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लेंस सूत्र, आवर्धन और लेंस की क्षमता

आज क्या सीखेंगे

लेंस सूत्र से सवाल हल करना और क्षमता निकालना।

📖 उदाहरण से समझें (Learn with an Example)
चश्मा बनाने वाला फोकस दूरी नहीं बताता, क्षमता बताता है—जैसे +2.0 D या −2.5 D।
यह संख्या असल में फोकस दूरी का ही दूसरा रूप है, और इसी से चश्मे का प्रकार भी पता चल जाता है।
🧠 समझिए (Understand)
लेंस सूत्र 1/v − 1/u = 1/f बिंब-दूरी, प्रतिबिंब-दूरी तथा फोकस दूरी में संबंध दर्शाता है। ध्यान रखिए कि दर्पण सूत्र से इसका अंतर घटाव के चिह्न का है।
लेंस के लिए आवर्धन m = h′/h = v/u होता है; यहाँ दर्पण की तरह ऋण चिह्न नहीं लगता।
चिह्न परिपाटी वही है—बिंब बाईं ओर, इसलिए u ऋणात्मक; उत्तल लेंस की फोकस दूरी धनात्मक और अवतल लेंस की ऋणात्मक।
किसी लेंस की क्षमता (Power, P) उसकी फोकस दूरी का व्युत्क्रम होती है, यानी P = 1/f, जहाँ f मीटर में लिया जाता है।
क्षमता का SI मात्रक डाइऑप्टर (D) है। 1 डाइऑप्टर उस लेंस की क्षमता है जिसकी फोकस दूरी 1 मीटर हो।
उत्तल लेंस की क्षमता धनात्मक और अवतल लेंस की ऋणात्मक होती है, इसलिए +2.0 D का अर्थ उत्तल लेंस और −2.5 D का अर्थ अवतल लेंस है।
संपर्क में रखे अनेक लेंसों की कुल क्षमता उनकी अलग-अलग क्षमताओं का बीजगणितीय योग होती है, यानी P = P₁ + P₂ + P₃ + …
सूत्र (Formula)
1/v − 1/u = 1/f; m = v/u; P = 1/f (डाइऑप्टर)
✍️ कैसे करें (How to solve)
  1. पहले u और f चिह्न सहित लिखिए।
  2. फिर लेंस सूत्र में रखकर v निकालिए।
  3. क्षमता पूछी हो तो f को मीटर में बदलकर उसका व्युत्क्रम लीजिए।
उदाहरण 1 (Example 1) — लेंस सूत्र से प्रतिबिंब
5 cm लंबा कोई बिंब 10 cm फोकस दूरी के अभिसारी लेंस से 25 cm दूरी पर रखा है। प्रतिबिंब की स्थिति, साइज़ तथा प्रकृति ज्ञात कीजिए।
दिया है: h = +5 cm, u = −25 cm, f = +10 cm, क्योंकि अभिसारी यानी उत्तल लेंस की फोकस दूरी धनात्मक होती है।
लेंस सूत्र: 1/v − 1/u = 1/f, इसलिए 1/v = 1/f + 1/u = 1/10 + 1/(−25)।
1/v = 1/10 − 1/25 = (5 − 2)/50 = 3/50, इसलिए v = 50/3 ≈ +16.7 cm।
v धनात्मक है, यानी प्रतिबिंब लेंस के दूसरी ओर 16.7 cm दूर बनेगा और वास्तविक होगा।
आवर्धन: m = v/u = 16.7/(−25) = −0.67, इसलिए h′ = m × h = −0.67 × 5 = −3.3 cm।
प्रतिबिंब लेंस से लगभग 16.7 cm दूर, वास्तविक, उलटा और लगभग 3.3 cm लंबा बनेगा, यानी बिंब से छोटा।
उदाहरण 2 (Example 2) — क्षमता से फोकस दूरी
उस लेंस की फोकस दूरी ज्ञात कीजिए जिसकी क्षमता −2.0 D है। यह किस प्रकार का लेंस है?
क्षमता का सूत्र है P = 1/f, जहाँ f मीटर में होती है।
इसे पलटने पर f = 1/P = 1/(−2.0) = −0.5 m।
फोकस दूरी ऋणात्मक आई है, और ऋणात्मक फोकस दूरी अवतल लेंस की होती है।
लेंस की फोकस दूरी −0.5 m यानी −50 cm है और यह एक अवतल अर्थात अपसारी लेंस है।
⚠️ आम ग़लती (Common mistake)
लेंस सूत्र में भी 1/v + 1/u = 1/f लिख देना। ❌
लेंस के लिए सूत्र 1/v − 1/u = 1/f है; जोड़ वाला सूत्र दर्पण का है।
लेंस में घटाव और दर्पण में जोड़।

खुद जाँचें — 3 छोटे सवाल

पहले विकल्प चुनें। फिर उत्तर और उसका कारण देखें। यह समझ की जाँच है।

सवाल 1

लेंस की क्षमता का SI मात्रक क्या है?

सवाल 2

लेंस सूत्र कौन-सा है?

सवाल 3

+2.0 D क्षमता वाला लेंस कैसा है?
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