9.1-Reflection of Light

9.1-Reflection of Light Important Formulae

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Reflection of light is a fundamental optical phenomenon that occurs when light rays bounce off a surface. This process is essential for understanding how we perceive the world around us. The laws of reflection govern the behavior of light when it interacts with different surfaces.

Laws of Reflection

There are two primary laws of reflection:

  • First Law: The angle of incidence is equal to the angle of reflection. This means that if a light ray strikes a surface at a certain angle, it will reflect off at the same angle.
  • Second Law: The incident ray, the reflected ray, and the normal (a perpendicular line to the surface at the point of incidence) all lie in the same plane.
Terminology

Understanding the terms related to reflection is crucial:

  • Incident Ray: The incoming light ray that strikes a surface.
  • Reflected Ray: The ray that bounces off the surface after reflection.
  • Normal Line: A line perpendicular to the surface at the point of incidence, used as a reference for measuring angles.
  • Angle of Incidence (i): The angle between the incident ray and the normal line.
  • Angle of Reflection (r): The angle between the reflected ray and the normal line.
Types of Reflection

Reflection can be classified into two main types:

  • Regular Reflection: This occurs on smooth surfaces, such as mirrors or calm water. Regular reflection produces a clear and defined image because the reflected rays remain parallel.
  • Diffused Reflection: This occurs on rough surfaces, such as paper or unpolished wood. In this case, the reflected rays scatter in various directions, resulting in a blurred or unclear image.
Plane Mirrors

Plane mirrors are flat reflective surfaces that follow the laws of reflection. Key characteristics include:

  • Image Formation: A plane mirror produces a virtual image that is upright, of the same size as the object, and located at an equal distance behind the mirror as the object is in front.
  • Characteristics of Images: The image formed by a plane mirror is laterally inverted, meaning that left and right are switched.
Reflection in Curved Mirrors

Curved mirrors, such as concave and convex mirrors, exhibit different reflection properties:

  • Concave Mirrors: These mirrors are curved inward and can produce real or virtual images, depending on the position of the object. They are commonly used in applications like shaving mirrors and satellite dishes.
  • Convex Mirrors: These mirrors are curved outward and always produce virtual, upright, and diminished images. They are often used in rear-view mirrors for vehicles to provide a wider field of view.
Applications of Reflection

Reflection has numerous practical applications in daily life and technology:

  • Optical Instruments: Devices like telescopes, microscopes, and periscopes utilize reflection to enhance visibility and magnification.
  • Safety and Security: Convex mirrors are used in parking lots and on roads to enhance safety by allowing drivers to see around corners.
  • Decorative Uses: Mirrors are commonly used in homes for decoration and to create an illusion of space.
Understanding Reflection through Experiments

Experiments can be conducted to demonstrate the laws of reflection. One common experiment involves shining a laser pointer at a plane mirror and measuring the angles of incidence and reflection with a protractor. Observing the equality of these angles reinforces the laws of reflection.


Oregon's Mt. Hood Territory., Public domain, via Wikimedia Commons

9.1-प्रकाश का परावर्तन

प्रकाश एक रूपी ऊर्जा है जो एक माध्यम से दूसरी जगह पर जाने के लिए यात्रा करती है। जब प्रकाश किसी सतह से टकराता है, तो वह उस सतह पर लौट आता है, जिसे "परावर्तन" कहते हैं। इसे सरल शब्दों में कहा जा सकता है कि परावर्तन वह प्रक्रिया है, जिसमें प्रकाश किसी सतह से टकराकर वापस लौट आता है।

परावर्तन का नियम (Laws of Reflection):

  • प्रकाश की किरण, परावर्तित किरण और परावर्तन रेखा एक ही तल में होती हैं।
  • परावर्तन कोण (angle of reflection) हमेशा प्रवेश कोण (angle of incidence) के बराबर होता है।

कोणों की परिभाषा:

  • प्रवेश कोण (Angle of Incidence): वह कोण जो प्रकाश की किरण और सामान्य रेखा के बीच बनता है, जब वह किसी परावर्तक सतह से टकराती है।
  • परावर्तन कोण (Angle of Reflection): वह कोण जो परावर्तित किरण और सामान्य रेखा के बीच बनता है।
  • सामान्य रेखा (Normal Line): वह रेखा जो परावर्तक सतह पर प्रत्येक बिंदु से लंबवत होती है।

गणितीय सूत्र:

परावर्तन के नियम को गणितीय रूप से निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जाता है:

$$ \text{Angle of Incidence} = \text{Angle of Reflection} $$

या

$$ i = r $$

जहाँ,

  • i: प्रवेश कोण (Angle of Incidence)
  • r: परावर्तन कोण (Angle of Reflection)

परावर्तन की प्रकार:

  • समतल दर्पण (Plane Mirror): जब प्रकाश समतल दर्पण से परावर्तित होता है, तो परावर्तित चित्र वास्तविक चित्र के समान होता है, लेकिन यह उल्टा होता है।
  • वक्र दर्पण (Curved Mirror): वक्र दर्पण जैसे कि उत्तल (Concave) और अवतल (Convex) दर्पण प्रकाश के परावर्तन के दौरान विभिन्न प्रकार के चित्र उत्पन्न करते हैं।

उत्तल दर्पण (Concave Mirror): यह दर्पण अंदर की ओर मुड़ा हुआ होता है। इस दर्पण से प्रकाश किरणें एक बिंदु पर एकत्रित होती हैं, जिसे फोकस कहते हैं।

अवतल दर्पण (Convex Mirror): यह दर्पण बाहर की ओर मुड़ा हुआ होता है। इस दर्पण से परावर्तित किरणें हमेशा विक्षिप्त होती हैं और यह हमेशा आभासी (Virtual) चित्र उत्पन्न करता है।

चित्र का आकार और दूरी:

चित्र का आकार और दूरी परावर्तक सतह, दर्पण की प्रकार और किरणों के रास्ते पर निर्भर करते हैं। उत्तल दर्पण हमेशा छोटा और आभासी चित्र उत्पन्न करता है, जबकि अवतल दर्पण वांछित आकार का चित्र उत्पन्न कर सकता है, जो कि वस्तु की स्थिति पर निर्भर करता है।

उपयोग:

  • सड़क पर लगे वाहन के रियरव्यू मिरर में अवतल दर्पण का उपयोग होता है, ताकि अधिक दृश्यता मिल सके।
  • कॉस्मेटिक दर्पण में उत्तल दर्पण का उपयोग किया जाता है।