BPSC 70वीं CCE पुनर्परीक्षा प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 129 / 142

सही — (c) प्रकाश का ऋजुरेखीय प्रसार। समांगी माध्यम में प्रकाश सीधी रेखाओं में चलता है, और यही अकेला गुण छाया को सम्भव बनाता है। प्रकाश के मार्ग में कोई अपारदर्शी वस्तु रख दीजिए और वे सीधी रेखाएँ रुक जाती हैं जो उसके पीछे की सतह तक पहुँचतीं, जिससे वहाँ बिना प्रकाश वाला एक क्षेत्र बच जाता है जिसका आकार वस्तु के प्रक्षेप जैसा होता है। छाया के बारे में बाक़ी सब कुछ इसी एक तथ्य से निकलता है। बिन्दु-स्रोत एक ही तीखी छाया देता है, अर्थात् प्रच्छाया, क्योंकि एक बिन्दु से पर्दे के हर भाग तक ठीक एक ही सीधी रेखा जाती है। विस्तृत स्रोत प्रच्छाया के चारों ओर आंशिक रूप से प्रकाशित उपच्छाया भी देता है, क्योंकि स्रोत के अलग-अलग बिन्दु पर्दे के कुछ भागों के लिए रुक जाते हैं और कुछ के लिए नहीं — इसीलिए स्रोत के बड़ा होने पर या वस्तु के पर्दे से दूर हटने पर छाया के किनारे नरम पड़ जाते हैं। ग्रहण इसी ज्यामिति का खगोलीय पैमाने पर रूप हैं : सूर्यग्रहण में पृथ्वी पर पड़ती चन्द्रमा की छाया, और चन्द्रग्रहण में चन्द्रमा पर पड़ती पृथ्वी की छाया। सूची-छिद्र कैमरा (पिनहोल कैमरा) यही प्रदर्शन उलटी दिशा से करता है और उलटा प्रतिबिम्ब बनाता है, क्योंकि किरणें छिद्र पर एक-दूसरे को काटती हैं और दोनों ओर सीधी चलती हैं। यदि प्रकाश बाधाओं के चारों ओर आसानी से मुड़ जाता, तो इनमें से कुछ भी नहीं होता — और यह कि रोज़मर्रा की वस्तुओं के चारों ओर वह उल्लेखनीय रूप से मुड़ता नहीं, ठीक यही कारण है कि छाया की पहचानने योग्य रूपरेखा बनती है।

• (a)विवर्तन — असली प्रतिद्वन्द्वी के सबसे निकट, और इसे झटककर छोड़ने के बजाय समझ लेना चाहिए। विवर्तन का अर्थ है प्रकाश का किसी बाधा के चारों ओर या किसी छिद्र से गुज़रते हुए मुड़ना, और वह छाया को प्रभावित करता भी है — किनारा गणितीय अर्थ में कभी तीखा नहीं होता, और बाधा पर्याप्त छोटी हो तो फ्रिंज स्पष्ट दिखने लगती हैं। पर विवर्तन छाया की सीमा को गड़बड़ाता है; वह छाया बनाता नहीं, और चूँकि प्रकाश की तरंगदैर्घ्य रोज़मर्रा की वस्तुओं की तुलना में अत्यन्त छोटी है, इसलिए हाथ या पेड़ की छाया के लिए यह प्रभाव नगण्य है।
• (b)व्यतिकरण — व्यतिकरण दो या अधिक कला-संगत तरंगों के अध्यारोपण से बनता है, जिससे बारी-बारी से चमकीली तथा काली पट्टियाँ बनती हैं — जैसे यंग के द्वि-झिरी प्रयोग में, या तेल की पतली परत के रंगों में। इसके लिए कला-संगत स्रोतों से आती दो या अधिक तरंग-शृंखलाएँ चाहिए; जबकि छाया के लिए एक स्रोत तथा एक बाधा ही काफ़ी है और उसमें अध्यारोपण होता ही नहीं।
• (d)ध्रुवीकरण — ध्रुवीकरण का सम्बन्ध प्रकाश-तरंग के दोलनशील विद्युत् क्षेत्र की दिशा से है, और यही वह गुण है जो सिद्ध करता है कि प्रकाश अनुप्रस्थ तरंग है — धूप के चश्मे तथा फ़ोटोग्राफ़ी के फ़िल्टर इसी का उपयोग करते हैं। इसका इस बात से कोई लेना-देना नहीं कि प्रकाश किसी बाधा से पार जाता है या नहीं, इसलिए यह अपारदर्शी वस्तु के पीछे बने काले क्षेत्र की व्याख्या नहीं कर सकता।

प्रकाशिकी दो परतों में पढ़ाई जाती है, और इस प्रश्न के चारों विकल्प इन्हीं में से किसी एक परत के हैं। किरण अथवा ज्यामितीय प्रकाशिकी प्रकाश को सीधी रेखाओं में चलता मानती है और छाया, ग्रहण, सूची-छिद्र कैमरा, दर्पणों से परावर्तन तथा लेंसों से अपवर्तन की व्याख्या करती है; अवतल दर्पण या दूरबीन में प्रतिबिम्ब-निर्माण इसी परत के अधीन है। तरंग प्रकाशिकी प्रकाश को तरंग मानती है और व्यतिकरण, विवर्तन तथा ध्रुवीकरण की व्याख्या करती है — वे परिघटनाएँ जो तब प्रकट होती हैं जब बाधाएँ या छिद्र प्रकाश की तरंगदैर्घ्य के पास पहुँचने लगें, जो दृश्य प्रकाश के लिए लगभग 400 से 700 नैनोमीटर है। किरण-मॉडल ग़लत नहीं है; वह तरंग-मॉडल की वह सीमा है जहाँ प्रयोग की हर वस्तु तरंगदैर्घ्य से बहुत-बहुत बड़ी हो — और धूप में खड़े व्यक्ति की स्थिति ठीक यही है। इसीलिए रोज़मर्रा की छाया की सही व्याख्या सबसे सरल व्याख्या है, और इसीलिए विवर्तन केवल छाया के किनारे के सूक्ष्म पैमाने पर या उसी के लिए बनाई गई प्रयोगशाला-व्यवस्था में दिखाई देता है।

इस प्रश्न का उत्तर देने वाली आदत यह पूछना है कि परिघटना को प्रकाश का कौन-सा मॉडल चाहिए। यदि परिघटना सीधी रेखाओं तथा एक रुके हुए मार्ग से खींची जा सकती है, तो वह किरण प्रकाशिकी की है; यदि उसके लिए तरंगों का जुड़ना-कटना चाहिए, या किसी दिशा वाला क्षेत्र चाहिए, तो वह तरंग प्रकाशिकी की है। छाया, ग्रहण, सूची-छिद्र कैमरा, धूपघड़ी का काम करना तथा वस्तु की ऊँचाई और उसकी छाया की लम्बाई के बीच समरूप त्रिभुजों वाला सम्बन्ध — ये सब पहले समूह में बैठते हैं। व्यतिकरण की फ्रिंजें, विवर्तन के प्रतिरूप, ध्रुवित चौंध तथा प्रकाशिक सक्रियता दूसरे समूह में। दो जुड़ी हुई बारीकियाँ साथ रखने योग्य हैं : प्रच्छाया तथा उपच्छाया का भेद, जो बताता है कि एक ही वस्तु की छाया तेज़ बिन्दु-जैसे प्रकाश में तीखी और खुले आसमान के नीचे धुँधली क्यों होती है; और यह तथ्य कि छाया की लम्बाई स्रोत के कोण के साथ बदलती है — जो धूपघड़ी का तथा तर्कशक्ति के पत्रों में पूछे जाने वाले उस प्रसिद्ध छाया-लम्बाई प्रश्न का आधार है।

• समांगी माध्यम में प्रकाश सीधी रेखाओं में चलता है; छाया अपारदर्शी वस्तु के पीछे का वह क्षेत्र है जहाँ से ये सीधी रेखाएँ बाहर हो जाती हैं
• बिन्दु-स्रोत केवल तीखी रूपरेखा वाली प्रच्छाया बनाता है; विस्तृत स्रोत प्रच्छाया के चारों ओर आंशिक रूप से प्रकाशित उपच्छाया भी बनाता है
• सूर्यग्रहण तथा चन्द्रग्रहण खगोलीय पैमाने की छायाएँ हैं — पृथ्वी पर चन्द्रमा की छाया और चन्द्रमा पर पृथ्वी की छाया
• विवर्तन, व्यतिकरण तथा ध्रुवीकरण तरंग-प्रकाशिकी की परिघटनाएँ हैं; विवर्तन छाया के किनारे को थोड़ा धुँधला करता है, पर छाया बनाता नहीं
• सूची-छिद्र कैमरा इसी सीधी-रेखा वाले सिद्धान्त पर काम करता है और उलटा प्रतिबिम्ब बनाता है, क्योंकि किरणें छिद्र पर एक-दूसरे को काटती हैं
• दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्घ्य लगभग 400 से 700 नैनोमीटर होती है, इसीलिए रोज़मर्रा के आकार की बाधाओं के लिए विवर्तन नगण्य रहता है

• विवर्तन को इसलिए चुन लेना कि वही अकेली तरंग-परिघटना है जो छाया को छूती है; वह किनारे को धुँधलाता है, छाया बनाता नहीं
• व्यतिकरण को, जिसके लिए दो कला-संगत तरंग-शृंखलाएँ चाहिए, विवर्तन से गड्डमड्ड कर देना, जिसके लिए एक तरंग तथा एक बाधा काफ़ी है
• यह भूल जाना कि किरण-मॉडल एक सन्निकटन है जो तभी मान्य है जब हर वस्तु तरंगदैर्घ्य से बहुत बड़ी हो — यही कारण है कि यहाँ सरल उत्तर ही सही उत्तर है

BPSC पूछता है कि किसी रोज़मर्रा के प्रेक्षण की व्याख्या कौन-सी नामित परिघटना करती है, और भटकाने के लिए तरंग-प्रकाशिकी के तीन शब्द रख देता है, इसलिए अंक उस अभ्यर्थी को मिलता है जो हर शब्द को विषय की सही परत में रख सके। UPSC का सामान्य अध्ययन पत्र इसी प्रकाशिकी को अनुप्रयोगों तथा प्रेक्षणों के रास्ते पूछता है — ग्रहण के समय की हीरक-वलय, एंडोस्कोप कैसे काम करता है, CD पर रंग क्यों दिखते हैं — इसलिए शब्दावली को वास्तविक स्थितियों से जोड़कर रखना पड़ता है।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  विस्तृत स्रोत से बनी छाया के बाहरी, आंशिक रूप से छायांकित क्षेत्र को कहते हैं

  • (a)प्रच्छाया
  • (b)उपच्छाया
  • (c)किरीट
  • (d)द्वारक

  उत्तर(b) उपच्छाया — वह क्षेत्र जहाँ से स्रोत केवल आंशिक रूप से रुकता है; पूरी तरह अँधेरा मध्य क्षेत्र प्रच्छाया कहलाता है।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  कौन-सी परिघटना यह स्थापित करती है कि प्रकाश अनुप्रस्थ तरंग है ?

  • (a)ऋजुरेखीय प्रसार
  • (b)व्यतिकरण
  • (c)ध्रुवीकरण
  • (d)अपवर्तन

  उत्तर(c) ध्रुवीकरण — केवल अनुप्रस्थ तरंगें ही ध्रुवित हो सकती हैं, क्योंकि यह गुण गति की दिशा के लम्बवत् होने वाले दोलन की दिशा से जुड़ा है।