तातो चियाको कपमा केही बेर राखेको स्टिलको चम्चा उठाउँदा औँला पोल्छ। चियामा त्यसको तल्लो भाग मात्र डुबेको हुन्छ, तैपनि माथिसम्म तात्छ। आगोनजिक हात राख्दा कुनै कुराले नछोए पनि हात तात्छ। त्यही चम्चामा हेर्दा आफ्नै अनुहार देखिन्छ: एकातिर उल्टो, अर्कोतिर सुल्टो। एउटा कोठामा घन्टी बजाउँदा भित्तापारिको कोठामा बसेका मानिसले पनि सुन्छन्।
ताप, प्रकाश र ध्वनि हामीले दिनभरि हरेक मिनेट प्रयोग गर्ने तीन किसिमका ऊर्जा हुन्। यी तीनै ऊर्जा एक ठाउँबाट अर्को ठाउँसम्म कसरी पुग्छन्? चम्चाभित्र ताप बिस्तारै कसरी सर्छ, चल्दै गरेको हावा र पानीसँगै कसरी जान्छ अनि सूर्यबाट 15 करोड किलोमिटरको खाली ठाउँ कसरी पार गर्छ? बाङ्गो ऐनाले प्रकाशलाई कसरी एक ठाउँमा जम्मा गर्छ वा छर्छ? ध्वनि कसरी बन्छ, कति छिटो जान्छ अनि धेरै ठुलो आवाजले किन हानि गर्छ? यस एकाइमा यिनै कुरा पढिन्छन्।
दैनिक जीवनमा ऊर्जा
पानी खसिरहेको बाँध, सूर्य, सोलार प्यानल, पेट्रोल भरिँदै गरेको गाडी र दन्किरहेको कोइलालाई सम्झनुहोस् र यी प्रश्नबारे सोच्नुहोस्:
- यिनमा कुन कुन किसिमका ऊर्जा देख्नुहुन्छ?
- के एउटै किसिमको ऊर्जाले सबै काम गर्न सकिन्छ?
- हरेक किसिमको ऊर्जा कहाँबाट आउँछ?
हामी दैनिक जीवनमा पढ्ने, लेख्ने, खेल्ने, भारी बोक्ने र खेतमा काम गर्नेजस्ता धेरै काम गर्छौँ। खाना नखाई यीमध्ये कुनै पनि काम धेरै बेर गर्न सकिँदैन। डिजेलबिना बस चल्दैन भने बिजुलीबिना पङ्खा घुम्दैन। हरेक काम गर्न कुनै न कुनै कुराबाट काम गर्ने क्षमता पाइन्छ। यही क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ।
कुनै पनि काम गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ। SI पद्धतिमा ऊर्जालाई जुल (J) एकाइमा नापिन्छ। ऊर्जाको अर्को पुरानो एकाइ क्यालोरी (cal) हो। CGS पद्धतिको यो एकाइ खाना र तापका लागि अझै धेरै प्रयोग गरिन्छ:
ऊर्जाका धेरै रूप हुन्छन्: यान्त्रिक ऊर्जा, ताप ऊर्जा, प्रकाश ऊर्जा, ध्वनि ऊर्जा, चुम्बकीय ऊर्जा, विद्युत् ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा आदि। ऊर्जा जहाँबाट प्राप्त हुन्छ, त्यसलाई ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ।
ऊर्जाका स्रोत दुई किसिमका हुन्छन्:
- अनवीकरणीय स्रोत एक पटक प्रयोग गरेर सकिएपछि छिट्टै फेरि बन्दैनन्, जस्तै: कोइला, पेट्रोलियम पदार्थ (पेट्रोल, डिजेल, मट्टितेल, एलपी ग्याँस) र परमाणु इन्धन। कोइला र तेल बन्न लाखौँ वर्ष लागेको थियो।
- नवीकरणीय स्रोत प्रकृतिले फेरि फेरि भरिरहने भएकाले जति प्रयोग गरे पनि सकिँदैनन्, जस्तै: सौर्य ऊर्जा, वायु ऊर्जा, बगिरहेको पानी र ज्वारभाटाको ऊर्जा।
तलका मध्ये नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोत कुन हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
7.1 ताप
दैनिक जीवनका यी दृश्य सम्झनुहोस्: ग्याँसको आगोमाथिको फ्राइङ प्यान, चुलोमा बसालेको पानीको भाँडो, आगोतिर फैलाएका हात, डोरीमा सुकाएका लुगा र घाम लागेको बेला उपत्यकामाथि उठ्दै गरेको तातो हावा। यी हरेकमा ताप कसरी सर्छ? के ताप सधैँ एउटै तरिकाले सर्छ?
ताप ऊर्जाको एउटा रूप हो। तापले हामीलाई न्यानोपनको अनुभव दिन्छ। हाम्रो छालाभन्दा तातो वस्तु छुँदा त्यस वस्तुबाट छालामा ताप सर्छ र तातो अनुभव हुन्छ। छालाभन्दा चिसो वस्तु छुँदा छालाबाट ताप त्यस वस्तुमा सर्छ र चिसो अनुभव हुन्छ। बरफ छुँदा चिसो लाग्नुको कारण पनि यही हो: बरफले हातबाट ताप बाहिर लैजान्छ।
ताप सधैँ बढी तातो वस्तुबाट कम तातो वस्तुतिर, अर्थात् उच्च तापक्रमबाट कम तापक्रमतिर सर्छ। ताप आफैँ कहिल्यै उल्टो दिशामा सर्दैन। ताप ऊर्जा एउटा वस्तु वा ठाउँबाट अर्को वस्तु वा ठाउँमा सर्ने प्रक्रियालाई तापको प्रसारण भनिन्छ।
ताप तीन तरिकाले सर्छ। यस भागमा यिनै तीन तरिका पढिन्छन्।
चिसो पानीको गिलास समात्दा तपाईँको हात चिसो हुन्छ, किनकि:
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
7.1.1 सञ्चालन
क्रियाकलाप 7.1: एक एक गरी खस्ने पिन
डन्डी आफैँ चल्दैन। यसका कुनै पनि कण एउटा छेउबाट अर्को छेउसम्म जाँदैनन्। त्यसो भए ताप कसरी अगाडि सर्छ? ठोस वस्तु साना साना कण (अणु वा परमाणु) मिलेर बनेको हुन्छ। यी कण आआफ्नो ठाउँमा अडिएका हुन्छन् र आफ्नै ठाउँमा अलिअलि कम्पन गरिरहेका हुन्छन्। डन्डीको छेउ तताउँदा त्यहाँका कण बढी जोडले कम्पन गर्न थाल्छन्। ती कण छेउका कणसँग ठोक्किएर तिनलाई पनि बढी कम्पन गराउँछन्। ती कण फेरि अर्को कणसँग ठोक्किन्छन्। यसरी लाइनमा एकअर्कालाई सन्देश दिए जस्तै थपिएको कम्पन, अर्थात् ताप, कणबाट कणमा सर्दै डन्डीभरि पुग्छ।
ठोस वस्तुमा कणहरू आफ्नो ठाउँबाट नसरीकन एउटा कणबाट अर्को कणमा ताप सर्ने क्रियालाई सञ्चालन भनिन्छ। ठोस वस्तुमा ताप यसरी नै सर्छ।
सुचालक र कुचालक
क्रियाकलाप 7.2: कुन वस्तुबाट ताप सर्छ?
ताप सजिलै सर्ने वस्तुलाई तापको सुचालक भनिन्छ, जस्तै: फलाम, तामा, आल्मिनियम, चाँदी, सुन र अरू धातु। ताप मुस्किलले मात्र सर्ने वस्तुलाई तापको कुचालक भनिन्छ, जस्तै: काठ, प्लास्टिक, रबर, कपडा, ऊन, कागज, पोर्सिलिन र हावा।
ताप सञ्चालन क्षमता
केही वस्तुले अरूभन्दा छिटो ताप सञ्चालन गर्छ। कुनै वस्तुले कति छिटो वा कति ढिलो ताप सञ्चालन गर्छ भन्ने कुरा ताप सञ्चालन क्षमताले जनाउँछ। उच्च ताप सञ्चालन क्षमता भएको वस्तुले ताप छिटो सञ्चालन गर्छ भने कम क्षमता भएको वस्तुले ढिलो। ताप सञ्चालन क्षमता वस्तुको आफ्नै गुण हो। यो वस्तु केले बनेको छ (त्यसका अणु र ती कसरी मिलेका छन्) भन्नेमा भर पर्छ। वस्तुको तापक्रमले पनि यसमा अलिकति फरक पार्छ।
| वस्तु | ताप सञ्चालन क्षमता (करिब, W/(m °C)) |
|---|---|
| हिरा | 2,000 |
| तामा | 400 |
| आल्मिनियम | 240 |
| फलाम | 80 |
| स्टेनलेस स्टिल | 16 |
| काँच | 1 |
| पानी | 0.6 |
| काठ | 0.1 देखि 0.2 |
| ऊन, कपास | 0.04 |
| स्थिर हावा | 0.025 |
धेरैजसो धातुको ताप सञ्चालन क्षमता उच्च हुने भएकाले आगोनजिक ल्याउँदा धातु छिट्टै तात्छ। यही गुणका कारण खाना पकाउने भाँडा धातुका बनाइन्छन्। प्लास्टिक, कपास, ऊन, रबर र हावाको ताप सञ्चालन क्षमता भने धेरै कम हुन्छ। यो गुण पनि काम लाग्छ: न्यानो लुगाले शरीरको तापलाई बाहिर जान दिँदैन।
सबै धातुले उत्तिकै राम्ररी ताप सञ्चालन गर्दैन। तामाले स्टेनलेस स्टिलभन्दा करिब 25 गुणा राम्ररी ताप सञ्चालन गर्छ। सबै अधातु कमजोर सुचालक पनि हुँदैनन्। हिराले तामाभन्दा करिब पाँच गुणा राम्ररी ताप सञ्चालन गर्छ भने ग्राफाइटले (पेन्सिलको “सिसा”) आफ्ना तहको दिशामा राम्ररी ताप सञ्चालन गर्छ।
खाना छिटो र सबैतिर बराबर तताउने भाँडाको पिँधका लागि तपाईँ कुन पदार्थ रोज्नुहुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
दैनिक जीवनमा ताप सञ्चालनको उपयोग
खाना पकाउने भाँडा किन तामा, स्टिल, फलाम वा आल्मिनियमका हुन्छन् तर तिनका बिँड काठ वा प्लास्टिकका? ज्याकेट लगाउँदा किन न्यानो हुन्छ? माटाका घर किन गर्मीमा शीतल र जाडोमा न्यानो हुन्छन्? धेरै चिसो दिनमा चराहरू किन मोटा र फुलेका देखिन्छन्? यी सबै प्रश्नको उत्तर वस्तुले कति राम्ररी ताप सञ्चालन गर्छ भन्नेमा भर पर्छ। दैनिक जीवनमा ताप सञ्चालनका उपयोग यस प्रकार छन्:
- खाना पकाउने भाँडा र कित्ली धातुका बनाइन्छन्। धातुले आगोबाट खानासम्म ताप सजिलै पुर्याउँछ।
- कित्लीको बिँड प्लास्टिकको बनाइन्छ। प्लास्टिक कुचालक भएकाले ताप हातसम्म पुग्दैन।
- ऊनी लुगा र कम्बलले जाडोमा न्यानो राख्छ। ऊन कुचालक हो। यसका रेसाबिच तथा लुगाका तहबिच थुनिएको हावा झन् राम्रो कुचालक हो। त्यसैले शरीरको ताप धेरै बिस्तारै बाहिर जान्छ। एउटा बाक्लो तहभन्दा धेरै पातला तहबिच बढी हावा थुनिन्छ।
- चिया कप र कफी मग पोर्सिलिनका बनाइन्छन्। पोर्सिलिन कुचालक भएकाले चिया धेरै बेर तातो रहन्छ र कप समात्न पनि सजिलो हुन्छ।
7.1.2 संवाहन
क्रियाकलाप 7.3: चल्दै गरेको रङ्गीन पानी
पानी चल्नुको कारण यस्तो छ: बिकरको पिँधको पानी आगोले तात्छ। तातो पानी फुक्ने भएकाले माथिको चिसो पानीभन्दा कम घनत्वको (उत्रै आयतनमा हलुका) हुन्छ। पानीमा कर्क उठे जस्तै हलुका तातो पानी माथि उठ्छ र त्यसको ठाउँ लिन गह्रौँ चिसो पानी पिँधमा झर्छ। पिँधमा पुगेपछि त्यो पानी पनि तातेर माथि उठ्छ। चल्दै गरेको पानीले ताप आफूसँगै लैजान्छ। सबै पानी तातो नहुन्जेल यो क्रम चलिरहन्छ।
तरल वा ग्याँसमा त्यसका कण (अणु) आफैँ तातो ठाउँबाट चिसो ठाउँतिर सरेर ताप सर्ने क्रियालाई संवाहन भनिन्छ। चल्दै गरेको तरल वा ग्याँसको घेरालाई संवाहनिक धार भनिन्छ।
सञ्चालन र संवाहनमा फरक छ। सञ्चालनमा कणहरू आफ्नै ठाउँमा रहेर ताप अगाडि पठाउँछन् भने संवाहनमा कणहरू आफैँ चलेर ताप बोकेर लैजान्छन्। तरल र ग्याँस (दुवैलाई फ्लुड भनिन्छ) बग्न सक्ने भएकाले तिनमा ताप धेरैजसो संवाहनबाट सर्छ। ठोस बग्न नसक्ने भएकाले ठोसमा संवाहन हुँदैन।
हावामा पनि ठ्याक्कै यसरी नै संवाहन हुन्छ। तातो सतहमाथिको हावा तातेर कम घनत्वको हुन्छ र माथि उठ्छ। त्यसको ठाउँ लिन चिसो हावा आउँछ।
हावा चल्नु
दिउँसो सूर्यको तापले जमिन तात्छ र जमिनले आफूमाथिको हावा तताउँछ। तातो हावा फुकेर हलुका हुन्छ र माथि उठ्छ। त्यसैले तल हावाको चाप कम हुन्छ। त्यसको ठाउँ लिन वरिपरिबाट चिसो हावा आउँछ। चल्दै गरेको हावालाई बतास भनिन्छ। हावा चल्नुको मुख्य कारण संवाहन हो।
समुद्री हावा र जमिनको हावा
समुद्रको किनारमा जमिन र समुद्र फरक फरक गतिमा तात्छन् र चिसिन्छन्। पानीको विशिष्ट तापधारण क्षमता जमिनको भन्दा धेरै बढी हुन्छ। पानीलाई एक डिग्री तात्न धेरै बढी ताप चाहिन्छ र एक डिग्री चिसिँदा यसले धेरै बढी ताप छोड्छ। त्यसैले समुद्र दिउँसो बिस्तारै तात्छ र राति बिस्तारै चिसिन्छ भने जमिनको तापक्रम छिटो बदलिन्छ।
समुद्री हावा (दिउँसो)। सूर्यले जमिन र समुद्र दुवैलाई तताउँछ, तर जमिन छिटो तात्छ। जमिनमाथिको हावा तातेर फुक्छ र माथि उठ्छ। यसले गर्दा जमिनमाथि कम चापको क्षेत्र बन्छ। चिसो समुद्रमाथिको हावा भने बढी घनत्वको हुन्छ र त्यहाँ उच्च चाप हुन्छ। हावा उच्च चापबाट कम चापतिर बग्ने भएकाले चिसो हावा समुद्रबाट जमिनतिर चल्छ। दिउँसो चल्ने यस हावालाई समुद्री हावा (सी ब्रिज) भनिन्छ।
जमिनको हावा (राति)। घाम अस्ताएपछि जमिन छिट्टै चिसिन्छ तर समुद्र तातै रहन्छ। अब समुद्रमाथिको तातो हावा माथि उठ्छ र त्यहाँ कम चाप बन्छ। त्यसैले चिसो हावा जमिनबाट समुद्रतिर चल्छ। राति चल्ने यस हावालाई जमिनको हावा (ल्यान्ड ब्रिज) भनिन्छ।
प्राकृतिक र बाह्य संवाहन
संवाहन दुई किसिमको हुन्छ:
- स्वतन्त्र वा प्राकृतिक संवाहन: तातो भाग कम घनत्वको भएर माथि उठ्ने भएकाले मात्र फ्लुड आफैँ चल्छ। तातो वस्तुको छेउको हावा तातेर कम घनत्वको हुन्छ र माथि उठ्छ। त्यसको ठाउँ चिसो हावाले लिन्छ। यसलाई प्राकृतिक संवाहनिक धार भनिन्छ। भाँडोमा उम्लिरहेको पानी पनि यसरी नै घुम्छ: तातो पानी पिँधबाट उठ्छ, माथि फैलिएर चिसिन्छ र फेरि तल झर्छ। समुद्री हावा, जमिनको हावा र पानी पार्ने बादल सबै प्राकृतिक संवाहनबाट हुन्छन्।
- बाह्य संवाहन: पङ्खा, पम्प वा ब्लोअरजस्ता उपकरणले बिजुलीजस्तो बाहिरी ऊर्जा प्रयोग गरेर फ्लुडलाई धकेल्छ। बिजुलीको पङ्खा, पङ्खासहितको रुम हिटर, हेयर ड्रायर, एयर कन्डिसनर र तातो पानीलाई पाइपमा धकेल्ने पम्प यसका उदाहरण हुन्। हाम्रो मुटुले पनि यही काम गर्छ: यसले शरीरको तातो बिचभागबाट तातो रगतलाई हात र खुट्टासम्म पम्प गर्छ।
संवाहनिक धार र मौसम
संवाहनबाट मौसम बुझ्न र त्यसको पूर्वानुमान गर्न मदत मिल्छ। घाम लागेको हरेक बिहान यो क्रम सुरु हुन्छ। सूर्यले जमिन तताउँछ र जमिनले आफूमाथिको हावाको तह तताउँछ। बालुवा, चट्टान र सडकजस्ता नाङ्गा सतह पानी वा वनस्पतिले ढाकेको जमिनभन्दा छिटो तात्छन्। त्यसैले फरक फरक ठाउँमाथिको हावा असमान रूपमा तात्छ। तातो, नाङ्गो ठाउँमाथिको हावा वरपरको हावाभन्दा तातो र कम घनत्वको भएर माथि उठ्न थाल्छ। तातो हावाको यस्तो उठ्दो धारलाई थर्मल भनिन्छ। (चिल र गिद्धहरू पखेटा नचलाईकन थर्मलमा घुम्दै माथि चढ्छन्।)
थर्मल उठ्दै जाँदा ताप र ओस माथितिर पुग्छन्। जमिन जति तातो हुन्छ, संवाहन उति बलियो हुन्छ। त्यसैले धेरै तातो दिनमा संवाहन सबैभन्दा बलियो हुन्छ। माथि पुगेपछि उठेको हावा चिसिन्छ। हावामा धेरै ओस छ भने बादल बन्छ। संवाहन बलियो भए अग्ला मेघगर्जनका बादल बन्छन् र त्यसबाट चट्याङ, मेघगर्जन र भारी वर्षा हुन्छ।
संवाहनले पृथ्वीको सतहको अतिरिक्त ताप पनि माथि हावामा पुर्याउँछ। संवाहन नभएको भए जमिन धेरै तातो हुन्थ्यो। केही अनुमानअनुसार पृथ्वीको सतहको औसत तापक्रम अहिलेको करिब 15 °C (59 °F) को सट्टा करिब 50 देखि 60 °C (125 देखि 140 °F) हुन्थ्यो।
दैनिक जीवनमा संवाहनको उपयोग
तातो हावाको बेलुन माथि उडेको वा चियाको कपबाट बाफ बटारिँदै माथि उठेको देख्नुभएको छ? दुवै संवाहन हुन्: तरल वा ग्याँसका कण चलेर तातो ठाउँबाट चिसो ठाउँतिर ताप सर्ने क्रिया। तरल वा ग्याँसलाई तताउँदा त्यसका कण छिटो चल्छन् र एकअर्काबाट टाढा फैलिन्छन्। त्यसैले तातो भाग कम घनत्वको भएर माथि उठ्छ। दैनिक जीवनमा संवाहनका उपयोग यस प्रकार छन्:
- भाँडोमा उमाल्दा पानी र अरू तरल मुख्यतया संवाहनबाट तात्छन्।
- तातो रगत भएका जनावर (स्तनधारी र चरा) मा मुटुले पम्प गरेको रगतले शरीरको तातो बिचभागबाट छालासम्म ताप पुर्याउँछ (बाह्य संवाहन)।
- बिजुलीको पङ्खा र एयर कन्डिसनरले कोठाभरि हावा घुमाउँछ (बाह्य संवाहन)।
- रुम हिटर र रेफ्रिजरेटरको चिस्याउने भाग संवाहनिक धारको भरमा काम गर्छन्। धेरै फ्रिजमा फ्रिजर माथि राखिन्छ। फ्रिजरले चिसाएको हावा फ्रिजभरि तल झर्छ र तातो हावा चिसिन माथि उठ्छ।
- हावा चल्नु, बादल बन्नु, पानी पर्नु, मेघगर्जनसहितको आँधी आउनु र चट्याङ पर्नुको कारण संवाहन हो।
कोठाको एउटा कुनामा राखिएको रुम हिटरले पूरै कोठा तताउँछ। यो मुख्यतया केले गर्दा हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
7.1.3 विकिरण
घाममा वा हिटरको छेउमा बस्दा हामीलाई किन न्यानो हुन्छ? हाम्रो वायुमण्डलभन्दा माथि सूर्य र पृथ्वीबिच लगभग खाली ठाउँ छ। त्यहाँ ताप सञ्चालन गर्ने कुनै कुरा छैन, संवाहनबाट ताप बोक्ने हावा पनि छैन। (संवाहनले त तातो हावासँगै ताप माथितिर मात्र लैजान्छ, सूर्यको ताप तल जमिनसम्म कहिल्यै ल्याउन सक्दैन।) तैपनि सूर्यको ताप हरेक दिन हामीसम्म आइपुग्छ। यो ताप कुनै पदार्थ नचाहिने तेस्रो तरिकाबाट आउँछ।
सूर्यमा ताप र प्रकाश उत्पन्न हुन्छन् र यी तरङ्गका रूपमा प्रसारण हुन्छन्। यी तरङ्गलाई प्रसारण हुन कुनै पदार्थ नचाहिने भएकाले यिनले खाली ठाउँ पार गर्न सक्छन्। कुनै पदार्थरूपी माध्यमबिना ताप सर्ने क्रियालाई विकिरण भनिन्छ। शून्य स्थान (पूरै खाली ठाउँ) मा ताप विकिरणबाट मात्र सर्न सक्छ। कोठाको अर्को छेउमा बस्दा पनि आगो वा हिटरको न्यानो यसरी नै अनुभव हुन्छ।
तलका मध्ये कुन अवस्थामा तपाईँ मुख्यतया विकिरणबाट तात्नुहुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
7.1.4 तरङ्ग
क्रियाकलाप 7.5: पोखरीमा लहर
ती लहर पानीका तरङ्ग हुन्। ढुङ्गा खसेको ठाउँमा पानी हल्लिन्छ र त्यहाँका पानीका कण तलमाथि हुन्छन्। एकछिनपछि तिनले छेउका कणलाई पनि तलमाथि गराउँछन्। यसरी यो हल्लाइ बाहिरतिर सर्दै जान्छ। त्यसैले हल्लिएको ठाउँबाट पोखरीको किनारसम्म तरङ्ग फैलिन्छ, तर पानी आफैँ जहाँको त्यहीँ रहन्छ: हरेक कण आफ्नै ठाउँमा तलमाथि मात्र हुन्छ। त्यस्तै, डोरीको एउटा छेउ रुखमा बाँधेर अर्को छेउ तलमाथि झट्कार्दा डोरीभरि तरङ्ग दौडिन्छ, तर डोरीको हरेक भाग तलमाथि मात्र हुन्छ। तरङ्ग कम्पनबाट बन्छ र यसले पदार्थलाई साथमा नलगीकन एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा ऊर्जा पुर्याउँछ।
यान्त्रिक र विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग
केही तरङ्गलाई प्रसारण हुन कुनै पदार्थ चाहिन्छ भने केहीलाई चाहिँदैन।
- यान्त्रिक तरङ्गलाई प्रसारण हुन ठोस, तरल वा ग्याँसजस्तो पदार्थरूपी माध्यम चाहिन्छ। ध्वनि यान्त्रिक तरङ्ग हो: यसको ऊर्जा माध्यमका कणको कम्पनबाट अगाडि सर्छ। तरङ्ग पार हुँदा कम्पन गर्ने पदार्थलाई माध्यम भनिन्छ। यान्त्रिक तरङ्ग अगाडि बढ्दा यसको केही ऊर्जा माध्यममा खर्च हुन्छ। त्यसैले तरङ्ग कमजोर हुँदै जान्छ र निश्चित दुरीसम्म मात्र पुग्छ। फरक फरक माध्यममा यसको वेग फरक हुन्छ: ध्वनिको वेग हावामा करिब 332 m/s (0 °C मा), पानीमा 1,481 m/s र फलाममा 5,120 m/s हुन्छ।
- विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गलाई माध्यम चाहिँदैन। यी शून्य स्थानमा पनि प्रसारण हुन सक्छन्। प्रकाश, इन्फ्रारेड (आँखाले नदेखिने ताप किरण), रेडियो तरङ्ग, माइक्रोवेभ, अल्ट्राभायलेट किरण, एक्स-रे र गामा रे विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग हुन्। खाली ठाउँ पार गर्दा यिनको ऊर्जा कुनै माध्यममा खर्च हुँदैन। शून्य स्थानमा यी सबै प्रकाशको गति, 3 × 10⁸ m/s (हरेक सेकेन्डमा 3 लाख km) ले जान्छन्।
सूर्यको प्रकाश पृथ्वीसम्म आइपुग्न करिब 8 मिनेट 20 सेकेन्ड लाग्छ। त्यसैले सूर्यलाई हेर्दा हामीले 8 मिनेटअघिको सूर्य देखिरहेका हुन्छौँ।
पदार्थरूपी माध्यमबिना विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गका रूपमा ऊर्जा सर्ने क्रिया विकिरण हो। ताप विकिरणबाट मुख्यतया इन्फ्रारेड किरणका रूपमा सर्छ। यसलाई थर्मल वा तापीय विकिरण भनिन्छ। पृथ्वीले सूर्यबाट ताप यसरी नै पाउँछ।
तलका मध्ये यान्त्रिक तरङ्ग कुन हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
वस्तुको रङ र विकिरण
क्रियाकलाप 7.6: कुन बट्टा सबैभन्दा तातो हुन्छ?
गाढा, नटल्किने सतह विकिरणका राम्रा शोषक हुन्। तिनमा परेका धेरैजसो ताप किरण तिनले शोषण गर्छन् (सोस्छन्)। सेता, फिक्का र टल्किने सतह कमजोर शोषक हुन्। तिनले धेरैजसो किरण परावर्तन गर्छन्। ताप राम्ररी शोषण गर्ने सतहले ताप उत्सर्जन (बाहिर फाल्ने काम) पनि राम्ररी गर्छ। एउटै तापक्रममा तातो कालो वस्तुले तातो टल्किने वस्तुभन्दा छिटो ताप किरण फाल्छ।
यसै कारणले:
- गर्मीमा र तातो ठाउँमा सेता वा हल्का रङका लुगा लगाइन्छ भने जाडोमा र चिसो ठाउँमा गाढा रङका लुगा लगाउनु उपयुक्त हुन्छ।
- सूर्यको विकिरण सकेसम्म धेरै सोसोस् भनेर सोलार वाटर हिटर वा सोलार कुकरको बाकसको भित्री भागमा कालो रङ पोतिन्छ।
- आगोको ताप बढी सोसेर खाना छिटो पाकोस् र इन्धनको बचत होस् भनेर खाना पकाउने भाँडाको बाहिरी भाग प्रायः कालो बनाइन्छ।
दैनिक जीवनमा विकिरणको उपयोग
तातो चिया वा पकाएको खाना केही बेर छोडिदिँदा किन चिसो हुन्छ? आफ्नो वरपरभन्दा तातो वस्तुले पाउनेभन्दा बढी ताप विकिरणबाट फाल्छ। त्यसैले वरपरको तापक्रमको बराबर नभएसम्म यसको तापक्रम घट्दै जान्छ। यस अवस्थालाई तापक्रम सन्तुलन भनिन्छ। आफ्नो वरपरभन्दा चिसो वस्तुले भने फाल्नेभन्दा बढी विकिरण सोस्छ। त्यसैले यसको तापक्रम बढ्दै जान्छ। (चियाले संवाहन र वाष्पीकरणबाट पनि ताप गुमाउँछ।) दैनिक जीवनमा विकिरणका उपयोग यस प्रकार छन्:
- आगोको छेउमा बस्दा आगोको ताप विकिरणद्वारा हामीसम्म आइपुग्छ र हामीलाई न्यानो हुन्छ।
- सूर्यको विकिरणले जमिन, समुद्र र हावा तताउँछ।
- रेफ्रिजरेटरको पछाडिको पाइपको कालो जाली (कन्डेन्सर) ले फ्रिजभित्रबाट निकालिएको ताप कोठामा फाल्छ। यसले केही ताप विकिरणबाट फाल्ने भएकाले यसमा कालो रङ लगाइन्छ। बाँकी ताप संवाहनबाट जान्छ।
- सेता वा हल्का रङका लुगाले सूर्यको ताप कम सोस्ने भएकाले गर्मीमा यस्ता लुगा लगाइन्छ।
7.1.5 थर्मस
क्रियाकलाप 7.7: थर्मसभित्र
थर्मस (भ्याकुम फ्लास्क) मा राखेको तातो पेय पदार्थ धेरै घन्टासम्म तातै रहन्छ भने चिसो पेय चिसै रहन्छ। थर्मसले ताप सर्ने तीनै तरिका (सञ्चालन, संवाहन र विकिरण) रोक्ने भएकाले यसो हुन्छ।
| भाग | यो के हो | यसले ताप कसरी रोक्छ |
|---|---|---|
| काँचका दोहोरो भित्ता | दुईओटा पातला पत्र भएको काँचको भाँडो | काँच तापको कुचालक हो |
| शून्य स्थान | दुई पत्रबिचको ठाउँ, जहाँबाट हावा निकालिएको हुन्छ | त्यहाँ कुनै कण नभएकाले ताप सञ्चालन वा संवाहनबाट पार हुन सक्दैन |
| चाँदी जस्तो टल्किने सतह | ऐनाजस्तै टल्किने, भित्री पत्रको बाहिरी सतह र बाहिरी पत्रको भित्री सतह | टल्किने सतहले कम ताप फाल्छ र ताप किरणलाई फर्काउँछ, त्यसैले विकिरण कम हुन्छ |
| कुचालक बिर्को | घाँटीमा लगाइने काग (कर्क) वा प्लास्टिकको बिर्को | तातो हावालाई संवाहनबाट बाहिर जान दिँदैन र वाष्पीकरण रोक्छ |
| कुचालक आड | भाँडोलाई अड्याउने काग वा रबरका टुक्रा | बाहिरी खोलसम्म ताप सञ्चालन हुन दिँदैन र काँचलाई ठोक्किनबाट जोगाउँछ |
| बाहिरी खोल | धातु वा प्लास्टिक | सजिलै फुट्ने काँचलाई क्षति हुनबाट जोगाउँछ |
त्यसैले थर्मसबाट ताप सजिलै बाहिर जान सक्दैन, भित्र आउन पनि सक्दैन। तातो तरल तातै रहन्छ र चिसो तरल चिसै। (थोरै ताप भने बाहिर निस्कन्छ। यो ताप धेरैजसो बिर्को र घाँटीको काँचबाट सञ्चालन भएर निस्कन्छ। त्यसैले थर्मसमा राखेको चिया भोलिपल्टसम्म तातो होइन, मनतातो मात्र हुन्छ।)
थर्मसको कुन भागले मुख्यतया विकिरणबाट ताप बाहिर जान दिँदैन?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
7.1.6 हरितगृह
के तपाईँले हरितगृह वा नेपालका पहाडमा किसानले तरकारीमाथि बनाउने प्लास्टिकका लामा टनेल देख्नुभएको छ? किसानहरू यस्ता टनेल किन बनाउँछन्? अनि पृथ्वीको हावामा हरितगृह ग्याँस नै नभएको भए पृथ्वीलाई के हुन्थ्यो?
हरितगृह धातु वा बाँसको ढाँचामाथि काँच वा पारदर्शी प्लास्टिकले बनाइएको घर हो। यसलाई मुख्यतया बेमौसमी तरकारी र बिरुवा उमार्न प्रयोग गरिन्छ, जस्तै: जाडोमा गोलभेँडा र काँक्रा वा वसन्तको सुरुमै बिरुवाका बेर्ना।
सूर्यको प्रकाश धेरैजसो छोटो तरङ्ग लम्बाइको विकिरण (देखिने प्रकाश) हो। यो काँच र पारदर्शी प्लास्टिकबाट सजिलै छिर्छ। भित्रका माटो र बिरुवा यसलाई सोसेर तात्छन्। तातो वस्तुले आफ्नै विकिरण फाल्छ, तर त्यो लामो तरङ्ग लम्बाइको इन्फ्रारेड हुन्छ। काँचले यसलाई धेरै थोरै मात्र बाहिर जान दिन्छ (प्लास्टिकको पाताले काँचभन्दा बढी जान दिन्छ, तैपनि केही भाग रोक्छ)। यसरी ताप थुनिएर हरितगृह तात्छ। भित्ता र छानोले तातो हावालाई माथि उठेर उड्न पनि दिँदैन। यो कुरा पनि उत्तिकै महत्त्वपूर्ण छ। हरितगृहभित्रको तापक्रम, प्रकाश र ओस बिरुवा हुर्कन ठ्याक्कै मिल्ने गरी राखिन्छ। सकेसम्म धेरै घाम भित्र छिरोस् भनेर हरितगृहको छानो भिरालो बनाइन्छ।
प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव
पृथ्वीको हावाले पनि यस्तै काम गर्छ। सूर्यका छोटा तरङ्ग हावा पार गरेर जमिन र समुद्र तताउँछन्। तातो पृथ्वीले दिनरात लामो तरङ्ग लम्बाइका इन्फ्रारेड किरण अन्तरिक्षतिर फाल्छ। हावामा भएका केही ग्याँसले, अर्थात् हरितगृह ग्याँसले, यो इन्फ्रारेडको धेरै भाग सोस्छ र त्यसको एक भाग तल जमिनतिरै फर्काउँछ। त्यसैले पृथ्वीको सतह यी ग्याँस नभएको अवस्थाभन्दा तातो रहन्छ, जीवनका लागि पुग्ने गरी तातो।
हावामा भएका हरितगृह ग्याँसले पृथ्वीले फालेको ताप (लामो तरङ्ग लम्बाइको विकिरण) सबै अन्तरिक्षमा जान नदिई सोसेर पृथ्वीको सतहलाई तताउने प्रक्रियालाई हरितगृह प्रभाव भनिन्छ। यसले पृथ्वीलाई ओढाएको कम्बलजस्तै काम गर्छ र सतहलाई जम्नबाट जोगाउँछ।
मुख्य हरितगृह ग्याँस कार्बनडाइअक्साइड (CO₂), पानीको बाफ, मिथेन (CH₄), नाइट्रस अक्साइड (N₂O) र क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs) हुन्। कलकारखाना र सवारी साधनमा कोइला, तेल र ग्याँस बालेर, वन फँडानी गरेर (रुखले CO₂ लिन्छ) तथा खेतीपाती र फोहोरका थुप्रोबाट (मिथेन) मानिसहरूले हावामा यी ग्याँसको मात्रा बढाउँछन्।
विश्वव्यापी उष्णता
कलकारखाना र सवारी साधन बढ्दा तथा वन घट्दा हावामा हरितगृह ग्याँस बढ्छन्। यी ग्याँसले बढी ताप थुन्ने भएकाले पृथ्वीको सतहको औसत तापक्रम बढ्छ। यसलाई विश्वव्यापी उष्णता भनिन्छ। अहिलेसम्मकै सबैभन्दा तातो वर्ष 2024 मा (2026 सम्मको तथ्याङ्कअनुसार) पृथ्वी सन् 1800 को अन्त्यतिरको तुलनामा करिब 1.5 °C तातो थियो। यही उष्णताका कारण अहिले नै बाढी, खडेरी, लु र अरू विपद् बढिसकेका छन्।
क्रियाकलाप 7.8: हरितगृहको मोडल
बढेको हरितगृह प्रभावका असर
- क.पृथ्वीको औसत तापक्रम बढाउँछ।
- ख.जलचक्रको ढाँचा बदल्छ: बेलामा पानी पर्दैन, खडेरी र बाढी बढी हुन्छन्।
- ग.मानव स्वास्थ्यमा असर पार्छ: लु बढी चल्छ र रोग नयाँ ठाउँमा फैलिन्छन्। उदाहरणका लागि, लामखुट्टेले सार्ने डेङ्गु अहिले नेपालका पहाडमा पनि भेटिन्छ।
- घ.कृषि उत्पादन र जमिनको उत्पादकत्व घटाउँछ।
- ङ.हिमालका हिउँ र हिमनदी पग्लन्छन् र हिमताल भरिन्छन्। तालको चट्टान र बरफको प्राकृतिक बाँध फुटेमा हिमताल विस्फोट बाढी (GLOF) आउँछ।
- च.हिमनदी पग्लँदा र तातो समुद्री पानी फुक्दा समुद्री सतह बढ्छ। त्यसैले किनारनजिकका होचा जमिन डुब्ने खतरामा पर्छन्।
- छ.जैविक विविधता घटाउँछ: छिटो सर्न वा अनुकूल हुन नसक्ने बिरुवा र जनावर लोप हुन्छन्।
- ज.मरुभूमीकरण गराउँछ: सुक्खा जमिन मरुभूमि बन्छ।
- झ.पारिस्थितिक प्रणालीको सन्तुलन बिगार्छ।
हरितगृह प्रभाव किन चाहिन्छ
प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव हुन अति आवश्यक छ। यसले पृथ्वीको तापक्रमलाई जीवनका लागि सुहाउँदो राख्छ। यो नभएको भए पृथ्वीको सतहले फालेको ताप सिधै अन्तरिक्षमा जान्थ्यो र पृथ्वीको औसत तापक्रम करिब 15 °C को सट्टा करिब −18 °C हुन्थ्यो (केही किताबमा −20 °C भनिएको छ)। महासागर जम्थे र हामीले चिनेको जीवन सम्भव नै हुँदैनथ्यो।
कृत्रिम हरितगृह पनि उपयोगी छन्। यिनमा:
- बेमौसमी तरकारी उमार्न सकिन्छ र किसानले त्यसलाई राम्रो मूल्यमा बेच्न सक्छन्;
- चिसोले मर्ने बिरुवालाई जोगाउन सकिन्छ;
- तातो ठाउँका बिरुवा धेरै चिसो देशमा पनि उमार्न सकिन्छ।
हरितगृह प्रभाव अति बलियो भएमा मात्र समस्या आउँछ। त्यस बेला माथि दिइएका हानिकारक असर देखिन्छन्।
7.2 प्रकाश
वरपर हेर्नुहोस्: सूर्य, मैनबत्ती, टर्च, बल्ब, ऐनामा परेको लेजर पोइन्टरको प्रकाश, ऐनामा हेरिरहेकी केटी, सडकको मोडमा राखिएको ठुलो गोलो ऐना। यीमध्ये कुन कुनले आफ्नै प्रकाश दिन्छन्? परावर्तन भनेको के हो? के सबै वस्तुले प्रकाशलाई एकै किसिमले परावर्तन गर्छ? तपाईँले कस्ता कस्ता ऐना देख्नुभएको छ?
दिउँसो सूर्यको प्रकाशको सहायताले हामी वरपरका वस्तु देख्छौँ। राति बत्ती नबालेसम्म ती वस्तु देख्न सक्दैनौँ। प्रकाश ऊर्जाको एउटा रूप हो। प्रकाशले हामीलाई वस्तु देख्न सघाउँछ। सूर्य, मैनबत्तीको ज्वाला र बलिरहेको बल्बजस्ता आफ्नै प्रकाश दिने वस्तुलाई दीप्त वस्तु भनिन्छ। बाँकी सबै वस्तुले आफूमा परेको प्रकाशको केही भाग हाम्रो आँखामा पठाउने भएकाले ती देखिन्छन्।
कुनै वस्तुमा प्रकाश पर्दा त्यसको केही भाग शोषण हुन्छ, केही भाग परावर्तन हुन्छ (फर्केर आउँछ) र बाँकी भाग छिरेर पार हुन सक्छ। कुनै सतहमा परेपछि प्रकाश फर्केर आउने क्रियालाई प्रकाशको परावर्तन भनिन्छ।
- ऐना वा स्थिर पानीजस्तो चिल्लो, समतल, टल्काइएको सतहले प्रकाशलाई एकै दिशामा मिलेर परावर्तन गर्छ। त्यसैले यस्तो सतह टल्किन्छ र यसमा आकृति देख्न सकिन्छ। यसलाई नियमित परावर्तन भनिन्छ।
- कागज, कपडा वा भित्ताजस्तो खस्रो सतहले प्रकाशलाई सबैतिर छर्छ। त्यसैले यस्तो सतह टल्किँदैन र यसमा कुनै आकृति देखिँदैन। यसलाई अनियमित परावर्तन भनिन्छ।
स्थिर तालमा तपाईँ आफ्नो अनुहार देख्नुहुन्छ, तर कागजको पानामा देख्नुहुन्न। दुवैले प्रकाश परावर्तन गर्छन्, तैपनि किन यस्तो हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ऐनाअगाडि उभिँदा हामीबाट आएको प्रकाश ऐनाबाट परावर्तन भएर आँखामा पुग्छ र हामी आफ्नो आकृति देख्छौँ। ऐना एउटा चिल्लो, टल्काइएको सतह हो। ऐनाले वस्तुबाट आएको प्रकाश परावर्तन गरेर परावर्तित किरण भेटिने (वा भेटिए जस्तो देखिने) ठाउँमा त्यस वस्तुको आकृति बनाउँछ। ऐना मुख्यतया दुई किसिमका हुन्छन्: समतल ऐना (भित्तामा टाँसिनेजस्तो सिधा ऐना) र गोलाकार ऐना (बाङ्गो ऐना)। यस भागमा गोलाकार ऐनाका दुई किसिम (कन्केभ र कन्भेक्स ऐना), तिनले बनाउने आकृति तथा वास्तविक र अवास्तविक आकृतिबिचको फरक पढिन्छ।
7.2.1 कन्केभ र कन्भेक्स ऐना
क्रियाकलाप 7.9: चम्चाको ऐना
बिचभाग भित्र धसिएको (दबिएको) र छेउ उठेको सतह (कचौराको भित्री भागजस्तो) लाई कन्केभ सतह भनिन्छ। बिचभाग उठेको र छेउ तलतिर घुमेको सतह (चम्चाको पछाडिपट्टिजस्तो) लाई कन्भेक्स सतह भनिन्छ। यसरी एउटै चम्चामा दुईओटा ऐना हुन्छन्: अगाडि कन्केभ र पछाडि कन्भेक्स।
परावर्तन गर्ने सतह भित्रबाट खोक्रो गोला (भकुन्डोजस्तो) को एउटा भाग भएको ऐनालाई गोलाकार ऐना भनिन्छ। गोलाकार ऐना दुई किसिमका हुन्छन्।
कन्केभ ऐना
परावर्तन गर्ने सतह भित्रतिर घुमेको गोलाकार ऐनालाई कन्केभ ऐना भनिन्छ। यसमा बिचभाग भित्र धसिएको खोक्रोपट्टिले परावर्तन गर्छ। प्रमुख अक्ष (ऐनाको बिचबाट जाने रेखा, तल हेर्नुहोस्) सँग समानान्तर प्रकाशका किरण कन्केभ ऐनामा पर्दा परावर्तन भएर प्रमुख अक्षको एउटै बिन्दुमा भेटिन्छन्। यस बिन्दुलाई केन्द्रीकरण बिन्दु भनिन्छ। किरणलाई एक ठाउँमा जम्मा गर्ने भएकाले कन्केभ ऐनालाई केन्द्रीकरण ऐना पनि भनिन्छ। वस्तु कन्केभ ऐनाको धेरै नजिक (केन्द्रीकरण बिन्दुभन्दा नजिक) हुँदा ऐनाले त्यसको ठुलो, सुल्टो आकृति बनाउँछ।
कन्भेक्स ऐना
परावर्तन गर्ने सतह बाहिरतिर उठेको, अर्थात् बिचभाग उठेको र छेउ तलतिर घुमेको गोलाकार ऐनालाई कन्भेक्स ऐना भनिन्छ। कन्भेक्स ऐनाले आफूमा परेका किरणलाई छर्ने (विकेन्द्रित गर्ने) भएकाले यसलाई विकेन्द्रित ऐना पनि भनिन्छ। यसले सधैँ सुल्टो र वस्तुभन्दा सानो आकृति बनाउँछ। ठुला, टाढाका कुरालाई सानो आकृतिमा खुम्च्याउने भएकाले कन्भेक्स ऐनामा उत्रै आकारको समतल ऐनामा भन्दा धेरै फराकिलो दृश्य देखिन्छ।
कुन ऐनालाई केन्द्रीकरण ऐना भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
गोलाकार ऐनासँग सम्बन्धित शब्दावली
गोलाकार ऐनाबारे कुरा गर्न र तिनको चित्र बनाउन केही शब्द चाहिन्छन्। ऐनालाई काँचको खोक्रो गोलाबाट काटिएको, एकातिर चाँदीको लेप लगाइएको टुक्रा सम्झनुहोस्।
- क.ऐनाको केन्द्र (P): ऐनाको परावर्तन गर्ने सतहको ठिक बिचको बिन्दु। (यसलाई वक्रताको केन्द्र C सँग झुक्किनुहुँदैन: P ऐनामै हुन्छ भने C ऐनाबाट टाढा।) सबै दुरी यही बिन्दुबाट नापिन्छन्।
- ख.वक्रताको केन्द्र (C): ऐना जुन खोक्रो गोलाको भाग हो, त्यस गोलाको केन्द्र।
- ग.वक्रताको अर्धव्यास (R): त्यस गोलाको अर्धव्यास, अर्थात् वक्रताको केन्द्रदेखि ऐनाको केन्द्रसम्मको दुरी, CP।
- घ.प्रमुख अक्ष: ऐनाको केन्द्र (P) र वक्रताको केन्द्र (C) हुँदै जाने काल्पनिक सिधा रेखा।
- ङ.केन्द्रीकरण बिन्दु (F): प्रमुख अक्षसँग समानान्तर किरण कन्केभ ऐनाबाट परावर्तन भएपछि भेटिने वा कन्भेक्स ऐनाबाट परावर्तन भएपछि जहाँबाट आए जस्तो देखिने प्रमुख अक्षको बिन्दु। कन्केभ ऐनाको केन्द्रीकरण बिन्दु ऐनाको अगाडि पर्छ र परावर्तित किरण साँच्चै त्यहाँ भएर जान्छन्। त्यसैले यो वास्तविक केन्द्रीकरण बिन्दु हो। कन्भेक्स ऐनाको केन्द्रीकरण बिन्दु ऐनाको पछाडि पर्छ र किरण त्यहाँबाट आए जस्तो मात्र देखिन्छन्। त्यसैले यो अवास्तविक केन्द्रीकरण बिन्दु हो। केन्द्रीकरण बिन्दु ऐनाको केन्द्र र वक्रताको केन्द्रको ठिक बिचमा पर्छ।
- च.केन्द्रीकरण दुरी (f): ऐनाको केन्द्र (P) देखि केन्द्रीकरण बिन्दु (F) सम्मको दुरी। यसको SI एकाइ मिटर (m) हो।
F ठिक P र C को बिचमा पर्ने भएकाले केन्द्रीकरण दुरी वक्रताको अर्धव्यासको आधा हुन्छ:
किरण कोर्ने नियम
ऐनाले आकृति कहाँ बनाउँछ भनेर पत्ता लगाउन वस्तुको टुप्पोबाट केही किरण कोरिन्छन्। तीमध्ये तीनओटा किरण परावर्तनपछि ठ्याक्कै कहाँ जान्छन् भन्ने थाहा भएकाले तिनलाई कोर्न सजिलो हुन्छ।
कन्केभ ऐनाका लागि:
- प्रमुख अक्षसँग समानान्तर किरण परावर्तनपछि केन्द्रीकरण बिन्दु F हुँदै जान्छ।
- केन्द्रीकरण बिन्दु F हुँदै आएको किरण परावर्तनपछि प्रमुख अक्षसँग समानान्तर भएर जान्छ।
- वक्रताको केन्द्र C हुँदै आएको किरण ऐनामा सिधा ठोक्किएर सोही बाटो फर्किन्छ।
कन्भेक्स ऐनाका लागि:
- प्रमुख अक्षसँग समानान्तर किरण परावर्तनपछि ऐनाको पछाडिको केन्द्रीकरण बिन्दु F बाट आए जस्तो देखिन्छ।
- (ऐनाको पछाडिको) केन्द्रीकरण बिन्दु F तिर जान लागेको किरण परावर्तनपछि प्रमुख अक्षसँग समानान्तर भएर जान्छ।
- (ऐनाको पछाडिको) वक्रताको केन्द्र C तिर जान लागेको किरण सोही बाटो फर्किन्छ।
वास्तविक र अवास्तविक आकृति
क्रियाकलाप 7.11: कागजमा आकृति उतार्ने
पर्दामा उतार्न सकिने आकृतिलाई वास्तविक आकृति भनिन्छ। यो आकृति परावर्तित किरण साँच्चै भेटिने ठाउँमा बन्छ। पर्दामा उतार्न नसकिने आकृतिलाई अवास्तविक आकृति भनिन्छ। परावर्तित किरणलाई ऐनाको पछाडितिर उल्टो तन्काउँदा ती भेटिए जस्तो देखिने ठाउँमा यो आकृति बन्छ। त्यहाँ किरण साँच्चै कहिल्यै भेटिँदैनन्। समतल ऐनामा देखिने हाम्रो आकृति अवास्तविक हो: ऐनाको पछाडि कुनै प्रकाश हुँदैन।
साधारणतया कन्केभ ऐनाले वास्तविक आकृति बनाउन सक्छ (वस्तु यसको धेरै नजिक हुँदाबाहेक), तर समतल र कन्भेक्स ऐनाले सधैँ अवास्तविक आकृति बनाउँछन्।
| वास्तविक आकृति | अवास्तविक आकृति |
|---|---|
| ऐनाको अगाडि बन्छ। | ऐनाको पछाडि बन्छ। |
| पर्दामा उतार्न सकिन्छ। | पर्दामा उतार्न सकिँदैन। |
| परावर्तित किरण साँच्चै भेटिने ठाउँमा बन्छ। | परावर्तित किरण ऐनाको पछाडि भेटिए जस्तो देखिने ठाउँमा बन्छ। |
| उल्टो हुन्छ। | सुल्टो हुन्छ। |
| कन्केभ ऐनाले बनाउँछ। | समतल र कन्भेक्स ऐनाले बनाउँछन्। वस्तु धेरै नजिक हुँदा कन्केभ ऐनाले पनि बनाउँछ। |
तलका मध्ये कुन आकृति पर्दामा देखाउन सकिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
गोलाकार ऐनाले बनाउने आकृति
क्रियाकलाप 7.12: किरण रेखाचित्र कोर्ने
कन्केभ ऐनाले बनाउने आकृति
कन्केभ ऐनाबाट बन्ने आकृतिको स्थान, साइज र प्रकृति (वास्तविक वा अवास्तविक) वस्तु कहाँ राखिएको छ भन्नेमा भर पर्छ, अर्थात् ऐनाको केन्द्रीकरण दुरीको तुलनामा ऐनाबाट वस्तुको दुरीमा। वस्तुका छओटा स्थान यस प्रकार छन्:
- वस्तुलाई अनन्तमा (धेरै टाढा) राख्दा: आकृति केन्द्रीकरण बिन्दु F मा बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र असाध्यै सानो (एउटा थोप्लो) हुन्छ।
- वस्तुलाई C भन्दा पर राख्दा: आकृति F र C का बिचमा बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र वस्तुभन्दा सानो हुन्छ।
- वस्तुलाई C मा राख्दा: आकृति C मै बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र वस्तु जत्रै हुन्छ।
- वस्तुलाई C र F का बिचमा राख्दा: आकृति C भन्दा पर बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र वस्तुभन्दा ठुलो हुन्छ।
- वस्तुलाई F मा राख्दा: परावर्तित किरण समानान्तर हुने भएकाले आकृति अनन्तमा बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र धेरै ठुलो हुन्छ।
- वस्तुलाई F र P का बिचमा राख्दा: आकृति ऐनाको पछाडि बन्छ। यो अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा ठुलो हुन्छ।
| वस्तुको स्थान | आकृतिको स्थान | आकृतिको प्रकृति र साइज |
|---|---|---|
| अनन्तमा | F मा | वास्तविक, उल्टो, असाध्यै सानो (थोप्लो) |
| C भन्दा पर | F र C का बिचमा | वास्तविक, उल्टो, वस्तुभन्दा सानो |
| C मा | C मा | वास्तविक, उल्टो, वस्तु जत्रै |
| C र F का बिचमा | C भन्दा पर | वास्तविक, उल्टो, वस्तुभन्दा ठुलो |
| F मा | अनन्तमा | वास्तविक, उल्टो, धेरै ठुलो |
| F र P का बिचमा | ऐनाको पछाडि | अवास्तविक, सुल्टो, वस्तुभन्दा ठुलो |
कन्भेक्स ऐनाले बनाउने आकृति
कन्भेक्स ऐनाको अगाडि जहाँसुकै वस्तु राखे पनि त्यसको आकृति ऐनाको पछाडि बन्छ। यो आकृति सधैँ अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा सानो हुन्छ।
- वस्तुलाई अनन्तमा राख्दा: आकृति ऐनाको पछाडि केन्द्रीकरण बिन्दु F मा थोप्लोजस्तो बन्छ। यो अवास्तविक, सुल्टो र असाध्यै सानो हुन्छ।
- वस्तुलाई अनन्त र P का बिच जहाँसुकै राख्दा: आकृति ऐनाको पछाडि P र F का बिचमा बन्छ। यो अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा सानो हुन्छ। वस्तु जति नजिक हुन्छ, आकृति उति ठुलो हुन्छ, तर सधैँ वस्तुभन्दा सानो नै हुन्छ।
गोलाकार ऐनाको उपयोग
कन्केभ ऐनाको उपयोग:
- टर्च, सर्चलाइट र सवारीका हेडलाइटमा बल्बलाई केन्द्रीकरण बिन्दुमा राखेर प्रकाशलाई टाढासम्म पुग्ने लगभग समानान्तर किरणपुञ्जका रूपमा पठाउन;
- डाक्टरले (नाक, कान, घाँटीका डाक्टर र दाँतका डाक्टरले) कान, नाक, मुख वा घाँटीको भित्री भाग ठुलो बनाएर हेर्न तथा त्यहाँ प्रकाश पार्न;
- दाह्री काट्ने र मेकअप गर्ने ऐनाका रूपमा, नजिक (केन्द्रीकरण दुरीभित्र) समातेर अनुहारको ठुलो, सुल्टो आकृति हेर्न;
- परावर्तक टेलिस्कोपमा तारा र ग्रहको मधुरो प्रकाश जम्मा गर्न;
- सोलार कुकरमा: केन्द्रीकरण ऐना भएकाले यसले सूर्यका किरणलाई भाँडो राखिएको केन्द्रीकरण बिन्दुमा जम्मा गर्छ।
कन्भेक्स ऐनाको उपयोग:
- सवारीका पछाडि हेर्ने ऐना र साइड ऐनाका रूपमा पछाडिका सवारीको फराकिलो दृश्य हेर्न;
- सडकबत्तीमा फराकिलो भागमा प्रकाश छर्न;
- सडकका अगाडि नदेखिने मोडमा तथा पसल र पार्किङमा कुनापछाडि हेर्न।
7.3 ध्वनि
हामी हरेक दिन मानिस बोलेको, चरा गाएको, मन्दिरका घन्टी, गितार, ढोल, बसको हर्न र रेडियो सुन्छौँ। ध्वनि निकाल्ने कुनै पनि वस्तुलाई ध्वनिको स्रोत भनिन्छ। ध्वनि ऊर्जाको एउटा रूप हो। यसले हाम्रो कानमा सुनाइको चेतना दिन्छ। कुनै वस्तुमा कम्पन हुँदा ध्वनि उत्पन्न हुन्छ। ध्वनि आफ्नो स्रोतबाट ठोस, तरल वा ग्याँसजस्तो पदार्थरूपी माध्यम हुँदै हाम्रो कानसम्म पुग्छ। कुनै पदार्थ नै नभएको शून्य स्थानमा ध्वनि जान सक्दैन।
ध्वनिहरू फरक फरक हुन्छन्। गितारको स्वर तिखो र मसिनो हुन्छ भने ढोलको गहिरो र मोटो। कुनै ध्वनि चर्का हुन्छन् भने कुनै मधुरा। यस भागमा ध्वनि तरङ्ग के हो, यो कति छिटो जान्छ, आवृत्तिअनुसार ध्वनिका किसिम (इन्फ्रा ध्वनि, अडिबल ध्वनि र अल्ट्रासाउन्ड), ध्वनि कति बलियो हुन्छ (यसको तीव्रता) अनि ध्वनि प्रदूषणका कारण र यसलाई घटाउने उपाय पढिन्छन्।
क्रियाकलाप 7.13: ध्वनि छामेर हेर्ने
ध्वनि कसरी यात्रा गर्छ
कुनै वस्तुले कम्पन गर्दा यसले आफ्नो छेउका हावाका कणलाई अगाडि पछाडि धकेल्छ। ती कणले अर्को कणलाई धकेल्छन् र ती कणले फेरि अर्कोलाई। यसरी कम्पन ध्वनि तरङ्गका रूपमा हावाभरि अगाडि सर्छ र स्रोतबाट हाम्रो कानसम्म ऊर्जा पुर्याउँछ। ध्वनिलाई प्रसारण हुन पदार्थरूपी माध्यम चाहिने भएकाले ध्वनि यान्त्रिक तरङ्ग हो। यो शून्य स्थानमा जान सक्दैन।
ध्वनि तरङ्ग पार हुँदा माध्यमको हरेक कण ध्वनि जाने दिशामै अगाडि पछाडि कम्पन गर्छ। माध्यमका कणहरू तरङ्ग जाने दिशामै कम्पन गर्ने तरङ्गलाई लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग भनिन्छ। त्यसैले ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो। कणहरू एकअर्काको नजिक धकेलिएको ठाउँमा हावा खाँदिन्छ। यस भागलाई कम्प्रेसन (खाँदिएको भाग) भनिन्छ। कणहरू एकअर्काबाट टाढा तानिएको ठाउँमा हावा फुक्छ। यस भागलाई रेयरफेक्सन (फुकेको भाग) भनिन्छ।
ध्वनि तरङ्गका विशेषता
ध्वनि तरङ्गलाई चारओटा परिमाणले बुझाइन्छ: आवृत्ति, समयावधि, तरङ्ग लम्बाइ र एम्प्लिच्युड।
आवृत्ति
एक सेकेन्डमा उत्पन्न हुने पूरा तरङ्ग (कम्पन) को सङ्ख्यालाई आवृत्ति भनिन्छ। यसलाई f ले जनाइन्छ र SI पद्धतिमा यसलाई हर्ज (Hz) एकाइमा नापिन्छ। एक सेकेन्डमा एउटा तरङ्ग बन्दा आवृत्ति 1 Hz हुन्छ। आवृत्तिका ठुला एकाइ किलोहर्ज (1 kHz = 1,000 Hz), मेगाहर्ज (1 MHz = 10 लाख Hz) र गिगाहर्ज (1 GHz = 1 अर्ब Hz) हुन्। उच्च आवृत्तिको ध्वनि तिखो (मसिनो, चर्को) सुनिन्छ भने कम आवृत्तिको ध्वनि मोटो (धोद्रो, गहिरो)।
समयावधि
एउटा पूरा तरङ्ग बन्न लाग्ने समयलाई समयावधि भनिन्छ। यसलाई T ले जनाइन्छ र SI पद्धतिमा यसको एकाइ सेकेन्ड (s) हो। 1 सेकेन्डमा f ओटा तरङ्ग बन्छन् भने एउटा तरङ्ग बन्न 1/f सेकेन्ड लाग्छ:
तरङ्ग लम्बाइ
एउटा पूरा कम्पनमा ध्वनि तरङ्गले पार गर्ने दुरीलाई तरङ्ग लम्बाइ भनिन्छ। यो दुई छेउछाउका कम्प्रेसन (वा दुई छेउछाउका रेयरफेक्सन) बिचको दुरी पनि हो। ग्राफमा यो दुई छेउछाउका क्रेस्ट वा ट्रफबिचको दुरी हो। यसलाई ग्रिक अक्षर λ (ल्याम्डा) ले जनाइन्छ र SI पद्धतिमा यसको एकाइ मिटर (m) हो।
एम्प्लिच्युड
तरङ्ग पार हुँदा माध्यमका कण आफ्नो मध्य स्थान (आराम गर्ने ठाउँ) बाट बढीमा जति टाढा पुग्छन्, त्यो दुरीलाई एम्प्लिच्युड भनिन्छ। यसलाई A ले जनाइन्छ र SI पद्धतिमा यसको एकाइ मिटर (m) हो। एम्प्लिच्युड ठुलो हुँदा ध्वनि चर्को हुन्छ।
चित्र 7.23 को ग्राफले कणहरू कति टाढा सर्छन् भन्ने होइन, हावाको चाप देखाउँछ। यी दुई कुरा सँगै बढ्छन्। कणहरू बढी टाढासम्म झुल्दा (ठुलो एम्प्लिच्युड) हरेक कम्प्रेसनमा हावा बढी खाँदिन्छ, त्यसैले चापका क्रेस्ट पनि अग्ला हुन्छन्। चर्को ध्वनिमा कणको चाल र चापको उतारचढाव दुवै ठुला हुन्छन्।
एउटी केटीले एउटा स्वर पहिले बिस्तारै गुनगुनाउँछिन्, अनि त्यही स्वर चर्को गरी। के बदलिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ध्वनि तरङ्गको वेग
एक सेकेन्डमा ध्वनिले पार गर्ने दुरीलाई ध्वनिको वेग भनिन्छ। एउटै माध्यममा (एउटै तापक्रममा) ध्वनिको वेग स्थिर हुन्छ, तर फरक फरक माध्यममा फरक हुन्छ: 0 °C मा हावामा करिब 332 m/s, पानीमा यसभन्दा बढी र फलामजस्ता ठोसमा अझ धेरै बढी।
एउटा समयावधिमा तरङ्ग एउटा तरङ्ग लम्बाइ अगाडि बढ्छ। एक सेकेन्डमा f ओटा तरङ्ग बन्ने भएकाले तरङ्ग एक सेकेन्डमा f ओटा तरङ्ग लम्बाइ अगाडि बढ्छ:
तरङ्ग लम्बाइ मिटरमा र आवृत्ति हर्ज (प्रति सेकेन्ड) मा भए वेग m/s मा आउँछ।
कुनै माध्यममा ध्वनिको आवृत्ति वा तरङ्ग लम्बाइ जे भए पनि वेग उही रहन्छ। त्यसैले ब्यान्डका मसिना र मोटा स्वर हामीसम्म एकै साथ आइपुग्छन्। f × λ सधैँ उही v हुने भएकाले आवृत्ति बढ्दा तरङ्ग लम्बाइ घट्छ र आवृत्ति घट्दा तरङ्ग लम्बाइ बढ्छ। (यी दुई व्युत्क्रमानुपाती हुन्छन्।)
आवृत्तिअनुसार ध्वनिका किसिम
एउटै माध्यममा पनि फरक फरक स्रोतले फरक फरक आवृत्तिका ध्वनि निकाल्छ। ध्वनि तरङ्गको आवृत्ति 1 Hz भन्दा कमदेखि लाखौँ हर्जसम्म हुन सक्छ। बालबालिका र धेरैजसो महिलाको आवाजको आवृत्ति पुरुषको भन्दा बढी हुने भएकाले तिनको आवाज तिखो सुनिन्छ। केटाहरू हुर्कँदै जाँदा तिनका स्वरतन्त्री लामा र बाक्ला हुन्छन्। त्यसैले तिनको आवाज “फुट्छ” र धोद्रो हुन्छ। पुरुषको बोल्ने आवाज करिब 85–180 Hz हुन्छ भने महिलाको करिब 165–255 Hz।
हामी सबै आवृत्तिका ध्वनि सुन्न सक्दैनौँ। स्वस्थ मानिसको कानले करिब 20 Hz देखि 20,000 Hz (20 kHz) सम्मको आवृत्ति भएको ध्वनि मात्र सुन्न सक्छ। आवृत्तिका आधारमा ध्वनिलाई तीन किसिममा छुट्याइन्छ।
क. इन्फ्रा ध्वनि (इन्फ्रासाउन्ड)
20 Hz भन्दा कम आवृत्ति भएको ध्वनिलाई इन्फ्रा ध्वनि (इन्फ्रासाउन्ड; केही किताबमा सबसोनिक) भनिन्छ। यो ध्वनि मानिसले सुन्न सक्दैन, तर धेरै बलियो इन्फ्रा ध्वनिलाई थर्काइ वा चापका रूपमा अनुभव गर्न सकिन्छ। भूकम्प, ज्वालामुखी विस्फोट, आँधी र ठुला छालबाट यस्तो ध्वनि निस्कन्छ। हात्ती, ह्वेल र गैँडाले इन्फ्रा ध्वनिमा एकअर्कालाई बोलाउँछन्। हात्तीको मोटो गुडगुडाहट अरू हात्तीले केही किलोमिटर टाढाबाट पनि सुन्न सक्छन्।
ख. अडिबल ध्वनि
20 Hz देखि 20 kHz सम्म आवृत्ति भएको ध्वनिलाई अडिबल ध्वनि भनिन्छ। यो ध्वनि मानिसले सुन्न सक्छ। बोलेको, गीत गाएको, गितार मिलाएको र रेडियोमा सङ्गीत बजेको आवाज यसका उदाहरण हुन्।
ग. अल्ट्रासाउन्ड
20 kHz भन्दा बढी आवृत्ति भएको ध्वनिलाई अल्ट्रासाउन्ड (अल्ट्रा ध्वनि) भनिन्छ। यो ध्वनि मानिसले सुन्न सक्दैन। चमेरो, डल्फिन, मुसा र केही किराले यो ध्वनि निकाल्न र सुन्न सक्छन्। कुकुरले पनि यो ध्वनि सुन्न सक्छ (कुकुरको सिटीबाट अल्ट्रासाउन्ड निस्कन्छ)। अल्ट्रासाउन्डको तरङ्ग लम्बाइ धेरै छोटो हुने भएकाले यसलाई साँघुरो किरणपुञ्जमा पठाउन सकिन्छ। यो साना वस्तुबाट पनि परावर्तन हुन्छ। त्यसैले कुनै कुरा खोज्न र शरीरभित्र हेर्न अल्ट्रासाउन्ड काम लाग्छ।
अल्ट्रासाउन्डको उपयोग
अल्ट्रासाउन्डको आवृत्ति 20 kHz भन्दा बढी हुने भएकाले यसको तरङ्ग लम्बाइ धेरै छोटो हुन्छ। अल्ट्रासाउन्डको किरणपुञ्ज धेरै कम फैलिने भएकाले यसलाई ठ्याक्कै ताक्न सकिन्छ। फरक फरक पदार्थका सिमाना साना भए पनि यो तिनबाट फर्किन्छ (प्रतिध्वनि बन्छ)। त्यसैले अल्ट्रासाउन्ड धेरै काममा प्रयोग गरिन्छ:
- अल्ट्रासोनोग्राफी (USG): अल्ट्रासाउन्ड स्क्यानबाट आमाको गर्भमा बच्चा कसरी हुर्किँदै छ भनेर हेरिन्छ। कलेजो, मिर्गौला, मुटु तथा अरू भित्री अङ्गका पत्थरी, ट्युमर र रोग पनि यसैबाट पत्ता लगाइन्छ। यसमा शरीर चिर्नु पर्दैन र हानिकारक किरण पनि लाग्दैन।
- नचिरीकन उपचार: बलियो अल्ट्रासाउन्डको केन्द्रित किरणपुञ्जले केही ट्युमरलाई तताएर नष्ट गर्न र मिर्गौलाको पत्थरी फुटाउन सक्छ। यसमा छाला चिर्नु नपर्ने भएकाले रगत बग्दैन।
- सफा गर्न र ब्याक्टेरिया मार्न: अल्ट्रासोनिक सफा गर्ने यन्त्रमा अल्ट्रासाउन्डले चिकित्साका औजार, गहना तथा मेसिनका पार्टपुर्जाबाट फोहोर र कीटाणु हल्लाएर झार्छ।
- सोनार (sound navigation and ranging): यसलाई समुद्रको गहिराइ पत्ता लगाउन तथा माछाका बथान, डुबेका जहाज र पनडुब्बी खोज्न प्रयोग गरिन्छ। जहाजबाट समुद्रको पिँधतिर अल्ट्रासाउन्डको छोटो तरङ्ग पठाइन्छ र त्यसको प्रतिध्वनि फर्कन लागेको समय नापिन्छ। समुद्री पानीमा ध्वनिको वेग थाहा भएकाले गहिराइ यसरी हिसाब गरिन्छ:
(ध्वनि तल जान्छ र फेरि माथि आउँछ, त्यसैले 2 ले भाग गरिन्छ।)
ध्वनिको तीव्रता
ध्वनि तरङ्गले ऊर्जा बोक्छ। हरेक सेकेन्डमा एकाइ क्षेत्रफल (1 m²) हुँदै पार हुने ध्वनि ऊर्जाको मात्रालाई ध्वनिको तीव्रता भनिन्छ। चर्को ध्वनिको तीव्रता बढी हुन्छ।
ध्वनिको चर्कोपना, अर्थात् ध्वनिको स्तर डेसिबल (dB) एकाइमा नापिन्छ। स्वस्थ कानले सुन्न सक्ने सबैभन्दा मधुरो ध्वनि करिब 0 dB को हुन्छ। यो स्केल विशेष तरिकाले बढ्छ: हरेक 10 dB थपिँदा तीव्रता दस गुणा हुन्छ र ध्वनि करिब दोब्बर चर्को सुनिन्छ।
करिब 45 देखि 60 dB भन्दा मधुरो ध्वनि सुन्न नसक्ने अवस्थामा सुनाइ केही कमजोर भएको हुन्छ। यस अवस्थालाई सुस्त श्रवण भनिन्छ। 80 dB सम्मको चर्को ध्वनि पनि सुन्न नसक्ने अवस्थालाई बहिरा भनिन्छ। धेरै तीव्र ध्वनिले सुनाइलाई सधैँका लागि क्षति पुर्याउन सक्छ।
| ध्वनि | ध्वनिको स्तर (dB, लगभग) |
|---|---|
| पात सरसराएको, बिस्तारै सास फेरेको | 10–20 |
| कानेखुसी | 20–30 |
| शान्त पुस्तकालय | 30–40 |
| साधारण कुराकानी | 50–60 |
| व्यस्त सडकको यातायात | 70–85 |
| छापाखाना, कारखानाका मेसिन | 80–90 |
| रेलगाडी भएको रेलवे स्टेसन | 85–110 |
| नजिकैको मोटरसाइकल वा बसको हर्न | 100–115 |
| चर्को सङ्गीत कार्यक्रम, ठिक माथि मेघगर्जन | 110–120 |
| सुनाइमा पीडाको सीमा: दुख्ने ध्वनि | 120–140 |
| नजिकैको जेट इन्जिन, छेउमै पड्किएको पटका | 140–160 |
ध्वनिको तीव्रताको मापन
कुनै बिन्दुमा ध्वनि जाने दिशासँग लम्ब हुने गरी राखिएको एकाइ क्षेत्रफलबाट ध्वनि ऊर्जा पार हुने दरलाई ध्वनिको तीव्रता भनिन्छ। यसलाई I ले जनाइन्छ र SI पद्धतिमा यसलाई वाट प्रति वर्ग मिटर (W/m²) मा नापिन्छ। ध्वनिको तीव्रता नाप्न यो सूत्र प्रयोग गरिन्छ:
जहाँ P ध्वनिको सामर्थ्य (प्रति सेकेन्ड पार हुने ध्वनि ऊर्जा, वाटमा) र A क्षेत्रफल (m² मा) हो।
ध्वनिको तीव्रता केमा भर पर्छ
- एम्प्लिच्युड: तीव्रता एम्प्लिच्युडको वर्गसँग समानुपातिक हुन्छ ()। एम्प्लिच्युड दोब्बर हुँदा तीव्रता चार गुणा हुन्छ।
- स्रोतबाटको दुरी: स्रोतको नजिक तीव्रता सबैभन्दा बढी हुन्छ। टाढा जाँदै गर्दा ध्वनि झन् झन् ठुलो क्षेत्रफलमा फैलिने भएकाले तीव्रता घट्छ। हावा हुँदै जाँदा यसको केही ऊर्जा हावाले सोस्छ, केही परावर्तन हुन्छ र बाँकी मात्र अगाडि जान्छ। त्यसैले दुरी बढ्दै जाँदा ध्वनि मधुरो हुँदै जान्छ।
- माध्यमको घनत्व: उही कम्पनमा बढी घनत्वको माध्यममा ध्वनि बढी तीव्र हुन्छ। चिसो हावा तातो हावाभन्दा बढी घनत्वको हुने भएकाले उही कम्पनले तातो हावामा भन्दा चिसो हावामा अलि बढी तीव्र ध्वनि दिन्छ।
- कम्पन गर्ने वस्तुको क्षेत्रफल: कम्पन गर्ने सतह जति ठुलो हुन्छ, यसले उति धेरै हावा धकेल्छ र ध्वनि उति तीव्र हुन्छ। त्यसैले मन्दिरको ठुलो घन्टी वा ठुलो ढोल सानोभन्दा चर्को बज्छ।
- आवृत्ति: उही एम्प्लिच्युडमा आवृत्ति उच्च भए तीव्रता बढी हुन्छ। त्यसैले उही एम्प्लिच्युडको मोटो ध्वनिभन्दा तिखो, चर्को ध्वनिले बढी ऊर्जा बोक्छ।
ध्वनि प्रदूषण
मानिस र जनावरको स्वास्थ्य तथा वातावरणको गुणस्तरमा हानि गर्ने अनावश्यक वा अति धेरै ध्वनिलाई ध्वनि प्रदूषण (कोलाहल प्रदूषण) भनिन्छ। अप्रिय, अति चर्को वा बाधा पुर्याउने कुनै पनि अनावश्यक ध्वनिलाई कोलाहल भनिन्छ। वातावरणमा हुने कोलाहलले ध्वनि प्रदूषण गराउँछ।
ध्वनि प्रदूषणका कारण
- बजार, भीडभाड भएका सहर तथा धेरै यातायात भएका ठाउँका चर्का र अनावश्यक आवाज, विशेषगरी सवारीका हर्न।
- निर्माणस्थलमा चल्ने ड्रिल, घन, मिक्सर र जेनेरेटर।
- धेरै चर्को गरी बजाइएका टेलिभिजन, रेडियो र सङ्गीत तथा कार्यक्रममा बजाइने लाउडस्पिकर।
- कलकारखाना र वर्कसपमा चल्ने मेसिन।
- बजारमा भीडको होहल्ला र लाउडस्पिकर (माइक) बाट गरिने प्रचारप्रसार।
ध्वनि प्रदूषणका असर
- सुनाइ कमजोर हुँदै जान्छ। धेरै चर्को आवाजले कानको जाली फुटेर बहिरोपन आउन सक्छ।
- रक्तचाप बढ्छ र मुटुको रोग लाग्न सक्छ।
- टाउको दुख्ने, तनाव, निद्रा नलाग्ने र पाचन बिग्रनेजस्ता समस्या देखिन्छन्।
- पढ्न, लेख्न वा अरू कुनै काममा ध्यान दिन गाह्रो हुन्छ। हल्ला हुने विद्यालयका बालबालिका ढिलो सिक्छन्।
- जोडी, खाना तथा एकअर्कालाई भेट्टाउन ध्वनि प्रयोग गर्ने जनावर र चराचुरुङ्गीलाई बाधा पुग्छ।
ध्वनि प्रदूषण घटाउने उपाय
- सडकका दुवैतिर तथा कलकारखाना र औद्योगिक क्षेत्रका वरिपरि वृक्षारोपण गर्नुपर्छ: पात र हाँगाले ध्वनि सोस्छन् र छर्छन्।
- सवारीमा साइलेन्सर जडान गरेर इन्जिन राम्रो अवस्थामा राख्नुपर्छ। बिनाकाम हर्न बजाउनुहुँदैन।
- सङ्गीत र टेलिभिजन बिस्तारै बजाउनुपर्छ। बाजा अभ्यास गर्दा वा सङ्गीत सुन्दा अरूलाई बाधा पुर्याउनुहुँदैन।
- हल्ला गर्ने कारखानालाई घर, विद्यालय र अस्पतालबाट टाढा राख्नुपर्छ तथा कामदारलाई कानको सुरक्षा दिनुपर्छ।
- ध्वनिले गर्ने हानिबारे समुदायमा जनचेतना कार्यक्रम चलाउनुपर्छ।
अभ्यास
7.1 ताप
1. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्
क. अणुहरूको चालद्वारा ताप सर्ने प्रक्रियालाई के भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. तरल र ग्याँसमा ताप मुख्यतया कुन प्रक्रियाबाट सर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. शून्य स्थानमा ताप कसरी सर्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. तलका मध्ये कुनमा ताप विकिरणबाट सरेको छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ङ. पृथ्वीको सतहको औसत तापक्रम कति छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
च. तलका मध्ये कुन यान्त्रिक तरङ्गको उदाहरण हो?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
2. फरक छुट्याउनुहोस्
तापको सुचालक र तापको कुचालक
उत्तर
| तापको सुचालक | तापको कुचालक |
|---|---|
| यसबाट ताप सजिलै सर्छ। | यसबाट ताप मुस्किलले मात्र सर्छ। |
| ताप सञ्चालन क्षमता उच्च हुन्छ। | ताप सञ्चालन क्षमता कम हुन्छ। |
| एउटा भाग तताउँदा छिट्टै सबैतिर तात्छ। | तताएको भागबाट टाढाको भाग चिसै रहन्छ। |
| ताप सर्नुपर्ने ठाउँमा प्रयोग गरिन्छ: भाँडा, कित्ली, इस्त्री। | ताप रोक्नुपर्ने ठाउँमा प्रयोग गरिन्छ: बिँड, लुगा, थर्मस। |
| जस्तै: तामा, आल्मिनियम, फलाम | जस्तै: काठ, प्लास्टिक, ऊन, हावा |
सञ्चालन र संवाहन
उत्तर
| सञ्चालन | संवाहन |
|---|---|
| कण आफ्नै ठाउँमा कम्पन गर्दै छेउको कणलाई ताप दिन्छन्; कण आफैँ एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा सर्दैनन्। | तातिएका कण आफैँ माथि सरेर ताप बोकेर लैजान्छन् र चिसा कण तल झर्छन्। |
| मुख्य रूपमा ठोस पदार्थमा हुन्छ (धातुमा राम्ररी)। | तरल र ग्याँसमा मात्र हुन्छ। |
| कुनै धारा (करेन्ट) बन्दैन। | संवाहन धारा बन्छ। |
| जस्तै: तातो चियामा राखेको धातुको चम्चाको बिँड तात्नु | जस्तै: भाँडामा पानी तताउँदा पूरै पानी तात्नु, समुद्री हावा चल्नु |
यान्त्रिक तरङ्ग र विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग
उत्तर
| यान्त्रिक तरङ्ग | विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग |
|---|---|
| प्रसारण हुन पदार्थरूपी माध्यम (ठोस, तरल वा ग्याँस) चाहिन्छ। | माध्यम चाहिँदैन; शून्य स्थानमा पनि प्रसारण हुन्छ। |
| माध्यमका कणको कम्पनबाट बन्छ। | कम्पन गर्ने विद्युत् र चुम्बकीय क्षेत्रले बनेको हुन्छ। |
| माध्यममा ऊर्जा खर्च हुने भएकाले निश्चित दुरीसम्म मात्र जान्छ। | शून्य स्थानमा ऊर्जा खर्च नहुने भएकाले धेरै टाढासम्म जान सक्छ। |
| अलि ढिलो जान्छ: हावामा ध्वनिको वेग करिब 332 m/s हुन्छ। | शून्य स्थानमा प्रकाशको गति, 3 × 10⁸ m/s ले जान्छ। |
| जस्तै: ध्वनि तरङ्ग, पानीका तरङ्ग | जस्तै: प्रकाश, इन्फ्रारेड, रेडियो तरङ्ग, एक्स-रे |
समुद्री हावा (सी ब्रिज) र जमिनको हावा (ल्यान्ड ब्रिज)
उत्तर
| समुद्री हावा | जमिनको हावा |
|---|---|
| दिउँसो चल्छ। | राति चल्छ। |
| समुद्रबाट जमिनतिर चल्छ। | जमिनबाट समुद्रतिर चल्छ। |
| जमिन समुद्रभन्दा तातो हुने भएकाले जमिनमाथिको हावा उठ्छ (त्यहाँ कम चाप हुन्छ)। | समुद्र जमिनभन्दा तातो हुने भएकाले समुद्रमाथिको हावा उठ्छ (त्यहाँ कम चाप हुन्छ)। |
| किनारमा चिसो हावा ल्याउँछ। | चिसो हावा समुद्रतिर लैजान्छ। |
3. कारण दिनुहोस्
माटाको घर गर्मीमा शीतल र जाडोमा न्यानो हुन्छ।
उत्तर
माटाका बाक्ला भित्ता (र छानो) तापका कुचालक हुन् र तिनले धेरै ताप थाम्छन्। गर्मीमा बाहिरको ताप भित्ता हुँदै सञ्चालन भएर भित्र पस्न धेरै लामो समय लाग्छ। त्यसैले तातो दिउँसोभरि कोठा शीतल रहन्छ। जाडोमा भित्रको न्यानो भित्ता हुँदै बिस्तारै मात्र बाहिर जाने भएकाले कोठा न्यानो रहन्छ।
चिया कप प्रायः पोर्सिलिनको बनाइन्छ।
उत्तर
पोर्सिलिन तापको कुचालक हो। त्यसैले चियाको ताप छिट्टै औँलासम्म पुग्दैन र कप समात्न सजिलो हुन्छ। चियाले पनि बिस्तारै ताप गुमाउने भएकाले चिया धेरै बेर तातो रहन्छ।
गर्मीमा हल्का रङका लुगा लगाइन्छ।
उत्तर
हल्का रङका लुगाले सूर्यको धेरैजसो विकिरण परावर्तन गर्छ र थोरै मात्र सोस्छ। त्यसैले शरीरसम्म कम ताप पुग्छ र शीतल महसुस हुन्छ। गाढा रङका लुगा भने बढी विकिरण सोसेर तात्छन्।
भेन्टिलेटर भित्ताको माथिल्लो भागमा वा ढोकामाथि राखिन्छ।
उत्तर
कोठाको तातो, प्रयोग भइसकेको हावा (हाम्रो सास, शरीर, चुलो र बत्तीबाट आएको) कम घनत्वको हुने भएकाले संवाहनबाट कोठाको माथितिर उठ्छ। यो तातो हावा माथिको भेन्टिलेटरबाट बाहिर निस्कन्छ र ताजा, चिसो हावा तलतिरका ढोका र झ्यालबाट भित्र आउँछ। यसरी कोठाभरि ताजा हावाको संवाहनिक धार चलिरहन्छ।
कृत्रिम हरितगृहको छानो र भित्ता ढाक्न पारदर्शी प्लास्टिक प्रयोग गरिन्छ।
उत्तर
पारदर्शी प्लास्टिकबाट सूर्यको छोटो तरङ्ग लम्बाइको विकिरण (प्रकाश) हरितगृहभित्र छिर्छ। भित्रका माटो र बिरुवा यसलाई सोसेर तात्छन्। तातो माटो र बिरुवाले लामो तरङ्ग लम्बाइको विकिरण फाल्छन्। प्लास्टिकले यसलाई केही मात्र बाहिर जान दिन्छ र तातो हावालाई उडेर जानबाट पनि रोक्छ। त्यसैले ताप भित्रै थुनिन्छ र बिरुवाले चाहिने प्रकाश पनि पाउँछन्।
4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्
तापको प्रसारण भनेको के हो?
उत्तर
ताप ऊर्जा एउटा वस्तु वा ठाउँबाट अर्को वस्तु वा ठाउँमा, सधैँ बढी तातो (उच्च तापक्रम) बाट कम तातो (कम तापक्रम) तिर सर्ने प्रक्रियालाई तापको प्रसारण भनिन्छ। तापको प्रसारण तीन तरिकाले हुन्छ: सञ्चालन, संवाहन र विकिरण।
तापको सञ्चालन भनेको के हो?
उत्तर
ठोस वस्तुमा कणहरू आफ्नो ठाउँ नछोडीकन एउटा कणबाट अर्को कणमा ताप सर्ने क्रियालाई सञ्चालन भनिन्छ। तातिएका कण बढी जोडले कम्पन गर्छन् र यो कम्पन (ताप) छेउका कणलाई दिन्छन्। उदाहरण: तातो चियामा राखेको धातुको चम्चाको बिँड तात्छ।
हावा चल्ने प्रक्रिया वर्णन गर्नुहोस्।
उत्तर
हावा चल्नुको कारण हावामा हुने संवाहन हो। दिउँसो सूर्यले जमिनलाई असमान रूपमा तताउँछ र जमिनले आफूमाथिको हावा तताउँछ। हावा तातेको ठाउँमा हावा फुकेर कम घनत्वको हुन्छ र माथि उठ्छ। यसले गर्दा त्यहाँ कम चापको क्षेत्र बन्छ। त्यसको ठाउँ लिन वरिपरिबाट चिसो, बढी घनत्वको (उच्च चापको) हावा आउँछ। उच्च चापबाट कम चापतिर हुने हावाको यही चाललाई बतास भनिन्छ। समुद्री हावा यसको एउटा उदाहरण हो: दिउँसो चिसो हावा समुद्रबाट तातो जमिनतिर चल्छ।
तापको संवाहन भनेको के हो? दैनिक जीवनमा संवाहनका उपयोग लेख्नुहोस्।
उत्तर
तरल वा ग्याँसमा त्यसका कण आफैँ चलेर ताप सर्ने क्रियालाई संवाहन भनिन्छ। तातिएको भाग कम घनत्वको भएर माथि उठ्छ र चिसो, बढी घनत्वको भाग त्यसको ठाउँ लिन तल झर्छ। यसरी संवाहनिक धार बन्छ।
उपयोग:
- भाँडोमा पानी र अरू तरल संवाहनबाट तात्छन्।
- रुम हिटर, पङ्खा र एयर कन्डिसनरले हावा घुमाएर पूरै कोठा तताउँछन् वा चिस्याउँछन्।
- फ्रिजरले चिसाएको हावा तल झरोस् र तातो हावा त्यसतिर उठोस् भनेर धेरै रेफ्रिजरेटरमा फ्रिजर माथि राखिन्छ।
- सिलिङनजिकको भेन्टिलेटरबाट कोठाको तातो, फोहोर हावा बाहिर निस्कन्छ।
- तातो हावा वरपरको हावाभन्दा कम घनत्वको हुने भएकाले तातो हावाको बेलुन माथि उड्छ।
- प्रकृतिमा संवाहनले गर्दा हावा चल्छ, समुद्री हावा र जमिनको हावा बन्छन् अनि बादल र पानी आउँछन्।
विकिरण भनेको के हो? दैनिक जीवनमा विकिरणका उपयोग लेख्नुहोस्।
उत्तर
कुनै पदार्थरूपी माध्यमबिना विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग (मुख्यतया इन्फ्रारेड) का रूपमा ताप सर्ने क्रियालाई विकिरण भनिन्छ। विकिरण शून्य स्थानमा पनि प्रकाशको गतिमा हुन सक्छ।
उपयोग:
- पृथ्वीले सूर्यबाट विकिरणद्वारा ताप र प्रकाश पाउँछ।
- आगो वा हिटरको छेउमा बस्दा हामी विकिरणबाट ताप ताप्छौँ।
- लुगा, अन्न र माछा घाममा सुकाइन्छ।
- भित्र कालो रङ लगाइएका सोलार वाटर हिटर र सोलार कुकरले सूर्यको विकिरण सोस्छन्।
- रेफ्रिजरेटरको पछाडिको कालो कन्डेन्सरले केही ताप विकिरणबाट फाल्छ।
- हल्का रङका लुगाले कम विकिरण सोस्ने भएकाले गर्मीमा यस्ता लुगा लगाइन्छ।
विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग भन्नाले के बुझिन्छ? कुनै तीनओटा उदाहरण दिनुहोस्।
उत्तर
प्रसारण हुन कुनै पदार्थरूपी माध्यम नचाहिने तरङ्गलाई विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग भनिन्छ। यस्ता तरङ्ग शून्य स्थानमा पनि प्रकाशको गति (3 × 10⁸ m/s) ले जान सक्छन्। विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग कम्पन गर्ने विद्युत् र चुम्बकीय क्षेत्रले बनेको हुन्छ।
उदाहरण (कुनै तीन): प्रकाश, इन्फ्रारेड किरण, रेडियो तरङ्ग, माइक्रोवेभ, अल्ट्राभायलेट किरण, एक्स-रे, गामा रे।
थर्मसको सफा चित्र बनाई यसका विभिन्न भागको नामकरण गर्नुहोस्।
उत्तर
चित्र 7.10 जस्तै बिचबाट काटिएको थर्मसको चित्र बनाइन्छ र यी भागको नाम लेखिन्छ: बिर्को (कप), कुचालक बिर्को (डट्टा), काँचका दोहोरो भित्ता, शून्य स्थान, चाँदी जस्तो टल्किने सतह, तातो तरल, बाहिरी खोल र कुचालक आड।
हरितगृह प्रभाव भनेको के हो? हरितगृह प्रभावको उपयोगिता (महत्त्व) लेख्नुहोस्।
उत्तर
हावामा भएका हरितगृह ग्याँसले (कार्बनडाइअक्साइड, पानीको बाफ, मिथेन, नाइट्रस अक्साइड, CFCs) पृथ्वीले फालेको लामो तरङ्ग लम्बाइको ताप विकिरणलाई सबै अन्तरिक्षमा जान नदिई सोसेर त्यसको एक भाग तल फर्काउँछ। यसरी पृथ्वीको सतह तात्ने प्रक्रियालाई हरितगृह प्रभाव भनिन्छ।
महत्त्व:
- यसले पृथ्वीको औसत तापक्रम करिब 15 °C मा राख्छ। यो नभएको भए पृथ्वीको तापक्रम करिब −18 °C हुन्थ्यो र पृथ्वी जमेको हुन्थ्यो। त्यस्तो अवस्थामा जीवन मुस्किलले सम्भव हुन्थ्यो।
- कृत्रिम हरितगृहमा बेमौसमी तरकारी उमारेर किसानहरूले राम्रो आम्दानी गर्छन्।
- चिसो सहन नसक्ने बिरुवालाई हरितगृहमा जोगाउन सकिन्छ।
- तातो ठाउँका बिरुवा चिसो देशमा पनि उमार्न सकिन्छ।
(हावामा हरितगृह ग्याँस थपिएर हरितगृह प्रभाव धेरै बलियो भएमा विश्वव्यापी उष्णता हुन्छ।)
7.2 प्रकाश
1. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्
क. हरेक दिन अनुहार हेर्न कुन प्रकारको ऐना प्रयोग गरिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. कुन प्रकारको ऐनाले वस्तुको वास्तविक आकृति बनाउन सक्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. कस्तो आकृतिलाई वास्तविक आकृति भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. कन्केभ ऐनालाई कस्तो ऐना पनि भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ङ. कन्केभ ऐनामा वक्रताको केन्द्र हुँदै आएको प्रकाशको किरण:
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
2. फरक लेख्नुहोस्
कन्केभ ऐना र कन्भेक्स ऐना
उत्तर
| कन्केभ ऐना | कन्भेक्स ऐना |
|---|---|
| परावर्तन गर्ने सतह भित्रतिर (खोक्रो) घुमेको हुन्छ। | परावर्तन गर्ने सतह बाहिरतिर उठेको हुन्छ। |
| समानान्तर किरणलाई केन्द्रित गर्छ: केन्द्रीकरण ऐना। | समानान्तर किरणलाई छर्छ: विकेन्द्रित ऐना। |
| केन्द्रीकरण बिन्दु ऐनाको अगाडि पर्छ र वास्तविक हुन्छ। | केन्द्रीकरण बिन्दु ऐनाको पछाडि पर्छ र अवास्तविक हुन्छ। |
| वास्तविक, उल्टो आकृति बनाउँछ; वस्तु धेरै नजिक हुँदा अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा ठुलो आकृति बनाउँछ। | सधैँ अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा सानो आकृति बनाउँछ। |
| टर्च, हेडलाइट, दाह्री काट्ने ऐना र सोलार कुकरमा प्रयोग गरिन्छ। | सवारीका साइड ऐना, सडकका मोड र सडकबत्तीमा प्रयोग गरिन्छ। |
वास्तविक आकृति र अवास्तविक आकृति
उत्तर
| वास्तविक आकृति | अवास्तविक आकृति |
|---|---|
| परावर्तित किरण साँच्चै भेटिने ठाउँमा बन्छ। | परावर्तित किरण भेटिए जस्तो मात्र देखिने ठाउँमा बन्छ। |
| पर्दामा उतार्न सकिन्छ। | पर्दामा उतार्न सकिँदैन। |
| ऐनाको अगाडि बन्छ। | ऐनाको पछाडि बन्छ। |
| सधैँ उल्टो हुन्छ। | सधैँ सुल्टो हुन्छ। |
| कन्केभ ऐनाले बनाउँछ। | समतल र कन्भेक्स ऐनाले (र वस्तु F र P का बिचमा हुँदा कन्केभ ऐनाले) बनाउँछन्। |
3. तलका शब्दावलीको परिभाषा दिनुहोस्
प्रमुख अक्ष
उत्तर
गोलाकार ऐनाको केन्द्र (P) र वक्रताको केन्द्र (C) हुँदै जाने काल्पनिक सिधा रेखालाई प्रमुख अक्ष भनिन्छ।
केन्द्रीकरण बिन्दु
उत्तर
प्रमुख अक्षसँग समानान्तर किरण कन्केभ ऐनाबाट परावर्तन भएपछि भेटिने वा कन्भेक्स ऐनाबाट परावर्तन भएपछि जहाँबाट आए जस्तो देखिने प्रमुख अक्षको बिन्दुलाई केन्द्रीकरण बिन्दु (F) भनिन्छ। यो बिन्दु ऐनाको केन्द्र र वक्रताको केन्द्रको ठिक बिचमा पर्छ।
वक्रताको केन्द्र
उत्तर
गोलाकार ऐना जुन खोक्रो गोलाको भाग हो, त्यस गोलाको केन्द्रलाई वक्रताको केन्द्र भनिन्छ। यसलाई C ले जनाइन्छ।
केन्द्रीकरण दुरी
उत्तर
गोलाकार ऐनाको केन्द्र (P) र केन्द्रीकरण बिन्दु (F) बिचको दुरीलाई केन्द्रीकरण दुरी भनिन्छ। यसलाई f ले जनाइन्छ र यसको SI एकाइ मिटर हो। केन्द्रीकरण दुरी वक्रताको अर्धव्यासको आधा हुन्छ ()।
4. कारण दिनुहोस्
कन्केभ ऐनालाई केन्द्रीकरण ऐना पनि भनिन्छ।
उत्तर
प्रमुख अक्षसँग समानान्तर प्रकाशका किरण कन्केभ ऐनामा पर्दा परावर्तन भएर एउटै बिन्दु, अर्थात् केन्द्रीकरण बिन्दुमा भेटिन्छन् (केन्द्रित हुन्छन्)। किरणलाई एक ठाउँमा ल्याउने भएकाले यसलाई केन्द्रीकरण ऐना भनिन्छ।
कन्केभ ऐनालाई सौर्य चुलोमा प्रयोग गरिन्छ।
उत्तर
कन्केभ ऐना केन्द्रीकरण ऐना हो। सूर्यका किरण लगभग समानान्तर भएर आइपुग्छन् र ऐनाले ती सबैलाई एउटै बिन्दु, अर्थात् आफ्नो केन्द्रीकरण बिन्दुमा परावर्तन गर्छ। घामको ठुलो क्षेत्रफलको ताप त्यहाँ राखिएको भाँडोको सानो क्षेत्रफलमा जम्मा हुने भएकाले भाँडो खाना पकाउन पुग्ने गरी तात्छ।
कन्भेक्स ऐनालाई गाडीको साइड ऐनाका रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
उत्तर
कन्भेक्स ऐनाले सधैँ सुल्टो र वस्तुभन्दा सानो आकृति बनाउँछ। आकृति सानो हुने भएकाले पछाडिको सडकको लामो भाग र धेरै सवारीसहितको फराकिलो दृश्य सानो ऐनामा अटाउँछ। आकृति सुल्टो हुने भएकाले चालकहरूले पछाडिका सवारी सुल्टै देख्छन्।
कन्भेक्स ऐना र समतल ऐनाले वास्तविक आकृति बनाउन सक्दैनन्।
उत्तर
परावर्तित किरण साँच्चै भेटिने ठाउँमा मात्र वास्तविक आकृति बन्छ। कन्भेक्स ऐनाले किरणलाई छर्छ (विकेन्द्रित गर्छ)। समतल ऐनाबाट परावर्तन भएका किरण पनि वस्तुबाट आए जस्तै फैलिँदै जान्छन्। दुवैमा परावर्तित किरण ऐनाको अगाडि कहिल्यै भेटिँदैनन्। ती ऐनाको पछाडि, जहाँ प्रकाश जाँदैन, भेटिए जस्तो मात्र देखिन्छन्। त्यसैले दुवैले सधैँ पर्दामा उतार्न नसकिने अवास्तविक आकृति बनाउँछन्।
5. तलका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्
प्रकाशको परावर्तन भनेको के हो?
उत्तर
कुनै सतहमा परेपछि प्रकाश सोही माध्यममा फर्केर आउने क्रियालाई प्रकाशको परावर्तन भनिन्छ। ऐनाजस्तो चिल्लो, टल्काइएको सतहले नियमित परावर्तन गरेर आकृति बनाउँछ भने खस्रो सतहले प्रकाशलाई सबैतिर छर्छ।
कस्तो ऐनालाई गोलाकार ऐना भनिन्छ?
उत्तर
परावर्तन गर्ने सतह खोक्रो गोलाको एउटा भाग भएको ऐनालाई गोलाकार ऐना भनिन्छ। गोलाकार ऐना दुई किसिमका हुन्छन्: भित्री (खोक्रो) पट्टिबाट परावर्तन गर्ने कन्केभ ऐना र बाहिरी (उठेको) पट्टिबाट परावर्तन गर्ने कन्भेक्स ऐना।
कन्केभ ऐनाबाट बन्ने आकृति कुन कुन कुरामा भर पर्छ, लेख्नुहोस्।
उत्तर
आकृति वस्तु कहाँ छ भन्नेमा भर पर्छ, अर्थात् ऐनाको केन्द्रीकरण दुरीको तुलनामा ऐनाबाट वस्तुको दुरीमा (वस्तु अनन्तमा, C भन्दा पर, C मा, C र F का बिचमा, F मा वा F र P का बिचमा छ)। आकृति कहाँ बन्छ, वास्तविक हुन्छ कि अवास्तविक, सुल्टो हुन्छ कि उल्टो अनि वस्तुको तुलनामा कति ठुलो हुन्छ भन्ने कुरा वस्तुको स्थानबाटै तय हुन्छ।
दाह्री काट्दा र मेकअप गर्दा कुन ऐना प्रयोग गर्दा उपयुक्त हुन्छ, किन?
उत्तर
कन्केभ ऐना। अनुहार यसको नजिक, केन्द्रीकरण बिन्दुभन्दा नजिक (F र P का बिचमा) राख्दा यसले अवास्तविक, सुल्टो र वस्तुभन्दा ठुलो आकृति बनाउँछ। त्यसैले अनुहार ठुलो र सुल्टो देखिन्छ र साना कुरा पनि सजिलै देखिन्छन्।
सडकका बत्तीमा कन्भेक्स ऐना नै प्रयोग गर्नुको कारण के होला?
उत्तर
कन्भेक्स ऐना विकेन्द्रित ऐना हो। बल्बको पछाडि राख्दा यसले परावर्तन भएको प्रकाशलाई साँघुरो किरणपुञ्जमा पठाउनुको सट्टा सडकको फराकिलो भागमा छर्छ।
तलका स्थानमा वस्तु राख्दा कन्केभ ऐनाले कस्तो आकृति बनाउँछ, किरण रेखाचित्रसहित देखाउनुहोस्:
- i.C भन्दा पर
- ii.अनन्तमा
- iii.C र F का बिचमा
उत्तर
(i) C भन्दा पर: आकृति F र C का बिचमा बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र वस्तुभन्दा सानो हुन्छ।
(ii) अनन्तमा: समानान्तर किरण F मा भेटिन्छन्। आकृति वास्तविक, उल्टो र असाध्यै सानो (थोप्लो) हुन्छ।
(iii) C र F का बिचमा: आकृति C भन्दा पर बन्छ। यो वास्तविक, उल्टो र वस्तुभन्दा ठुलो हुन्छ।
हरेक चित्रमा तीनमध्ये कम्तीमा दुईओटा किरण कोर्नुपर्छ: समानान्तर आएर F हुँदै जाने, C हुँदै गएर फर्कने र F हुँदै आएर समानान्तर जाने।
7.3 ध्वनि
1. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्
क. कति समयमा उत्पन्न हुने तरङ्गको सङ्ख्यालाई आवृत्ति भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ख. अडिबल ध्वनि भन्नाले कति आवृत्ति भएको ध्वनि बुझिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ग. सुन्न सकिने सबैभन्दा मधुरो ध्वनिदेखि सुनाइमा पीडाको सीमासम्म मानिसको कानले लगभग कति दायराको ध्वनिको स्तर थाम्न सक्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
घ. एम्प्लिच्युड बढी हुँदा ध्वनिको तीव्रता के हुन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
ङ. कति डेसिबलसम्मको ध्वनि पनि सुन्न नसक्ने अवस्थालाई बहिरा भनिन्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
च. कुन जनावरले अल्ट्रासाउन्ड निकाल्न र सुन्न सक्छ?
किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।
2. फरक छुट्याउनुहोस्
तरङ्ग लम्बाइ र एम्प्लिच्युड
उत्तर
| तरङ्ग लम्बाइ | एम्प्लिच्युड |
|---|---|
| तरङ्गका दुई छेउछाउका कम्प्रेसन (वा क्रेस्ट) बिचको दुरी। | कण आफ्नो मध्य स्थानबाट बढीमा जति टाढा सर्छ, त्यो दुरी। |
| तरङ्ग जाने दिशामा नापिन्छ। | कण चल्ने दिशामा नापिन्छ। |
| स्वरको तिखोपनसँग सम्बन्धित छ: उही वेगमा छोटो तरङ्ग लम्बाइ भनेको उच्च आवृत्ति हो। | ध्वनि कति चर्को हुन्छ भन्ने यसैमा भर पर्छ। |
| λ ले जनाइन्छ; एकाइ मिटर (m)। | A ले जनाइन्छ; एकाइ मिटर (m)। |
इन्फ्रा ध्वनि र अडिबल ध्वनि
उत्तर
| इन्फ्रा ध्वनि | अडिबल ध्वनि |
|---|---|
| आवृत्ति 20 Hz भन्दा कम हुन्छ। | आवृत्ति 20 Hz देखि 20 kHz सम्म हुन्छ। |
| मानिसले सुन्न सक्दैन (बलियो इन्फ्रा ध्वनि अनुभव गर्न सकिन्छ)। | मानिसले सुन्न सक्छ। |
| भूकम्प, ज्वालामुखी, हात्ती र ह्वेलबाट निस्कन्छ। | मानिसको बोली, सङ्गीत, चरा र सवारीबाट निस्कन्छ। |
इन्फ्रा ध्वनि र अल्ट्रासाउन्ड
उत्तर
| इन्फ्रा ध्वनि | अल्ट्रासाउन्ड |
|---|---|
| आवृत्ति 20 Hz भन्दा कम हुन्छ। | आवृत्ति 20 kHz भन्दा बढी हुन्छ। |
| तरङ्ग लम्बाइ धेरै लामो हुन्छ। | तरङ्ग लम्बाइ धेरै छोटो हुन्छ। |
| हात्ती र ह्वेलले सुन्छन्। | चमेरो, डल्फिन र कुकुरले सुन्छन्। |
| भूकम्प र ज्वालामुखीबाट निस्कन्छ। | चमेरो, डल्फिन तथा USG र सोनारका मेसिनबाट निस्कन्छ। |
| भूकम्प र टाढाका विस्फोट पत्ता लगाउन प्रयोग गरिन्छ। | अल्ट्रासोनोग्राफी, सोनार र औजार सफा गर्न प्रयोग गरिन्छ। |
3. तलका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्
ध्वनिको आवृत्ति वा तरङ्ग लम्बाइमा परिवर्तन हुँदैमा ध्वनिको वेगमा असर पर्दैन, किन?
उत्तर
ध्वनिको वेग ध्वनिमा होइन, ध्वनि जाने माध्यममा (र त्यसको तापक्रममा) मात्र भर पर्छ। कुनै माध्यममा स्थिर हुन्छ। त्यसैले आवृत्ति बढ्दा तरङ्ग लम्बाइ उही अनुपातमा घट्छ (र आवृत्ति घट्दा बढ्छ) र तिनको गुणनफल, अर्थात् वेग उही रहन्छ।
मानिसले सुन्न सक्ने ध्वनि तरङ्गको आवृत्ति कति हुन्छ, लेख्नुहोस्।
उत्तर
करिब 20 Hz देखि 20,000 Hz (20 kHz) सम्म। यस्तो ध्वनिलाई अडिबल ध्वनि भनिन्छ।
तरङ्ग लम्बाइ, आवृत्ति र वेगबिचको सम्बन्ध देखाउनुहोस्।
उत्तर
वेग = आवृत्ति × तरङ्ग लम्बाइ, , जहाँ v m/s मा, f Hz मा र λ m मा हुन्छ। एक सेकेन्डमा λ लामा f ओटा तरङ्ग पार हुने भएकाले तरङ्ग हरेक सेकेन्ड f λ मिटर जान्छ।
ध्वनि तरङ्गको सफा चित्र कोर्नुहोस्।
उत्तर
चित्र 7.23 मा जस्तै हावाका कम्प्रेसन र रेयरफेक्सन कोरिन्छन्। तिनको मुनि तरङ्गलाई ग्राफका रूपमा कोरेर तरङ्ग लम्बाइ (दुई क्रेस्ट वा दुई कम्प्रेसनबिच), एम्प्लिच्युड, एउटा क्रेस्ट र एउटा ट्रफको नाम लेखिन्छ।
अल्ट्रासोनिक तरङ्ग केलाई भनिन्छ? यस्तो ध्वनि सुन्न र निकाल्न सक्ने दुई जनावरको नाम लेख्नुहोस्।
उत्तर
मानिसले सुन्न नसक्ने, 20 kHz भन्दा बढी आवृत्ति भएको ध्वनि तरङ्गलाई अल्ट्रासोनिक तरङ्ग (अल्ट्रासाउन्ड) भनिन्छ।
जनावर: चमेरो र डल्फिन (मुसा र केही किरा पनि)।
अल्ट्रासाउन्डका तीनओटा उपयोगिता लेख्नुहोस्।
उत्तर
- अल्ट्रासोनोग्राफी (USG) मा गर्भमा हुर्किँदै गरेको बच्चा हेर्न तथा भित्री अङ्गका पत्थरी, ट्युमर र रोग पत्ता लगाउन।
- सोनारमा समुद्रको गहिराइ पत्ता लगाउन तथा माछाका बथान, डुबेका जहाज र पनडुब्बी खोज्न।
- चिकित्साका औजार र गहना सफा गर्न र ब्याक्टेरिया मार्न अनि नचिरीकन मिर्गौलाको पत्थरी फुटाउन र केही ट्युमर नष्ट गर्न।
ध्वनि स्रोतबाट सुन्ने व्यक्तिको दुरी टाढा हुँदै जाँदा ध्वनि मलिनो सुनिँदै जान्छ, किन?
उत्तर
दुरी बढ्दै जाँदा ध्वनिको तीव्रता घट्छ। ध्वनि बाहिरतिर जाँदा यसको ऊर्जा झन् झन् ठुलो क्षेत्रफलमा फैलिन्छ। त्यसैले हरेक वर्ग मिटरबाट थोरै ऊर्जा मात्र पार हुन्छ। बाटोमा केही ऊर्जा हावाले सोस्छ र केही परावर्तन हुन्छ। यसरी टाढाको सुन्ने व्यक्तिको कानसम्म कम ध्वनि ऊर्जा पुग्ने भएकाले ध्वनि मधुरो सुनिन्छ।
ध्वनि प्रदूषणबाट पर्ने दुईओटा असर र रोकथाम गर्ने दुईओटा उपाय लेख्नुहोस्।
उत्तर
असर: (कुनै दुई) सुनाइ कमजोर हुन्छ र बहिरोपन आउन सक्छ; रक्तचाप बढ्छ; टाउको दुख्ने, तनाव र निद्रा नलाग्ने समस्या हुन्छ; ध्यान दिन गाह्रो हुन्छ।
रोकथामका उपाय: (कुनै दुई) सडक र कारखानाका वरिपरि वृक्षारोपण गर्ने; सवारीमा साइलेन्सर जडान गर्ने र अनावश्यक हर्न नबजाउने; टिभी, रेडियो र लाउडस्पिकरको आवाज कम राख्ने; जनचेतना कार्यक्रम चलाउने।
4. तलका गणितीय समस्या हल गर्नुहोस्
यदि हावामा ध्वनिको वेग 332 m/s छ र ध्वनिको आवृत्ति 10 Hz छ भने उक्त ध्वनिको तरङ्ग लम्बाइ कति हुन्छ?
उत्तर
v = 332 m/s, f = 10 Hz, λ = ?
तरङ्ग लम्बाइ 33.2 m हुन्छ। (10 Hz को ध्वनि इन्फ्रा ध्वनि हो: यसलाई कसैले सुन्न सक्दैन।)
15 Hz आवृत्ति भएको ध्वनिको तरङ्ग लम्बाइ 22 m छ भने उक्त ध्वनि तरङ्गको वेग कति हुन्छ?
उत्तर
λ = 22 m, f = 15 Hz, v = ?
वेग 330 m/s हुन्छ।
यदि हावामा ध्वनिको वेग 332 m/s छ भने मानिसको कानले सुन्न सकिने ध्वनि तरङ्गको सबैभन्दा छोटो र सबैभन्दा लामो तरङ्ग लम्बाइ कति कति हुन्छ?
सङ्केत
मानिसले 20 Hz देखि 20,000 Hz सम्म सुन्छ। सबैभन्दा उच्च आवृत्तिको तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा छोटो हुन्छ।
उत्तर
सबैभन्दा छोटो तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा उच्च आवृत्ति, 20,000 Hz बाट:
(1.66 cm)
सबैभन्दा लामो तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा कम आवृत्ति, 20 Hz बाट:
त्यसैले मानिसले 0.0166 m देखि 16.6 m सम्म तरङ्ग लम्बाइ भएका ध्वनि तरङ्ग सुन्छ।
2 × 10⁻⁵ W/m² तीव्रताको ध्वनि 6 m² क्षेत्रफलमा फैलिन्छ भने ध्वनिको सामर्थ्य र 1 सेकेन्डमा त्यस क्षेत्रफलबाट यसले बोक्ने ऊर्जा निकाल्नुहोस्।
उत्तर
I = 2 × 10⁻⁵ W/m², A = 6 m²
बाट,
शक्ति भनेको प्रति सेकेन्ड ऊर्जा हो। त्यसैले 1 सेकेन्डमा ध्वनिले त्यस क्षेत्रफलबाट 1.2 × 10⁻⁴ J ऊर्जा बोक्छ।
कार्यपत्र: दैनिक जीवनमा ऊर्जा: ताप (PDF, 4 पृष्ठ)
कार्यपत्र: दैनिक जीवनमा ऊर्जा: प्रकाश र ध्वनि (PDF, 4 पृष्ठ)
पुस्तकका सबै प्रश्नको अभ्यास गर्नुहोस्; नमिलेका प्रश्न छुट्टै देखिन्छन् →
