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यदि किसी उत्तल लेंस को पानी में डुबोया जाए, तो उसकी फोकस दूरी का क्या होता है?
बढ़ जाती है
घट जाती है
समान रहती है
शून्य हो जाती है
बढ़ जाती है
जब किसी उत्तल लेंस को पानी में डुबोया जाता है, तो इसकी फोकस दूरी बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी का अपवर्तनांक हवा की तुलना में अधिक होता है, जिससे आसपास के माध्यम के सापेक्ष लेंस सामग्री का आपेक्षिक अपवर्तनांक कम हो जाता है।
जब किसी उत्तल लेंस को पानी में डुबोया जाता है, तो इसकी फोकस दूरी बढ़ जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी का अपवर्तनांक हवा की तुलना में अधिक होता है, जिससे आसपास के माध्यम के सापेक्ष लेंस सामग्री का आपेक्षिक अपवर्तनांक कम हो जाता है।
इस बात पर विचार करें कि जब प्रकाश हवा और पानी जैसे दो बहुत अलग माध्यमों के बीच गुजरता है तो यह कितनी आसानी से मुड़ता है। यदि आसपास का माध्यम सघन हो जाता है (हवा के बजाय पानी जैसा), तो प्रकाशीय घनत्व का अंतर कम हो जाता है, इसलिए प्रकाश उतनी तीव्रता से नहीं मुड़ता, जिससे फोकस बिंदु फैल जाता है।
f1=(μmμl−1)(R11−R21) — लेंस निर्माता सूत्र
P=f1 — लेंस की शक्ति
लेंस निर्माता सूत्र के अनुसार, फोकस दूरी माध्यम के सापेक्ष लेंस के आपेक्षिक अपवर्तनांक पर निर्भर करती है (μlm=μmμl)। जब लेंस को पानी में रखा जाता है, तो आसपास के माध्यम का अपवर्तनांक 1.0 (हवा) से बढ़कर लगभग 1.33 (पानी) हो जाता है। इससे μlm का मान कम हो जाता है, जिससे लेंस की अपवर्तक शक्ति कम हो जाती है और प्रकाश किरणें कम मुड़ती हैं, जिसके परिणामस्वरूप फोकस दूरी बढ़ जाती है।
लेंस की फोकस दूरी लेंस और आसपास के माध्यम दोनों के अपवर्तनांक पर निर्भर करती है।
चूंकि पानी का अपवर्तनांक हवा से अधिक होता है, इसलिए पानी के सापेक्ष कांच का आपेक्षिक अपवर्तनांक कम हो जाता है।
छोटा आपेक्षिक अपवर्तनांक प्रकाश के कम मुड़ने का कारण बनता है, इसलिए फोकस दूरी बढ़ जाती है।
पानी के नीचे उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल उपकरणों को समझना
विशिष्ट तरल वातावरण के लिए लेंस डिजाइन करना
कांच का अपवर्तनांक लगभग 1.5 होता है, जबकि पानी का 1.33 होता है।
विकल्प B, C और D गलत हैं क्योंकि फोकस दूरी माध्यम-निर्भर होती है और घटने या शून्य होने के बजाय बढ़ जाती है।
A सही है — लेंस और आसपास के माध्यम के बीच आपेक्षिक अपवर्तनांक में कमी के कारण पानी में डुबोए जाने पर उत्तल लेंस की फोकस दूरी बढ़ जाती है।
हमेशा याद रखें कि लेंस की शक्ति और फोकस दूरी माध्यम-निर्भर होती है, इसके विपरीत अपवर्तन के दौरान प्रकाश की आवृत्ति स्थिर रहती है।