Electromagnetic Waves MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Electromagnetic Waves - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:
किसी पृष्ठ पर विद्युत चुम्बकीय तरंग द्वारा लगाया गया दाब निम्न सूत्र से परिकलित किया जा सकता है:

दाब (P) = ऊर्जा / (क्षेत्रफल × समय)

हमें दिया गया है:

• ऊर्जा = E
• क्षेत्रफल = A
• समय = t
• प्रकाश की चाल = c

चूँकि तरंग पूर्णतः परावर्तित होती है, इसलिए दाब अपरावर्तित तरंग के दाब का दोगुना होता है।

इसलिए, पृष्ठ पर लगाए गए औसत दाब का सूत्र है:

P = 2E / (A × c)

सही उत्तर: 2E / (A × c) है। 

संप्रत्यय:

अपवर्तक सतह पर प्रकाश का व्यवहार: जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरता है, तो इसकी गति और तरंगदैर्ध्य बदल जाती है, लेकिन इसकी आवृत्ति स्थिर रहती है।

• गति, तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति का संबंध:
• सूत्र: c = fλ
  • c = प्रकाश की गति
  • f = प्रकाश की आवृत्ति
  • λ = प्रकाश की तरंगदैर्ध्य
• अपवर्तनांक और तरंगदैर्ध्य परिवर्तन:
• n = c_वायु / c_काँच = λ_वायु / λ_काँच
  • n = वायु के सापेक्ष काँच का अपवर्तनांक
  • c_वायु = वायु में प्रकाश की गति
  • c_काँच = काँच में प्रकाश की गति

परिकलन:

दिया गया है,

वायु में तरंगदैर्ध्य: λ_वायु = 480 nm

काँच का अपवर्तनांक: n = 1.5

⇒ काँच में तरंगदैर्ध्य:

λ_काँच = λ_वायु / n

⇒ λ_काँच = 480 nm / 1.5

⇒ λ_काँच = 320 nm

⇒ चूँकि आवृत्ति माध्यमों में स्थिर रहती है:

f_{आपतित} / f_{अपवर्तित} = 1 / 1

∴ आपतित और अपवर्तित प्रकाश की आवृत्ति का अनुपात 1:1 है।

व्याख्या:

विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत ऊर्जा घनत्व का औसत मान निम्न द्वारा दिया जाता है:

U = (1/4) ε₀ E₀²

यह सूत्र विद्युत ऊर्जा घनत्व के औसत मान को दर्शाता है, जहाँ:

ε₀ मुक्त स्थान की विद्युतशीलता है।

E₀ विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत क्षेत्र की शिखर तीव्रता है।

सही उत्तर विकल्प 4: (1/4) ε₀ E₀² है।

संप्रत्यय:

• विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा घनत्व:
• विद्युत चुंबकीय तरंग का कुल ऊर्जा घनत्व विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के ऊर्जा घनत्वों के योग के बराबर होता है।
  • U = U_E + U_B, जहाँ:
    • U_E: विद्युत ऊर्जा घनत्व
    • U_B: चुंबकीय ऊर्जा घनत्व
• एक विद्युत चुंबकीय तरंग के लिए, विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा घनत्व समान होते हैं:
  • U_E = U_B = (1/2)ε₀E₀² = (B₀²) / (2μ₀)
• औसत विद्युत ऊर्जा घनत्व का कुल ऊर्जा घनत्व से अनुपात है:
  • U_E / U = 1/2

गणना:

हमारे पास है:

U_E / U = U_E / (U_E + U_B) = U_E / (2U_E) = 1/2

∴ औसत विद्युत ऊर्जा घनत्व का कुल ऊर्जा घनत्व से अनुपात 1/2 है।

अवधारणा:

पृथ्वी के समताप मंडल में ओजोन परत सूर्य से आने वाले हानिकारक पराबैंगनी (UV) विकिरण को अवशोषित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह अवशोषण प्रक्रिया पृथ्वी पर जीवित जीवों को संभावित क्षति से बचाती है। ओजोन परत कुछ प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण जैसे कि एक्स-किरणों को भी अवशोषित करती है।

गणना:

हम जानते हैं कि ओजोन परत पराबैंगनी (UV) किरणों को अवशोषित करती है, जो जीवित जीवों के लिए हानिकारक हैं। इसके अतिरिक्त, यह कुछ हद तक एक्स-किरणों को भी अवशोषित करती है।

⇒ ओजोन परत एक्स-किरणें और पराबैंगनी किरणें अवशोषित करती है।

∴ सही उत्तर विकल्प 4 है।

सही उत्तर माइक्रोवेव है।Key Points

• दी गई विद्युत चुम्बकीय तरंगों में उच्चतम​ तरंग दैर्ध्य वाला विकल्प माइक्रोवेव है।
• माइक्रोवेव की तरंग दैर्ध्य 1 मिलीमीटर से 1 मीटर तक होती है।
• माइक्रोवेव एक सीधी रेखा में चलते हैं।
• विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के भीतर, माइक्रोवेव की आवृत्ति नियमित रेडियो तरंगों की तुलना में उच्चतम और अवरक्त प्रकाश की तुलना में न्यूनतम होती है।
• वे अपने हीटिंग फ़ंक्शन के कारण रडार, संचार, रेडियो खगोल विज्ञान, रिमोट सेंसिंग और निश्चित रूप से खाना पकाने में कार्यरत हैं।

Additional Information

• अवरक्त तरंगों की तरंग दैर्ध्य 700 नैनोमीटर से 1 मिलीमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर हीटिंग और संचार अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• पराबैंगनी तरंगों की तरंगदैर्घ्य 10 नैनोमीटर से लेकर 400 नैनोमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर नसबंदी और जांच अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य 0.01 नैनोमीटर से लेकर 10 नैनोमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर चिकित्सा इमेजिंग और सामग्री विश्लेषण अनुप्रयोगों में किया जाता है।

गणना:
किसी पृष्ठ पर विद्युत चुम्बकीय तरंग द्वारा लगाया गया दाब निम्न सूत्र से परिकलित किया जा सकता है:

दाब (P) = ऊर्जा / (क्षेत्रफल × समय)

हमें दिया गया है:

• ऊर्जा = E
• क्षेत्रफल = A
• समय = t
• प्रकाश की चाल = c

चूँकि तरंग पूर्णतः परावर्तित होती है, इसलिए दाब अपरावर्तित तरंग के दाब का दोगुना होता है।

इसलिए, पृष्ठ पर लगाए गए औसत दाब का सूत्र है:

P = 2E / (A × c)

सही उत्तर: 2E / (A × c) है। 

अवधारणा:

एक विद्युतचुंबकीय तरंग में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के और संचरण की दिशा के लंबवत होते हैं। एक समतलीय विद्युतचुंबकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के आयामों के बीच संबंध निम्न द्वारा दिया गया है:

c = E/B

जहाँ:

• E विद्युत क्षेत्र का आयाम है,
• B चुंबकीय क्षेत्र का आयाम है, और
• c प्रकाश की चाल (लगभग 3 x 10⁸ m/s) है। 

दिए गए चुंबकीय क्षेत्र के व्यंजक से:

B = 2 x 10^-8 sin(0.5 x 10³ x + 1.5 x 10¹¹ t) T

हम चुंबकीय क्षेत्र, B₀ = 2 x 10^-8 T का आयाम पहचान सकते हैं।

अब, सूत्र c = E/B का उपयोग करके, हम विद्युत क्षेत्र का आयाम ज्ञात कर सकते हैं:

E = c x B

E = (3 x 10⁸ m/s) x (2 x 10^-8 T)

E = 6 V/m

विद्युत क्षेत्र की दिशा x-अक्ष के अनुदिश है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र y-अक्ष के अनुदिश है, और तरंग z-अक्ष (दोनों के लंबवत) के अनुदिश गतिमान है। इस प्रकार, विद्युत क्षेत्र x-अक्ष के अनुदिश है।

∴ सही उत्तर विकल्प 1: x-अक्ष के अनुदिश 6 V/m है।

संप्रत्यय:

अपवर्तक सतह पर प्रकाश का व्यवहार: जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरता है, तो इसकी गति और तरंगदैर्ध्य बदल जाती है, लेकिन इसकी आवृत्ति स्थिर रहती है।

• गति, तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति का संबंध:
• सूत्र: c = fλ
  • c = प्रकाश की गति
  • f = प्रकाश की आवृत्ति
  • λ = प्रकाश की तरंगदैर्ध्य
• अपवर्तनांक और तरंगदैर्ध्य परिवर्तन:
• n = c_वायु / c_काँच = λ_वायु / λ_काँच
  • n = वायु के सापेक्ष काँच का अपवर्तनांक
  • c_वायु = वायु में प्रकाश की गति
  • c_काँच = काँच में प्रकाश की गति

परिकलन:

दिया गया है,

वायु में तरंगदैर्ध्य: λ_वायु = 480 nm

काँच का अपवर्तनांक: n = 1.5

⇒ काँच में तरंगदैर्ध्य:

λ_काँच = λ_वायु / n

⇒ λ_काँच = 480 nm / 1.5

⇒ λ_काँच = 320 nm

⇒ चूँकि आवृत्ति माध्यमों में स्थिर रहती है:

f_{आपतित} / f_{अपवर्तित} = 1 / 1

∴ आपतित और अपवर्तित प्रकाश की आवृत्ति का अनुपात 1:1 है।

सिद्धांत:

निर्वात में गतिमान विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत क्षेत्र E_o और चुंबकीय क्षेत्र B_o के बीच संबंध मैक्सवेल के समीकरणों से प्राप्त समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है।

गणना:

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंग के लिए, तरंग की चाल c, E_o और B_o से संबंधित है, जैसा कि

\(c = \frac{E_o}{B_o}\)

इसके अलावा c = \(\frac{ω}{k}\)

⇒ \(\frac{ω}{k} = \frac{E_o}{B_o}\)

⇒ kE_o = ωB_o

∴ E0 और B0 के बीच सही संबंध kEo = ωBo है।

सही उत्तर माइक्रोवेव है।Key Points

• दी गई विद्युत चुम्बकीय तरंगों में उच्चतम​ तरंग दैर्ध्य वाला विकल्प माइक्रोवेव है।
• माइक्रोवेव की तरंग दैर्ध्य 1 मिलीमीटर से 1 मीटर तक होती है।
• माइक्रोवेव एक सीधी रेखा में चलते हैं।
• विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के भीतर, माइक्रोवेव की आवृत्ति नियमित रेडियो तरंगों की तुलना में उच्चतम और अवरक्त प्रकाश की तुलना में न्यूनतम होती है।
• वे अपने हीटिंग फ़ंक्शन के कारण रडार, संचार, रेडियो खगोल विज्ञान, रिमोट सेंसिंग और निश्चित रूप से खाना पकाने में कार्यरत हैं।

Additional Information

• अवरक्त तरंगों की तरंग दैर्ध्य 700 नैनोमीटर से 1 मिलीमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर हीटिंग और संचार अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• पराबैंगनी तरंगों की तरंगदैर्घ्य 10 नैनोमीटर से लेकर 400 नैनोमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर नसबंदी और जांच अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य 0.01 नैनोमीटर से लेकर 10 नैनोमीटर तक होती है।
  • इनका उपयोग आमतौर पर चिकित्सा इमेजिंग और सामग्री विश्लेषण अनुप्रयोगों में किया जाता है।

अवधारणा:

इस प्रश्न में उपयोग की जाने वाली अवधारणा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मामले में ऊर्जा, संवेग और प्रकाश की चाल के बीच संबंध है।

जब विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जैसे प्रकाश) किसी सतह द्वारा अवशोषित होता है, तो सतह पर दिया गया संवेग प्रकाश के लिए ऊर्जा और संवेग के बीच संबंध का उपयोग करके गणना किया जा सकता है।

प्रकाश के लिए ऊर्जा E और संवेग P को जोड़ने का सूत्र है

\(p = \frac{E}{c}\)

गणना:

दिया गया है

E = 6.48 × 105

c = 3 × 10⁸

\(\mathrm{p}=\frac{\mathrm{E}}{\mathrm{C}}=\frac{6.48 × 10^5}{3 × 10^8}=2.16 × 10^{-3}\)

∴ सतह पर दिया गया कुल संवेग 2.16 × 10-3 kg m/s है।

संकल्पना:

अनंतत: लंबे तार से 'r' दूरी पर चुंबकीय क्षेत्र

\(B =\frac{\mu_0}{4 \pi}\frac{2I}{r}\) (जहाँ I धारा है)

जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है, तार के दाईं ओर B की दिशा अंदर की ओर (⊗) है और तार के बाईं ओर B की दिशा बाहर की ओर (⊙) है।

व्याख्या:

मान लीजिए P वह बिंदु है, जहाँ चुंबकीय क्षेत्र शून्य हो जाता है (जैसा कि दर्शाया गया है।)

तारों A, B और C से दूरी (d-x), x और (d+x) हैं।

अतः A, B और C के कारण चुंबकीय क्षेत्र

\(\begin{aligned} & ⇒B_A = \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{(d-x)} ⊗ \\ & ⇒B_B = \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{x} ⊙ \\ & ⇒B_C = \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{(d+x)}⊙ \\ \end{aligned}\)

∴ P पर कुल चुंबकीय क्षेत्र

\(\begin{aligned} &⇒ B_P = B_A + B_B+B_C \\ &⇒ B_P = \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{(d-x)} ⊗ + \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{x} ⊙ + \frac{\mu_0}{4 \pi} \frac{2I}{(d+x)}⊙ \\ & ⇒ B_P = \frac{2I\mu_0}{4 \pi} \left[ -\frac{1}{d-x} + \frac{1}{x}+ \frac{1}{d+x} \right] \\ & ⇒ B_P =\frac{2I\mu_0}{4 \pi} \left[ \frac{d^2 - 3x^2}{x(d-x)(d+x)} \right] \\ \end{aligned} \)

प्रश्न के अनुसार,

⇒ B_P = 0 (चुंबकीय क्षेत्र गायब हो जाता है।)

\(\begin{aligned} & ⇒ \frac{2I\mu_0}{4 \pi} \left[ \frac{d^2 - 3x^2}{x(d-x)(d+x)} \right] = 0 \\ &∴ d^2 - 3x^2 = 0 \\ & x = \frac{d}{\sqrt{3}} \\ \end{aligned} \)

P की तरह ​​\( x = -\frac{d}{\sqrt{3}}\) पर एक समरूप बिंदु हो सकता है, जहाँ चुंबकीय क्षेत्र भी विलुप्त हो जाता है।

इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र \( x = \pm \frac{d}{\sqrt{3}}\) पर विलुप्त हो जाता है। 

अतः सही उत्तर विकल्प 4 है।