APPSC Paper I · Science and technology · Physics in everyday life
కాంతి: పరావర్తనం, వక్రీభవనం, కటకాలు, కంటి దోషాలు
కాంతి (light) సరళమైన నియమాల ప్రకారం వంగుతుంది, పరావర్తనం చెందుతుంది; దీని వల్లే దర్పణాలు (mirrors), కటకాలు (lenses), ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు (optical fibres), కళ్లద్దాలు ప్రతిబింబాలను ఏర్పరచగలవు, సరిచేయగలవు. మానవ నేత్రం కుంభాకార కటకం (convex lens) గల కెమెరాలా పనిచేస్తుంది.
- APPSC Paper I
- 6 నిమిషాల చదువు
- ఉచితం
- ఇంగ్లిష్‌లో చదవండి (English)
ముఖ్య వాస్తవాలు
- పరావర్తన (reflection) నియమాలు: పతన కోణం = పరావర్తన కోణం; పతన కిరణం, పరావర్తన కిరణం, లంబం ఒకే తలంలో ఉంటాయి.
- సమతల దర్పణ ప్రతిబింబం: మిథ్యా, నిటారు, సమాన పరిమాణం, పార్శ్వ విలోమం.
- పుటాకార దర్పణం (concave mirror; అభిసారి): గడ్డం గీసుకునే అద్దాలు, దంత వైద్యుల అద్దాలు, టార్చ్‌లు, హెడ్‌లైట్లు, సోలార్ కుక్కర్లలో వాడతారు. కుంభాకార దర్పణం (convex mirror; అపసారి): నిటారైన, చిన్నదైన ప్రతిబింబంతో విశాల దృష్టి క్షేత్రాన్ని ఇస్తుంది కాబట్టి వాహనాల వెనుక చూపు (రియర్-వ్యూ) అద్దాలుగా వాడతారు.
- నాభ్యంతరం f = R/2 (R = వక్రతా వ్యాసార్ధం).
- వక్రీభవనం (refraction): కాంతి ఒక యానకం నుంచి మరో యానకంలోకి వెళ్లేటప్పుడు వంగడం. స్నెల్ నియమం (Snell's law): sin i / sin r = స్థిరాంకం (వక్రీభవన గుణకం).
- వక్రీభవన గుణకం (refractive index) n = శూన్యంలో కాంతి వేగం / యానకంలో వేగం. నీరు సుమారు 1.33, గాజు సుమారు 1.5, వజ్రం సుమారు 2.42.
- కుంభాకార కటకం కాంతిని అభిసరింపజేస్తుంది; పుటాకార కటకం (concave lens) కాంతిని అపసరింపజేస్తుంది.
- కటక సామర్థ్యం (power of a lens) P = 1/f (f మీటర్లలో). ప్రమాణం: డయాప్టర్ (D). కుంభాకారానిది ధనాత్మకం; పుటాకారానిది రుణాత్మకం.
- సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం (total internal reflection - TIR): సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి సందిగ్ధ కోణం (critical angle) కంటే ఎక్కువ కోణంతో వెళ్లే కాంతి పూర్తిగా పరావర్తనం చెందుతుంది.
- కంటి దోషాలు: హ్రస్వదృష్టి (myopia; దగ్గరి చూపు మాత్రమే) పుటాకార కటకంతో సరిచేస్తారు; దీర్ఘదృష్టి (hypermetropia; దూరపు చూపు మాత్రమే) కుంభాకార కటకంతో; చత్వారం (presbyopia) ద్వినాభి (బైఫోకల్) కటకాలతో; అసమదృష్టి (astigmatism) స్థూపాకార కటకంతో.
వివరణ
దర్పణ, కటక సూత్రాలు
- దర్పణం: 1/v + 1/u = 1/f. కటకం: 1/v - 1/u = 1/f. ఆవర్ధనం m = ప్రతిబింబం ఎత్తు / వస్తువు ఎత్తు.
- కుంభాకార కటకం నాభికి అవతల ఉన్న వస్తువులకు నిజ, తలకిందుల ప్రతిబింబాలను ఏర్పరుస్తుంది; భూతద్దంగా (వస్తువు నాభి లోపల) నిటారైన, పెద్దదైన, మిథ్యా ప్రతిబింబాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
ఆచరణలో సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం
- ఆప్టికల్ ఫైబర్: పదేపదే జరిగే TIR ద్వారా కాంతి గాజు దారం వెంట ప్రయాణిస్తుంది; టెలికమ్యూనికేషన్ (telecommunication), ఎండోస్కోపీలో వాడతారు. ఫైబర్ ఆప్టిక్స్‌కు చార్లెస్ కావ్ 2009 భౌతికశాస్త్ర నోబెల్ బహుమతి అందుకున్నారు.
- వజ్రం మెరుపు (తక్కువ సందిగ్ధ కోణం, సుమారు 24.4 డిగ్రీలు), బైనాక్యులర్లు, పెరిస్కోప్‌లలో పట్టకాలు, ఎండమావులు (mirages).
మానవ నేత్ర భాగాలు
| భాగం | విధి |
|---|---|
| కార్నియా (శుక్లపటలం) | పారదర్శక ముందు భాగం; కాంతిని ఎక్కువగా వంచేది ఇదే |
| ఐరిస్ (కనుపాప), కంటిపాప | కనుపాప కంటిపాప పరిమాణాన్ని, తద్వారా లోనికి వచ్చే కాంతిని నియంత్రిస్తుంది |
| కటకం | సూక్ష్మ కేంద్రీకరణ (సిలియరీ కండరాలు దాని వక్రతను మారుస్తాయి: సర్దుబాటు సామర్థ్యం) |
| రెటీనా (నేత్రపటలం) | దండాలు (మసక కాంతి, రంగులు లేవు), శంకువులు (ప్రకాశవంతమైన కాంతి, రంగులు) గల తెర |
| దృక్ నాడి | సంకేతాలను మెదడుకు (brain) చేరవేస్తుంది |
- రెటీనాపై ప్రతిబింబం నిజమైనది, తలకిందులైనది; మెదడు దానిని నిటారుగా అర్థం చేసుకుంటుంది.
- అంధబిందువు: దృక్ నాడి బయటకు వెళ్లే ప్రదేశం; ఇక్కడ గ్రాహకాలు ఉండవు.
- సాధారణ సమీప బిందువు: సుమారు 25 cm; దూర బిందువు: అనంతం.
దృష్టి దోషాలు
- హ్రస్వదృష్టి: దూరపు వస్తువులు అస్పష్టం; ప్రతిబింబం రెటీనా ముందు ఏర్పడుతుంది (కనుగుడ్డు పొడవు ఎక్కువ లేదా కటకం వక్రత ఎక్కువ).
- దీర్ఘదృష్టి: దగ్గరి వస్తువులు అస్పష్టం; ప్రతిబింబం రెటీనా వెనుక పడుతుంది.
- చత్వారం: వయసుతో సర్దుబాటు సామర్థ్యం కోల్పోవడం.
- కంటిశుక్లం (cataract): కటకం మసకబారడం; శస్త్రచికిత్సతో కృత్రిమ కటకం (ఇంట్రాఆక్యులర్ లెన్స్) అమర్చి చికిత్స చేస్తారు.
- వర్ణాంధత: వంశపారంపర్యం, ఎక్కువగా పురుషుల్లో (X క్రోమోజోమ్ (chromosome) మీద లింగ సహలగ్న తిరోగమన లక్షణం). రేచీకటి విటమిన్ (vitamin) A లోపం వల్ల వస్తుంది.
తరచూ చేసే పొరపాట్లు
- ✗ "హ్రస్వదృష్టిని కుంభాకార కటకంతో సరిచేస్తారు." ✓ హ్రస్వదృష్టికి పుటాకార కటకం కావాలి; దీర్ఘదృష్టికి కుంభాకార.
- ✗ "వెనుక చూపు అద్దాలు పుటాకార దర్పణాలు." ✓ అవి కుంభాకార దర్పణాలు.
- ✗ "రెటీనాపై ప్రతిబింబం నిటారుగా ఉంటుంది." ✓ అది తలకిందులుగా ఉంటుంది.
- ✗ "దండాలు రంగులను గుర్తిస్తాయి." ✓ శంకువులు రంగులను గుర్తిస్తాయి; దండాలు మసక కాంతిలో పనిచేస్తాయి.
- ✗ "పుటాకార కటక సామర్థ్యం ధనాత్మకం." ✓ అది రుణాత్మకం.
- ✗ "ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు వక్రీభవనం ద్వారా పనిచేస్తాయి." ✓ అవి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం ద్వారా పనిచేస్తాయి.
త్వరిత పునశ్చరణ
- పరావర్తనం: i = r; సమతల దర్పణ ప్రతిబింబం మిథ్యా, పార్శ్వ విలోమం.
- పుటాకార దర్పణం: గడ్డం అద్దం, హెడ్‌లైట్; కుంభాకార దర్పణం: వెనుక చూపు అద్దం.
- వక్రీభవన గుణకం n = c/v; స్నెల్ నియమం.
- కటక సామర్థ్యం P = 1/f డయాప్టర్లలో; కుంభాకార +, పుటాకార -.
- TIR: ఆప్టికల్ ఫైబర్, వజ్రం, ఎండమావి.
- హ్రస్వదృష్టి: పుటాకార; దీర్ఘదృష్టి: కుంభాకార.
- దండాలు: మసక కాంతి; శంకువులు: రంగులు.
- లేజర్: కోహెరెంట్, ఏకవర్ణ; మైమన్ 1960.
ఇంకా లోతుగా: లోతైన విశ్లేషణ, మెయిన్స్ రాత (APPSC Paper I సాధారణంగా అడిగే స్థాయి కంటే ఎక్కువ)
లోతైన విశ్లేషణ
- సందిగ్ధ కోణం sin C = 1/nను తృప్తిపరుస్తుంది. TIRకు కాంతి సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి వెళ్లాలి, పతన కోణం C కంటే ఎక్కువ ఉండాలి.
- దృశ్య పరికరాలు: సంయుక్త సూక్ష్మదర్శిని తక్కువ నాభ్యంతరం గల రెండు కుంభాకార కటకాలను ఉపయోగిస్తుంది; ఖగోళ దూరదర్శినిలో ఎక్కువ నాభ్యంతరం గల వస్తు కటకం, తక్కువ నాభ్యంతరం గల నేత్ర కటకం ఉంటాయి. పెద్ద దూరదర్శినులు వస్తు కటకాలుగా దర్పణాలను వాడతాయి.
- లేజర్ (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation): మొదటి పనిచేసే లేజర్‌ను థియోడర్ మైమన్ (1960) రూపొందించారు. దీని కాంతి ఏకవర్ణ, కోహెరెంట్ (సంబద్ధ), అత్యధిక దిశాత్మకత గలది. ఉపయోగాలు: కంటి శస్త్రచికిత్స (LASIK), కోత, బార్‌కోడ్ రీడర్లు, ఆప్టికల్ నిల్వ, సర్వేయింగ్.
- కంటి కేంద్రీకరణలో అధిక భాగం కార్నియా వద్దే జరుగుతుంది (సుమారు మూడింట రెండు వంతులు); కటకం దగ్గరి, దూరపు వస్తువులకు సర్దుబాటు చేస్తుంది.
- దృష్టి స్థిరత్వం (persistence of vision; సుమారు 1/16 సెకను) వల్ల సినిమాలో వరుస నిశ్చల చిత్రాలు చలనంలా (motion) కనిపిస్తాయి.
- LED డిస్‌ప్లేలు సెమీకండక్టర్లలో (semiconductors) విద్యుత్ సందీప్తి (ఎలక్ట్రోల్యూమినిసెన్స్)ని ఉపయోగిస్తాయి; 2014 భౌతికశాస్త్ర నోబెల్ బహుమతి నీలి LEDకి (అకసాకి, అమానో, నకమురా) లభించింది.
మెయిన్స్ రాత
- చట్రం: దృశ్య శాస్త్రం (ఆప్టిక్స్) సమాచార ప్రసారం (ఫైబర్), ఆరోగ్యం (కళ్లద్దాలు, శస్త్రచికిత్స), శాస్త్రీయ పరికరాలను నడిపిస్తుంది.
- విశ్లేషణ:
- ఆప్టికల్ ఫైబర్ నెట్‌వర్క్‌లు డిజిటల్ అనుసంధానానికి వెన్నెముక (గ్రామీణ ప్రాంతాల్లో భారత్‌నెట్ (BharatNet)).
- వక్రీభవన దోషాలు, కంటిశుక్లం నివారించదగిన అంధత్వానికి ప్రధాన కారణాలు; శస్త్రచికిత్స, కళ్లద్దాలు తక్కువ ఖర్చుతో ఫలితమిస్తాయి.
- లేజర్లకు పౌర (వైద్యం, తయారీ), రక్షణ ఉపయోగాలు రెండూ ఉన్నాయి.
- ముందున్న మార్గం: పిల్లలకు కంటి పరీక్షలు, చౌకగా కళ్లద్దాలు, గ్రామీణ ఫైబర్ విస్తరణ.
- ఉదాహరణ: భారతదేశ జాతీయ అంధత్వ నియంత్రణ కార్యక్రమం (1976లో ప్రారంభం) కంటిశుక్లం శస్త్రచికిత్సలకు ప్రాధాన్యమిచ్చింది.
ఈ అంశాన్ని ప్రాక్టీస్ చేయండి. Medha AI యాప్‌లో సమాధానాల వివరణతో ప్రశ్నలు.
అన్ని తెలుగు నోట్స్ · All Physics in everyday life notes · APPSC Paper I notes · ఉచితంగా మొదలుపెట్టండి
Medha AI writes its own notes and checks them against the sources listed. Medha AI is an independent preparation service. It is not affiliated with, endorsed by or connected to APPSC, TGPSC (formerly TSPSC), MPSC, UPSC or any other commission or government body.