Class 10 Science – Chapter 9 – Light – Reflection and Refraction

Table of Contents

Light – Reflection and Refraction – Short Notes

1. Basics of Light

Light is a form of energy that enables us to see objects.
It travels in straight lines (rectilinear propagation).
Speed of light: (3 \times 10^8) m/s in vacuum.

2. Reflection of Light

Bouncing back of light when it strikes a surface.

Laws of Reflection:

The incident ray, reflected ray, and normal at the point of incidence lie in the same plane.
Angle of incidence ((i)) = Angle of reflection ((r)).

Types of Reflection:

Regular Reflection: From smooth surfaces (e.g., mirror), forms clear images.
Irregular Reflection: From rough surfaces (e.g., paper), scattered light.

3. Spherical Mirrors

Mirrors with curved reflecting surfaces.

Types:

Concave Mirror: Curved inwards. Converges light.
Convex Mirror: Curved outwards. Diverges light.

Key Terms:

Pole (P): Center of the mirror.
Center of Curvature (C): Center of the sphere.
Radius of Curvature (R): Distance from C to P.
Focus (F): Point where parallel rays converge (concave) or appear to diverge (convex).
Focal Length (f): Distance from P to F. (f = \frac{R}{2}).

4. Image Formation by Spherical Mirrors

Concave Mirror:

Object at Infinity: Image at F, real, inverted, point-sized.
Beyond C: Image between F and C, real, inverted, diminished.
At C: Image at C, real, inverted, same size.
Between C and F: Image beyond C, real, inverted, enlarged.
At F: Image at infinity, real, inverted, highly enlarged.
Between P and F: Image behind mirror, virtual, erect, enlarged.

Convex Mirror:

Always forms: Virtual, erect, diminished image behind mirror.

5. Mirror Formula & Magnification

Mirror Formula: (\frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{u})
- (f): focal length, (v): image distance, (u): object distance.
Magnification ((m)): (m = \frac{h_i}{h_o} = -\frac{v}{u})
- (h_i): image height, (h_o): object height.
Sign Convention:
- Object distance ((u)): always negative.
- Focal length ((f)): negative for concave, positive for convex.
- Image distance ((v)): negative for real image, positive for virtual image.

6. Refraction of Light

Bending of light when it passes from one medium to another.

Cause: Change in speed of light.

Laws of Refraction:
1. Incident ray, refracted ray, and normal lie in the same plane.
2. Snell’s Law: (\frac{\sin i}{\sin r} = \text{constant} = n_{21})
  - (n_{21}): refractive index of medium 2 w.r.t. medium 1.

Refractive Index ((n)):

(n = \frac{\text{speed of light in vacuum}}{\text{speed of light in medium}} = \frac{c}{v})
(n_{\text{air}} \approx 1), (n_{\text{water}} = 1.33), (n_{\text{glass}} = 1.5)

7. Spherical Lenses

Transparent material with curved surfaces.

Types:

Convex Lens: Thicker in center. Converges light.
Concave Lens: Thinner in center. Diverges light.

Key Terms:

Optical Center (O): Center of the lens.
Principal Axis: Line through O.
Focus (F): Point where parallel rays converge (convex) or appear to diverge (concave).
Focal Length (f): Distance from O to F.

8. Image Formation by Lenses

Convex Lens:

Object at Infinity: Image at F, real, inverted, point-sized.
Beyond 2F: Image between F and 2F, real, inverted, diminished.
At 2F: Image at 2F, real, inverted, same size.
Between F and 2F: Image beyond 2F, real, inverted, enlarged.
At F: Image at infinity, real, inverted, highly enlarged.
Between O and F: Image on same side, virtual, erect, enlarged.

Concave Lens:

Always forms: Virtual, erect, diminished image on same side.

9. Lens Formula & Magnification

Lens Formula: (\frac{1}{f} = \frac{1}{v} – \frac{1}{u})
Magnification ((m)): (m = \frac{h_i}{h_o} = \frac{v}{u})
Sign Convention:
- Object distance ((u)): always negative.
- Focal length ((f)): positive for convex, negative for concave.
- Image distance ((v)): positive for real image, negative for virtual image.

10. Power of a Lens

Power ((P)): (P = \frac{1}{f}) (where (f) is in meters).
Unit: Dioptre (D).
Convex lens: +ve power, Concave lens: -ve power.

Simple Text-Based Diagrams

1. Reflection:

     Incident
       Ray
         \
          \
           \
 Normal     \ i    r
   |         \    /
   |          \  /
   |           \/
   |-----------
   Surface

2. Concave Mirror Ray Diagram (Object beyond C):

Object
  | \
  |  \
  |   \
  |    \
  |     \
  |      \
  |       \
  |        \
 C   F      P

3. Convex Lens Ray Diagram (Object beyond 2F):

Object
  | \
  |  \
  |   \
  |    \
  |     \
  |      \
  |       \
2F  F      O

Quick Revision Table: Mirror vs. Lens

Feature	Concave Mirror	Convex Lens
Type	Converging	Converging
Image	Real/Virtual	Real/Virtual
Focal Length	Negative	Positive

Exam Tips:

Practice ray diagrams for all cases.
Use sign convention correctly in numericals.
Remember formulas: Mirror: (\frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{u}), Lens: (\frac{1}{f} = \frac{1}{v} – \frac{1}{u}).

कक्षा 10 विज्ञान – अध्याय 9: प्रकाश-परावर्तन तथा अपवर्तन – संक्षिप्त नोट्स

1. प्रकाश का परिचय

प्रकाश ऊर्जा का एक रूप है जो हमें वस्तुओं को देखने में सक्षम बनाता है।
यह सीधी रेखाओं में यात्रा करता है (रेखीय संचरण)।
निर्वात में प्रकाश की चाल: (3 \times 10^8) m/s

2. प्रकाश का परावर्तन

जब प्रकाश किसी सतह पर गिरता है तो वापस लौटने की घटना।

परावर्तन के नियम:

आपतित किरण, परावर्तित किरण और आपतन बिंदु पर अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं।
आपतन कोण ((i)) = परावर्तन कोण ((r))।

परावर्तन के प्रकार:

नियमित परावर्तन: चिकनी सतहों से (जैसे दर्पण), स्पष्ट प्रतिबिंब बनते हैं।
अनियमित परावर्तन: खुरदरी सतहों से (जैसे कागज), प्रकाश बिखर जाता है।

3. गोलीय दर्पण

वक्रित परावर्तक सतह वाले दर्पण।

प्रकार:

अवतल दर्पण: अंदर की ओर वक्रित। प्रकाश को अभिसारित करता है।
उत्तल दर्पण: बाहर की ओर वक्रित। प्रकाश को अपसारित करता है।

मुख्य शब्द:

ध्रुव (P): दर्पण का केंद्र।
वक्रता केंद्र (C): गोले का केंद्र।
वक्रता त्रिज्या (R): C से P की दूरी।
फोकस (F): वह बिंदु जहाँ समांतर किरणें मिलती हैं (अवतल) या मिलती हुई प्रतीत होती हैं (उत्तल)।
फोकस दूरी (f): P से F की दूरी। (f = \frac{R}{2}).

4. गोलीय दर्पणों द्वारा प्रतिबिंब बनना

अवतल दर्पण:

वस्तु अनंत पर: प्रतिबिंब F पर, वास्तविक, उल्टा, बिंदु आकार।
C से परे: प्रतिबिंब F और C के बीच, वास्तविक, उल्टा, छोटा।
C पर: प्रतिबिंब C पर, वास्तविक, उल्टा, समान आकार।
C और F के बीच: प्रतिबिंब C से परे, वास्तविक, उल्टा, बड़ा।
F पर: प्रतिबिंब अनंत पर, वास्तविक, उल्टा, अत्यधिक बड़ा।
P और F के बीच: प्रतिबिंब दर्पण के पीछे, आभासी, सीधा, बड़ा।

उत्तल दर्पण:

हमेशा बनाता है: आभासी, सीधा, छोटा प्रतिबिंब दर्पण के पीछे।

5. दर्पण सूत्र एवं आवर्धन

दर्पण सूत्र: (\frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{u})
- (f): फोकस दूरी, (v): प्रतिबिंब दूरी, (u): वस्तु दूरी।
आवर्धन ((m)): (m = \frac{h_i}{h_o} = -\frac{v}{u})
- (h_i): प्रतिबिंब की ऊँचाई, (h_o): वस्तु की ऊँचाई।
चिह्न परिपाटी:
- वस्तु दूरी ((u)): सदैव ऋणात्मक।
- फोकस दूरी ((f)): अवतल के लिए ऋणात्मक, उत्तल के लिए धनात्मक।
- प्रतिबिंब दूरी ((v)): वास्तविक प्रतिबिंब के लिए ऋणात्मक, आभासी के लिए धनात्मक।

6. प्रकाश का अपवर्तन

जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है तो उसके मुड़ने की घटना।

कारण: प्रकाश की चाल में परिवर्तन।

अपवर्तन के नियम:
1. आपतित किरण, अपवर्तित किरण और अभिलंब एक ही तल में होते हैं।
2. स्नेल का नियम: (\frac{\sin i}{\sin r} = \text{constant} = n_{21})
  - (n_{21}): माध्यम 2 का माध्यम 1 के सापेक्ष अपवर्तनांक।

अपवर्तनांक ((n)):

(n = \frac{\text{निर्वात में प्रकाश की चाल}}{\text{माध्यम में प्रकाश की चाल}} = \frac{c}{v})
(n_{\text{वायु}} \approx 1), (n_{\text{जल}} = 1.33), (n_{\text{कांच}} = 1.5)

7. गोलीय लेंस

वक्रित सतहों वाला पारदर्शी पदार्थ।