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

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:

  1. The incident ray, reflected ray, and normal at the point of incidence lie in the same plane.
  2. 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

FeatureConcave MirrorConvex Lens
TypeConvergingConverging
ImageReal/VirtualReal/Virtual
Focal LengthNegativePositive

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:

  1. आपतित किरण, परावर्तित किरण और आपतन बिंदु पर अभिलंब तीनों एक ही तल में होते हैं।
  2. 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।

प्रकार:

  • उत्तल लेंस: बीच में मोटा। प्रकाश को अभिसारित करता है।
  • अवतल लेंस: बीच में पतला। प्रकाश को अपसारित करता है।

मुख्य शब्द:

  • प्रकाशिक केंद्र (O): लेंस का केंद्र।
  • मुख्य अक्ष: O से गुजरने वाली रेखा।
  • फोकस (F): वह बिंदु जहाँ समांतर किरणें मिलती हैं (उत्तल) या मिलती हुई प्रतीत होती हैं (अवतल)।
  • फोकस दूरी (f): O से F की दूरी।

8. लेंसों द्वारा प्रतिबिंब बनना

उत्तल लेंस:

  • वस्तु अनंत पर: प्रतिबिंब F पर, वास्तविक, उल्टा, बिंदु आकार।
  • 2F से परे: प्रतिबिंब F और 2F के बीच, वास्तविक, उल्टा, छोटा।
  • 2F पर: प्रतिबिंब 2F पर, वास्तविक, उल्टा, समान आकार।
  • F और 2F के बीच: प्रतिबिंब 2F से परे, वास्तविक, उल्टा, बड़ा。
  • F पर: प्रतिबिंब अनंत पर, वास्तविक, उल्टा, अत्यधिक बड़ा。
  • O और F के बीच: प्रतिबिंब उसी ओर, आभासी, सीधा, बड़ा।

अवतल लेंस:

  • हमेशा बनाता है: आभासी, सीधा, छोटा प्रतिबिंब उसी ओर।

9. लेंस सूत्र एवं आवर्धन

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

10. लेंस की क्षमता

  • क्षमता ((P)): (P = \frac{1}{f}) (जहाँ (f) मीटर में है)।
  • मात्रक: डायोप्टर (D)।
  • उत्तल लेंस: +ve क्षमता, अवतल लेंस: -ve क्षमता।

आरेखों के लिए स्मरणीय बिंदु

  1. अवतल दर्पण:
    • फोकस से गुजरने वाली किरण परावर्तन के बाद मुख्य अक्ष के समांतर हो जाती है।
    • वक्रता केंद्र से गुजरने वाली किरण वापस उसी मार्ग से लौटती है।
  2. उत्तल लेंस:
    • फोकस से गुजरने वाली किरण अपवर्तन के बाद मुख्य अक्ष के समांतर हो जाती है।
    • प्रकाशिक केंद्र से गुजरने वाली किरण बिना मुड़े सीधी निकल जाती है।

परीक्षा सुझाव:

  • सभी स्थितियों के किरण आरेख अभ्यास से बनाएं।
  • सूत्रों में चिह्न परिपाटी का सही प्रयोग करें।
  • आवर्धन के सूत्र याद रखें।
Class 9 Science Chapter 1: Matter in Our Surroundings
Class 9 Science Chapter 8: Motion.

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