Chapter 10: तरङ्ग (Wave)
Chapter 10: कक्षा १० विज्ञान: तरङ्ग (Wave) – सम्पूर्ण अभ्यास प्रश्नोत्तर
यस पृष्ठमा कक्षा १० विज्ञानको ‘तरङ्ग’ अध्यायका सबै अभ्यास प्रश्नहरूको समाधान प्रस्तुत गरिएको छ। यो Class 10 Wave Nepali Exercise SEE परीक्षाको तयारीका लागि अत्यन्तै उपयोगी हुनेछ।
१. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्
२. फरक लेख्नुहोस्
| प्रकाशको परावर्तन (Reflection of Light) | प्रकाशको पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) |
|---|---|
| १. प्रकाश कुनै सतहमा ठोक्किएर सोही माध्यममा फर्कनु हो। | १. प्रकाश सघन माध्यमबाट विरल माध्यममा जाँदा सोही सघन माध्यममै फर्कनु हो। |
| २. यो जुनसुकै माध्यममा र जुनसुकै कोणमा हुन सक्छ। | २. यो प्रकाश सघनबाट विरल माध्यममा जाँदा र आपतित कोण चरम कोणभन्दा बढी हुँदा मात्र हुन्छ। |
| ३. यसमा केही मात्रामा प्रकाश अर्को माध्यममा शोषण वा आवर्तन हुन सक्छ। | ३. यसमा प्रकाशको किरण लगभग १००% परावर्तन हुन्छ। |
| ४. आपतित कोण र परावर्तित कोण बराबर हुन्छन्। | ४. यो आवर्तन नभई परावर्तन हुने प्रक्रिया हो। |
| ५. परावर्तनमा प्रकाशको तीव्रता घट्न सक्छ। | ५. पूर्ण आन्तरिक परावर्तनमा प्रकाशको तीव्रता लगभग उस्तै रहन्छ। |
| कन्केभ लेन्स (Concave Lens) | कन्भेक्स लेन्स (Convex Lens) |
|---|---|
| १. यो बिचमा पातलो र किनारमा बाक्लो हुन्छ। | १. यो बिचमा बाक्लो र किनारमा पातलो हुन्छ। |
| २. यसले प्रकाशका किरणहरूलाई विकेन्द्रित (diverge) गर्छ। | २. यसले प्रकाशका किरणहरूलाई केन्द्रित (converge) गर्छ। |
| ३. यसको केन्द्रीकरण दुरी (focal length) नकारात्मक (negative) हुन्छ। | ३. यसको केन्द्रीकरण दुरी (focal length) सकारात्मक (positive) हुन्छ। |
| ४. यसले अदूरदृष्टि (myopia) हटाउन प्रयोग हुन्छ। | ४. यसले दूरदृष्टि (hypermetropia) हटाउन प्रयोग हुन्छ। |
| ५. यसले सधैँ अवास्तविक र सानो आकृति बनाउँछ। | ५. यसले वास्तविक र अवास्तविक दुवै प्रकारका आकृति बनाउन सक्छ। |
| आँखाको नजिकको बिन्दु (Near Point) | आँखाको टाढाको बिन्दु (Far Point) |
|---|---|
| १. आँखाले बिना तनाव स्पष्ट देख्न सक्ने सबैभन्दा नजिकको दुरी। | १. आँखाले बिना तनाव स्पष्ट देख्न सक्ने सबैभन्दा टाढाको दुरी। |
| २. स्वस्थ आँखाको लागि यो दुरी लगभग २५ सेन्टिमिटर हुन्छ। | २. स्वस्थ आँखाको लागि यो दुरी अनन्त (infinity) मानिन्छ। |
| ३. यो उमेरसँगै बढ्दै जान्छ। | ३. यो सामान्यतया स्थिर रहन्छ। |
| ४. यसलाई स्पष्ट दृष्टिको न्यूनतम दुरी (Least distance of distinct vision) पनि भनिन्छ। | ४. यो आँखाको विश्राम अवस्थामा देखिने बिन्दु हो। |
| ५. दूरदृष्टि हुँदा यो २५ cm भन्दा बढी हुन्छ। | ५. अदूरदृष्टि हुँदा यो अनन्तभन्दा कम हुन्छ। |
| अदूरदृष्टि (Short-sightedness / Myopia) | दूरदृष्टि (Long-sightedness / Hypermetropia) |
|---|---|
| १. नजिकका वस्तु स्पष्ट तर टाढाका वस्तु धमिलो देख्ने समस्या। | १. टाढाका वस्तु स्पष्ट तर नजिकका वस्तु धमिलो देख्ने समस्या। |
| २. यसको समाधानका लागि कन्केभ लेन्स (Concave Lens) प्रयोग गरिन्छ। | २. यसको समाधानका लागि कन्भेक्स लेन्स (Convex Lens) प्रयोग गरिन्छ। |
| ३. यसमा आँखाको आइबल (eyeball) सामान्यभन्दा लामो हुन्छ। | ३. यसमा आँखाको आइबल (eyeball) सामान्यभन्दा छोटो हुन्छ। |
| ४. यसमा लेन्सको केन्द्रीकरण दुरी सामान्यभन्दा कम हुन्छ। | ४. यसमा लेन्सको केन्द्रीकरण दुरी सामान्यभन्दा बढी हुन्छ। |
| ५. आकृति रेटिनाभन्दा अगाडि बन्छ। | ५. आकृति रेटिनाभन्दा पछाडि बन्छ। |
| कलर ब्लाइन्डनेस (Color Blindness) | नाइट ब्लाइन्डनेस (Night Blindness) |
|---|---|
| १. रातो, हरियो, निलो जस्ता रङहरू छुट्याउन नसक्ने अवस्था। | १. कम उज्यालो वा रातमा वस्तुहरू स्पष्ट देख्न नसक्ने अवस्था। |
| २. यो रेटिनामा रहेका कोन कोषहरूको (cone cells) कमजोरीले हुन्छ। | २. यो रेटिनामा रहेका रड कोषहरूको (rod cells) कमजोरी वा भिटामिन ‘ए’ को कमीले हुन्छ। |
| ३. यो प्रायः वंशाणुगत (genetic) हुन्छ। | ३. यो प्रायः पोषणको कमीले (nutritional deficiency) हुन्छ। |
| ४. यसको कुनै निश्चित उपचार छैन। | ४. यसको उपचार भिटामिन ‘ए’ युक्त खाना खाएर गर्न सकिन्छ। |
| ५. यसले दैनिक जीवनमा रङ पहिचान गर्न गाह्रो बनाउँछ। | ५. यसले रातमा गाडी चलाउन वा हिँड्न गाह्रो बनाउँछ। |
३. कारण दिनुहोस्
प्रकाशको गति (speed of light) फरक-फरक माध्यममा फरक-फरक हुन्छ। पानीको तुलनामा काँचमा प्रकाशको गति कम हुने भएकाले काँचलाई प्रकाशको दृष्टिकोणले सघन माध्यम (optically denser) र पानीलाई विरल माध्यम (optically rarer) मानिन्छ।
जब हामी पानीमा राखिएको सिक्कालाई हेर्छौं, सिक्काबाट आएका प्रकाशका किरणहरू पानी (सघन माध्यम) बाट हावा (विरल माध्यम) मा प्रवेश गर्दा नर्मलबाट टाढा बाङ्गिन्छन् (refraction)। हाम्रो आँखाले ती बाङ्गिएका किरणहरूलाई सीधा देख्ने हुनाले सिक्काको आभासी आकृति (virtual image) वास्तविक स्थानभन्दा माथि देखिन्छ।
यो प्रकाशको आवर्तनको कारणले हुन्छ। अक्षरबाट आएका प्रकाशका किरणहरू काँच (सघन माध्यम) बाट हावा (विरल माध्यम) मा निस्कँदा नर्मलबाट पर बाङ्गिन्छन्। हाम्रो आँखाले अक्षरको आभासी प्रतिबिम्ब देख्छ, जुन वास्तविक स्थानभन्दा केही माथि बनेको हुन्छ।
ताराहरूबाट आउने प्रकाश पृथ्वीको वायुमण्डलमा प्रवेश गर्दा विभिन्न तहहरू पार गर्नुपर्छ, जहाँ हावाको घनत्व र तापक्रम फरक-फरक हुन्छ। यसले गर्दा प्रकाशको किरण निरन्तर रूपमा बाङ्गिन्छ (वायुमण्डलीय आवर्तन – atmospheric refraction)। वायुमण्डलको अस्थिरताले प्रकाशको मात्रा हाम्रो आँखामा घटबढ भइरहन्छ र ताराहरू चम्किरहेको जस्तो देखिन्छ।
यो पनि वायुमण्डलीय आवर्तनकै प्रभाव हो। जब सूर्य क्षितिजभन्दा थोरै तल हुन्छ, त्यसबाट आएका प्रकाशका किरणहरू वायुमण्डलको बाक्लो तहमा प्रवेश गर्दा बाङ्गिएर हाम्रो आँखासम्म आइपुग्छन्। यसले गर्दा हामीले सूर्यको आभासी आकृति क्षितिजभन्दा माथि देख्छौं।
हिराको चरम कोण (critical angle) निकै कम (लगभग \(24.4^{\circ}\)) हुन्छ, जबकि काँचको बढी (लगभग \(42^{\circ}\)) हुन्छ। हिराभित्र प्रवेश गरेको प्रकाशको किरणको आपतित कोण सजिलै चरम कोणभन्दा बढी हुन पुग्छ र पटक-पटक पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (total internal reflection) हुन्छ। यसले गर्दा प्रकाश हिराभित्रै कैद हुन्छ र कुनै निश्चित ठाउँबाट मात्र बाहिर निस्कन्छ, जसले हिरालाई चम्किलो बनाउँछ।
सूर्यको सेतो प्रकाश सात विभिन्न रङको मिश्रण हो। प्रत्येक रङको प्रकाशको तरङ्ग लम्बाई (wavelength) फरक-फरक हुन्छ। जब सेतो प्रकाश प्रिज्ममा प्रवेश गर्छ, फरक-फरक तरङ्ग लम्बाई भएका किरणहरू फरक-फरक मात्रामा बाङ्गिन्छन् (रातो सबैभन्दा कम र बैजनी सबैभन्दा बढी)। यसरी प्रिज्मबाट निस्कँदा सातवटै रङहरू छुट्टिन्छन्, जसलाई प्रकाशको विच्छेदन (dispersion of light) भनिन्छ।
कन्भेक्स लेन्सलाई धेरै प्रिज्महरू मिलेर बनेको मान्न सकिन्छ, जसको आधार (base) प्रमुख अक्षतिर फर्केको हुन्छ। प्रिज्मको गुणअनुसार प्रकाशको किरण सधैँ आधारतिर बाङ्गिन्छ। त्यसैले, समानान्तर प्रकाशका किरणहरू कन्भेक्स लेन्समा पर्दा, तिनीहरू आवर्तनपछि प्रमुख अक्षको एउटै बिन्दुमा जम्मा हुन्छन्, अर्थात् केन्द्रित (converge) हुन्छन्।
कन्केभ लेन्सलाई पनि धेरै प्रिज्महरू मिलेर बनेको मान्न सकिन्छ, तर यसको आधार प्रमुख अक्षभन्दा बाहिरतिर फर्केको हुन्छ। प्रकाशको किरण प्रिज्मको आधारतिर बाङ्गिने हुनाले, कन्केभ लेन्समा परेका समानान्तर किरणहरू आवर्तनपछि एकअर्काबाट टाढा फैलिन्छन्, अर्थात् विकेन्द्रित (diverge) हुन्छन्।
हाम्रो आँखाको रेटिनामा मधुरो प्रकाशमा हेर्न मद्दत गर्ने रड कोष (rod cells) हुन्छन्। यी कोषहरूको निर्माणका लागि भिटामिन A अत्यावश्यक हुन्छ। शरीरमा भिटामिन A को कमी हुँदा रड कोषहरूले राम्ररी काम गर्न सक्दैनन्, जसले गर्दा कम उज्यालोमा देख्न गाह्रो हुन्छ, जसलाई रतन्धो (night blindness) भनिन्छ।
आँखाको रेटिनामा रङहरू छुट्याउन मद्दत गर्ने तीन प्रकारका कोन कोषहरू (cone cells) हुन्छन् (रातो, हरियो, निलो)। यदि कुनै एक वा सोभन्दा बढी प्रकारका कोन कोषहरूले राम्ररी काम गर्न सकेनन् भने, मस्तिष्कले रङहरूबीचको भिन्नता छुट्याउन सक्दैन, जसले गर्दा कलर ब्लाइन्डनेस (color blindness) को समस्या देखिन्छ।
४. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
जब प्रकाशको किरण एउटा पारदर्शी माध्यमबाट अर्को पारदर्शी माध्यममा प्रवेश गर्छ, यो आफ्नो बाटोबाट बाङ्गिन्छ। प्रकाशको यसरी बाङ्गिने प्रक्रियालाई नै प्रकाशको आवर्तन (Refraction of Light) भनिन्छ। यो दुई माध्यममा प्रकाशको गति फरक हुनाले हुन्छ।
प्रकाश आवर्तनका दुई नियमहरू छन्:
- पहिलो नियम: आपतित किरण (incident ray), आवर्तित किरण (refracted ray) र आपतित बिन्दुमा खिचिएको नर्मल (normal) सबै एउटै समतल सतहमा पर्दछन्।
- दोस्रो नियम (स्नेलको नियम): कुनै दुई निश्चित माध्यमका लागि, आपतित कोणको साइन (sine of angle of incidence) र आवर्तित कोणको साइन (sine of angle of refraction) को अनुपात सधैँ स्थिर रहन्छ। अर्थात्, \(\frac{\sin i}{\sin r} = \text{constant}\)
अवलोकनकर्ताले पानीमा आधा डुबेको पेन्सिल बाङ्गिएको वा भाँच्चिएको जस्तो देख्छ। यसो हुनुको कारण प्रकाशको आवर्तन हो। पेन्सिलको पानीभित्र रहेको भागबाट आएका प्रकाशका किरणहरू पानीबाट हावामा निस्कँदा नर्मलबाट टाढा बाङ्गिन्छन्। हाम्रो आँखाले ती बाङ्गिएका किरणहरूलाई सीधा बाटोबाट आएको कल्पना गर्छ, जसले गर्दा पेन्सिलको डुबेको भागको आभासी आकृति वास्तविक स्थानभन्दा केही माथि देखिन्छ। पानी बाहिरको भाग भने सीधै देखिने हुनाले पेन्सिल बाङ्गिएको जस्तो देखिन्छ। यो प्रक्रिया प्रकाशको आवर्तन हो।
पानीभित्रबाट (सघन माध्यम) बाहिर हावामा (विरल माध्यम) हेर्दा बाहिरको वस्तु वास्तविक स्थानभन्दा टाढा देखिन्छ। यसको कारण पनि प्रकाशको आवर्तन नै हो। बाहिरको वस्तुबाट आएको प्रकाशको किरण हावाबाट पानीमा प्रवेश गर्दा नर्मलतिर बाङ्गिन्छ। पानीभित्रबाट हेर्दा हाम्रो आँखाले ती बाङ्गिएका किरणहरूलाई सीधा आएको अनुमान गर्छ, जसले गर्दा वस्तुको आभासी आकृति वास्तविक स्थानभन्दा पर वा टाढा देखिन्छ।
जब प्रकाशको किरण सघन माध्यमबाट विरल माध्यममा प्रवेश गर्छ, आपतित कोणको त्यो विशेष मान जसका लागि आवर्तित कोणको मान \(90^{\circ}\) हुन्छ, त्यस आपतित कोणलाई चरम कोण (critical angle) भनिन्छ।
जब प्रकाशको किरण सघन माध्यमबाट विरल माध्यममा जाँदा आपतित कोणको मान चरम कोणभन्दा बढी हुन्छ, तब प्रकाशको किरण अर्को माध्यममा आवर्तन हुनुको सट्टा पूर्ण रूपमा सोही सघन माध्यममा परावर्तन हुन्छ। यो प्रक्रियालाई प्रकाशको पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) भनिन्छ।
पूर्ण आन्तरिक परावर्तन हुनका लागि निम्न दुई अवस्थाहरू अनिवार्य छन्:
- प्रकाशको किरण सघन माध्यमबाट विरल माध्यममा गइरहेको हुनुपर्छ।
- आपतित कोणको मान सधैँ चरम कोणभन्दा बढी हुनुपर्छ।
फाइबर इन्टरनेटमा डाटा प्रसारणका लागि अप्टिकल फाइबरको प्रयोग गरिन्छ, जुन प्रकाशको पूर्ण आन्तरिक परावर्तनको सिद्धान्तमा आधारित छ। यसमा डाटालाई प्रकाशको सङ्केतमा परिणत गरी फाइबरभित्र पठाइन्छ। फाइबरभित्र प्रकाशको किरण पटक-पटक पूर्ण आन्तरिक परावर्तन हुँदै एकदमै कम ऊर्जा क्षयका साथ प्रकाशकै गतिमा एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुग्छ। यसरी प्रकाशको तीव्र गतिको प्रयोग हुने भएकाले डाटा प्रसारण अत्यन्तै छिटो र प्रभावकारी हुन्छ।
यी चिकित्सा प्रक्रियाहरूमा अप्टिकल फाइबरयुक्त उपकरणको प्रयोग हुन्छ। अप्टिकल फाइबरको एक समूहबाट प्रकाशलाई शरीरको भित्री अङ्गसम्म पुर्याइन्छ। फाइबर बाङ्गो भए तापनि प्रकाशको किरण पूर्ण आन्तरिक परावर्तन हुँदै अङ्गसम्म पुग्छ र त्यसलाई उज्यालो बनाउँछ। त्यसपछि, भित्री अङ्गबाट परावर्तित भएर आएको प्रकाशलाई अर्को फाइबरको समूहले पूर्ण आन्तरिक परावर्तनकै माध्यमबाट बाहिर ल्याएर मनिटरमा आकृति देखाउँछ। यसरी चिरफार बिना नै भित्री अङ्गको अवलोकन र उपचार सम्भव हुन्छ।
सेतो प्रकाशको किरणलाई प्रिज्म जस्ता माध्यमबाट गुजार्दा त्यो आफूमा निहित सात विभिन्न रङका किरणहरूमा छुट्टिने वा टुक्रिने प्रक्रियालाई प्रकाशको विच्छेदन (dispersion of light) भनिन्छ।
प्रकाश विच्छेदन हुनुको मुख्य कारण सेतो प्रकाशमा रहेका विभिन्न रङका किरणहरूको तरङ्ग लम्बाई फरक-फरक हुनु हो। कुनै पनि माध्यममा, फरक तरङ्ग लम्बाई भएका किरणहरूको गति पनि फरक हुन्छ, जसले गर्दा तिनीहरू फरक-फरक कोणमा बाङ्गिन्छन्। बैजनी रङको प्रकाश सबैभन्दा बढी र रातो रङको प्रकाश सबैभन्दा कम बाङ्गिने भएकाले सातवटै रङहरू छुट्टिएर देखिन्छन्।
यी प्रक्रियाहरूको किरण चित्र पाठ्यपुस्तक वा अन्य शैक्षिक स्रोतबाट हेर्नुहोस्।
इन्द्रेणी देखिनु एक सुन्दर प्राकृतिक प्रक्रिया हो, जसलाई निम्न बुँदाहरूमा व्याख्या गर्न सकिन्छ:
- सूर्य र पानीका थोपाको स्थान: इन्द्रेणी देखिनका लागि अवलोकनकर्ताको पछाडि सूर्य र अगाडि पानीका थोपाहरू (वर्षा वा कुहिरो) हुनुपर्छ।
- प्रकाशको विच्छेदन र पूर्ण आन्तरिक परावर्तन: जब सूर्यको किरण पानीको थोपाभित्र प्रवेश गर्छ, त्यहाँ प्रकाशको विच्छेदन हुन्छ। त्यसपछि ती रङहरू पानीको थोपाको भित्री सतहमा ठोक्किएर पूर्ण आन्तरिक परावर्तन हुन्छन् र पुनः बाहिर निस्कन्छन्।
- अर्धवृत्ताकार आकार: पानीका प्रत्येक थोपाबाट निस्कने रङहरूले अवलोकनकर्ताको आँखासँग एउटा निश्चित कोण (रातोको लागि लगभग \(42^{\circ}\) र बैजनीको लागि \(40^{\circ}\)) बनाउँछन्। एउटै कोण बनाउने सबै बिन्दुहरूलाई जोड्दा एउटा वृत्तको चाप बन्छ। जमिनबाट हेर्दा क्षितिजले आधा भाग छेक्ने हुनाले इन्द्रेणी अर्धवृत्ताकार देखिन्छ।
- वक्रताको केन्द्र (Centre of Curvature): लेन्सको सतह जुन काल्पनिक गोलाको भाग हो, सोही गोलाको केन्द्र।
- अप्टिकल केन्द्र (Optical Centre): लेन्सको बिचमा पर्ने यस्तो बिन्दु, जहाँबाट जाने प्रकाशको किरण नबाङ्गिइकन सीधै जान्छ।
- प्रमुख अक्ष (Principal Axis): लेन्सका दुवै वक्रताका केन्द्रहरूलाई जोड्ने काल्पनिक सीधा रेखा।
- केन्द्रीकरण बिन्दु (Principal Focus): प्रमुख अक्षसँग समानान्तर भएर आएका प्रकाशका किरणहरू लेन्सबाट आवर्तन भएपछि प्रमुख अक्षको जुन बिन्दुमा केन्द्रित हुन्छन् वा भएको देखिन्छ।
कुनै पनि लेन्सले प्रकाशका किरणहरूलाई केन्द्रित वा विकेन्द्रित गर्न सक्ने क्षमतालाई त्यस लेन्सको सामर्थ्य (Power of a lens) भनिन्छ। यसलाई डायप्टर (Dioptre) मा नापिन्छ।
१. मोटाइ: +4D सामर्थ्य भएको लेन्सको मोटाइ बढी हुन्छ। किनभने, लेन्सको सामर्थ्य जति बढी हुन्छ, त्यसको केन्द्रीकरण दुरी त्यति नै कम हुन्छ, र कम केन्द्रीकरण दुरी भएको लेन्स बढी बाक्लो हुन्छ।
२. केन्द्रीकरण दुरी:
पहिलो लेन्सको (\(f_1\)) = \(\frac{1}{P_1} = \frac{1}{2} = 0.5\) मिटर = 50 सेन्टिमिटर
दोस्रो लेन्सको (\(f_2\)) = \(\frac{1}{P_2} = \frac{1}{4} = 0.25\) मिटर = 25 सेन्टिमिटर
जब कुनै वस्तुलाई कन्भेक्स लेन्सको वक्रताको केन्द्र (2F) मा राखिन्छ, तब त्यसले बनाउने आकृति अर्कोतिरको 2F मै बन्छ, जुन वास्तविक, उल्टो र वस्तुको आकार बराबरको हुन्छ।
घोच्ने सम्भावना निकै कम हुन्छ। प्रकाशको आवर्तनको कारणले, पानीभित्र रहेको माछाको वास्तविक गहिराइभन्दा केही माथि त्यसको आभासी आकृति देखिन्छ। मानिसले त्यही आभासी आकृतिलाई निशाना बनाउँछ, तर वास्तविक माछा त्योभन्दा गहिराइमा हुन्छ।
दिइएको किरण चित्रमा प्रकाशको पूर्ण आन्तरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) प्रक्रिया देखाइएको छ। यसमा आधारित दुई उपकरणहरू: १. अप्टिकल फाइबर (Optical Fiber) २. इन्डोस्कोप (Endoscope)
प्रिज्मबाट विच्छेदन भएका सात रङका किरणहरूलाई अर्को उस्तै प्रिज्मलाई उल्टो पारेर राख्दा ती किरणहरू पुनः संयोजन भई सेतो प्रकाशको रूपमा बाहिर निस्कन्छन्।
+20 cm केन्द्रीकरण दुरी भएको **कन्भेक्स लेन्सले** वस्तुलाई 16 cm मा राख्दा अवास्तविक र वस्तुभन्दा ठूलो आकृति बनाउँछ। किनभने, वस्तुलाई कन्भेक्स लेन्सको केन्द्रीकरण दुरीभन्दा कम दुरीमा (\(16 \text{ cm} < 20 \text{ cm}\)) राख्दा त्यसले सधैँ ठूलो, सुल्टो र अवास्तविक आकृति बनाउँछ (हाते लेन्सको सिद्धान्त)।
- सिलियरी मांसपेशी (Ciliary Muscles): आँखाको लेन्सको मोटाइ र केन्द्रीकरण दुरीलाई समायोजन गर्छन्।
- कोर्निया (Cornea): आँखाभित्र पस्ने प्रकाशलाई आवर्तन गरेर रेटिनामा केन्द्रित गर्न मद्दत गर्छ।
- लेन्स (Lens): प्रकाशलाई थप आवर्तन गरी वस्तुको स्पष्ट आकृति रेटिनामा बनाउँछ।
- आइरिस (Iris): आँखाभित्र पस्ने प्रकाशको मात्रालाई नियन्त्रण गर्छ।
- नानी (Pupil): प्रकाशलाई लेन्ससम्म पुग्न दिने प्वाल हो।
- रेटिना (Retina): वस्तुको आकृति बन्ने र प्रकाशलाई विद्युतीय सङ्केतमा बदल्ने प्रकाश-संवेदनशील तह।
१. कोर्नियल अल्सर (Corneal Ulcer): कोर्नियामा घाउ हुने, जसले तीव्र दुखाइ र धमिलो दृष्टि गराउन सक्छ।
२. दृष्टिदोष (Astigmatism): कोर्नियाको नियमित गोलाइमा परिवर्तन आई वस्तुहरू धमिलो र तन्किएको देखिने।
जब नजिकको वस्तु हेरिन्छ, सिलियरी मांसपेशीहरू खुम्चिन्छन्, लेन्स बाक्लो हुन्छ र केन्द्रीकरण दुरी घट्छ। जब टाढाको वस्तु हेरिन्छ, सिलियरी मांसपेशीहरू फैलिन्छन् (relax), लेन्स पातलो हुन्छ र केन्द्रीकरण दुरी बढ्छ।
दृष्टिदोष: दूरदृष्टि (Long-sightedness/Hypermetropia), जहाँ आकृति रेटिनाभन्दा पछाडि बन्छ।
कारणहरू: १. आँखाको लेन्सको केन्द्रीकरण दुरी बढी हुनु। २. आँखाको आइबल छोटो हुनु।
समाधान: उपयुक्त सामर्थ्य भएको **कन्भेक्स लेन्स** को चस्मा प्रयोग गर्नुपर्छ।
समस्या: अदूरदृष्टि (Short-sightedness/Myopia), जहाँ टाढाबाट आएका किरणहरू रेटिनाभन्दा अगाडि केन्द्रित हुन्छन्।
समाधान: उपयुक्त सामर्थ्य भएको **कन्केभ लेन्स** को चस्मा प्रयोग गर्नुपर्छ, जसले किरणहरूलाई थोरै विकेन्द्रित गरी ठिक रेटिनामा आकृति बनाउन मद्दत गर्छ।
दूरदृष्टिमा, आँखाको लेन्सले प्रकाशका किरणहरूलाई पर्याप्त केन्द्रित गर्न नसकेर आकृति रेटिनाभन्दा पछाडि बन्छ। कन्भेक्स लेन्सले किरणहरूलाई आँखामा प्रवेश गर्नुअघि नै केही हदसम्म केन्द्रित गरिदिन्छ, जसले गर्दा आँखाको लेन्सले ती किरणहरूलाई ठिक रेटिनामा आकृति बनाउन सक्छ।
हो, सही छ। लेन्सको मोटाइ त्यसको सामर्थ्य (power) सँग सम्बन्धित हुन्छ। बाक्लो लेन्सको सामर्थ्य बढी हुन्छ। दृष्टिदोषको असर जति गम्भीर हुन्छ, त्यसलाई सच्याउन त्यति नै बढी सामर्थ्य भएको लेन्स चाहिन्छ। त्यसैले, बाक्लो लेन्स लगाउने व्यक्तिमा दृष्टिदोषको असर बढी भएको मान्न सकिन्छ।
चस्मा: लगाउन र हेरचाह गर्न सजिलो, संक्रमणको जोखिम कम तर छेउको दृश्य विकृत हुन सक्ने र खेलकुदमा अप्ठ्यारो।
कन्ट्याक्ट लेन्स: प्राकृतिक र स्पष्ट परिधीय दृश्य, तर हेरचाहमा विशेष ध्यान दिनुपर्ने र संक्रमणको जोखिम बढी।
लेजर सर्जरी (जस्तै LASIK) आँखाको दृष्टिदोष स्थायी रूपमा हटाउने एक आधुनिक चिकित्सा पद्धति हो। यसमा, लेजरको प्रयोग गरी आँखाको कोर्नियाको आकारलाई परिवर्तन गरिन्छ, जसले गर्दा प्रकाशका किरणहरू ठिकसँग रेटिनामा केन्द्रित हुन थाल्छन् र दृष्टिदोष हट्छ।
५. गणितीय समस्याहरू हल गर्नुहोस्
यहाँ,
हावामा प्रकाशको वेग (\(v_{air}\)) = \(3 \times 10^8\) m/s
काँचमा प्रकाशको वेग (\(v_{glass}\)) = \(2 \times 10^8\) m/s
काँचको रिफ्र्याक्टिभ इन्डेक्स (\(\mu\)) = ?
हामीलाई थाहा छ, \(\mu = \frac{v_{air}}{v_{glass}} = \frac{3 \times 10^8}{2 \times 10^8}\)
\(\therefore \mu = 1.5\)
यहाँ,
हिराको रिफ्र्याक्टिभ इन्डेक्स (\(\mu\)) = 2.42
हावामा प्रकाशको वेग (\(c\)) = \(3 \times 10^8\) m/s
हिरामा प्रकाशको वेग (\(v_{diamond}\)) = ?
सूत्रानुसार, \(\mu = \frac{c}{v_{diamond}} \implies 2.42 = \frac{3 \times 10^8}{v_{diamond}}\)
\(v_{diamond} = \frac{3 \times 10^8}{2.42} \approx 1.24 \times 10^8\) m/s
यहाँ,
आपतित कोण (i) = \(45^{\circ}\)
आवर्तित कोण (r) = \(33^{\circ}\)
स्नेलको नियम अनुसार, \(\mu = \frac{\sin i}{\sin r} = \frac{\sin 45^{\circ}}{\sin 33^{\circ}} = \frac{0.7071}{0.5446} \approx 1.30\)
चित्रबाट,
आपतित कोण (i) = \(45^{\circ}\)
आवर्तित कोण (r) = \(32^{\circ}\)
स्नेलको नियम प्रयोग गर्दा, \(\mu = \frac{\sin i}{\sin r} = \frac{\sin 45^{\circ}}{\sin 32^{\circ}} = \frac{0.7071}{0.5299} \approx 1.334\)
यहाँ,
केन्द्रीकरण दुरी (f) = 25 cm = 0.25 m
लेन्सको सामर्थ्य (P) = \(\frac{1}{f (\text{in meters})} = \frac{1}{0.25} = +4 D\)
त्यसैले, उक्त कन्भेक्स लेन्सको सामर्थ्य +4 डायप्टर हुन्छ।
यहाँ,
लेन्सको सामर्थ्य (P) = -6 D
केन्द्रीकरण दुरी (f) = ?
हामीलाई थाहा छ, \(f = \frac{1}{P} = \frac{1}{-6} \approx -0.1667 \text{ m}\)
सेन्टिमिटरमा बदल्दा, \(f = -0.1667 \times 100 = -16.67 \text{ cm}\)
लेन्सको किसिम: सामर्थ्य ऋणात्मक (negative) भएकाले यो **कन्केभ लेन्स** हो।