલક ની ઝડ૫ _______ થશે.[\({ g: } 10 \mathrm{~ms}^{-2}\) નો ઉપયોગ કરો]JEE Mains 2024 અઘરું
- \(500\,Hz\) ની આવૃત્તિ ધરાવતા તરંગ પર \(60^{\circ}\) નો કળા તફાવત ધરાવતા ક્રમિક બે બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર \(6.0\,m\) છે. તરંગ જે વેગથી ગતિ કરે છે તે \(.........\,km / s\) છે.JEE Mains 2023 અઘરું
- નીચે બે વિધાનો આપેલા છે. વિધાન \(-I:\) પૃથ્વીની સપાટી પર અલગ અલગ સ્થાને ગુરુત્વ પ્રવેગનું મૂલ્ય અલગ અલગ હોય. વિધાન \(-II:\) પૃથ્વીની સપાટીની અંદર જતાં ગુરુત્વ પ્રવેગનું મૂલ્ય વધે છે. ઉપરોક્ત વિધાનને અનુલક્ષીને આપેલ વિકલ્પોમાંથી સાચો જવાબ પસંદ કરોJEE Mains 2023 મધ્યમ
- એક વિદ્યુતચુંબકીય તરંગ માટે ચુંબકીયક્ષેત્ર \(\overrightarrow{\mathrm{B}}=3 \times 10^{-8} \sin \left(1.6 \times 10^{3} \mathrm{x}+48 \times 10^{10} \mathrm{t}\right) \hat{\mathrm{j}}\; \mathrm{T}\) મુજબ આપવામાં આવે તો તેના માટે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું હોવું જોઈએ?JEE Mains 2020 સરળ
- \(200\, kg\)ના પ્લેટફોર્મના પરિઘ પર \(80\, kg\) નો માણસ હોય ત્યારે તેની અક્ષને અનુલક્ષીને કોણીય ઝડપ \(5\;rpm\) છે. હવે માણસ ચાલીને કેન્દ્ર પર જાય ત્યારે તે પ્લેટફોર્મની કોણીય ઝડપ ....... \(rpm\)JEE Mains 2020 મધ્યમ
JEE Mains ના વધુ PYQ
- એક બંધ ઓર્ગન નળીમાં, મૂળભૂત સ્વરની આવૃત્તિ \(30 \mathrm{~Hz}\) છે. હવે અમુક જથ્યાનું પાણી ઓર્ગન નળીમાં નાંખતા મૂળભૂત આવૃત્તિ વધીને \(110 \mathrm{~Hz}\) થાય છે. બે ઓર્ગન નળીને \(2 \mathrm{~cm}^2\) જેટલું આડછેદનું ક્ષેત્રફ્ળ હોય તો ઓર્ગન નળીમાં _______ (ગ્રામમાં) પાણીનો જથ્થો નાંખવો પડશે. (હવામાં ધ્વનિની ગતિ \(330 \mathrm{~m} / \mathrm{s}\) લો.)JEE Mains 2024 મધ્યમ
- \(u \hat i\) જેટલા શરૂઆતના વેગથી \(m\) દળનો કણ \(x\) દિશામાં ગતિ કરે છે. તે એક સ્થિર પડેલા \(10m\) દળના પદાર્થ સાથે સ્થિતિસ્થાપક સંઘાત કરીને પછી તેની શરૂઆતની ગતિઉર્જાથી અડધી ગતિ ઉર્જા સાથે ગતિ કરે છે.(આકૃતિ જુઓ).જો \(\sin \theta_{1}=\sqrt{n} \sin \theta_{2}\) હોય તો \(n\) નું મૂલ્ય કેટલું હશે?
JEE Mains 2020 અઘરું