Textbook - The Human Eye and the Colourful World Questions in Gujarati

(N/A) આંખની સમાવેશ ક્ષમતા એટલે માનવ આંખની તેના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈને બદલીને અલગ-અલગ અંતરે રહેલી વસ્તુઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની ક્ષમતા.
જ્યારે સિલિયરી સ્નાયુઓ શિથિલ હોય છે,ત્યારે આંખનો લેન્સ પાતળો બને છે,તેની કેન્દ્રલંબાઈ વધે છે અને દૂરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાય છે.
નજીકની વસ્તુઓને સ્પષ્ટ રીતે જોવા માટે,સિલિયરી સ્નાયુઓ સંકોચાય છે,જેનાથી આંખનો લેન્સ જાડો બને છે.
આ સંકોચન આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ ઘટાડે છે,જેનાથી નજીકની વસ્તુઓનું પ્રતિબિંબ રેટિના (નેત્રપટલ) પર સ્પષ્ટ રીતે રચાય છે.
આમ,દૂરની અને નજીકની બંને વસ્તુઓને જોવા માટે આંખની કેન્દ્રલંબાઈ બદલવાની ક્ષમતાને આંખની સમાવેશ ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે.

(B) વ્યક્તિ માયોપિયા (લઘુદ્રષ્ટિની ખામી) થી પીડાય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ નજીકની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકે છે પરંતુ એક ચોક્કસ બિંદુ (દૂરબિંદુ) થી દૂરની વસ્તુઓ જોઈ શકતા નથી.
આ કિસ્સામાં,વ્યક્તિનું દૂરબિંદુ $1.2\, m$ છે.
આવું એટલા માટે થાય છે કારણ કે $1.2\, m$ થી દૂર મૂકેલી વસ્તુનું પ્રતિબિંબ રેટિના (નેત્રપટલ) પર બનવાને બદલે રેટિનાની આગળ બને છે.
આ ખામીને સુધારવા માટે,અંતર્ગોળ લેન્સ (અપસારી લેન્સ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
અંતર્ગોળ લેન્સ દૂરની વસ્તુઓમાંથી આવતા પ્રકાશના કિરણોને અપસારી કરે છે,જે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ પ્રતિબિંબને અસરકારક રીતે પાછું રેટિના પર લાવે છે.

(A) આંખનું નજીકબિંદુ એ આંખથી વસ્તુનું તે લઘુત્તમ અંતર છે,જેને આંખ પર તાણ આપ્યા વગર સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાય છે. સામાન્ય માનવ આંખ માટે,આ અંતર $25 \ cm$ છે.
આંખનું દૂરબિંદુ એ તે મહત્તમ અંતર છે જ્યાં સુધી આંખ વસ્તુઓને સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકે છે. સામાન્ય માનવ આંખનું દૂરબિંદુ અનંત છે.

જે વિદ્યાર્થીને છેલ્લી હરોળમાં બેસીને બ્લેકબોર્ડ વાંચવામાં મુશ્કેલી પડે છે, તે દૂરની વસ્તુઓને સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકતો નથી. આ ખામીને $Myopia$ (લઘુદ્રષ્ટિની ખામી) કહેવામાં આવે છે. આ ખામીમાં, દૂરની વસ્તુનું પ્રતિબિંબ નેત્રપટલ (retina) પર બનવાને બદલે તેની આગળ બને છે. આ ખામીને યોગ્ય કેન્દ્રલંબાઈ ધરાવતા અંતર્ગોળ લેન્સ $(concave lens)$ નો ઉપયોગ કરીને સુધારી શકાય છે, જે પ્રકાશના કિરણોને આંખમાં પ્રવેશતા પહેલા અપસારી (diverge) કરે છે, જેથી પ્રતિબિંબ નેત્રપટલ પર સ્પષ્ટ રીતે કેન્દ્રિત થઈ શકે.

(A) માનવ આંખ આંખથી વિવિધ અંતરે રહેલી વસ્તુઓને જોવા માટે આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ બદલી શકે છે.
આંખના લેન્સની સિલિયરી સ્નાયુઓની મદદથી તેની કેન્દ્રલંબાઈને સમાયોજિત કરવાની આ ક્ષમતાને આંખની 'સમાવેશક્ષમતા' (Power of accommodation) કહેવામાં આવે છે.

(B) માનવ આંખ એક કેમેરાની જેમ કાર્ય કરે છે. પ્રકાશ કોર્નિયા દ્વારા આંખમાં પ્રવેશે છે અને કીકી (pupil) માંથી પસાર થાય છે. આંખનો લેન્સ આ પ્રકાશને આંખના પાછળના ભાગમાં આવેલા પ્રકાશ-સંવેદનશીલ પડદા પર કેન્દ્રિત કરે છે,જેને રેટિના (નેત્રપટલ) કહેવામાં આવે છે. તેથી,વસ્તુનું પ્રતિબિંબ રેટિના પર રચાય છે.

(C) સ્પષ્ટ દ્રષ્ટિનું લઘુત્તમ અંતર એ તે ન્યૂનતમ અંતર છે જ્યાં વસ્તુને રાખવાથી આંખ પર કોઈ પણ પ્રકારનો તાણ પડ્યા વગર તેનું સ્પષ્ટ અને ચોક્કસ પ્રતિબિંબ રેટિના (નેત્રપટલ) પર રચાય છે.
સામાન્ય દ્રષ્ટિ ધરાવતા યુવાન પુખ્ત વયના વ્યક્તિ માટે આ અંતર આશરે $25\, cm$ હોય છે.

(D) સિલીયરી સ્નાયુઓનું શિથિલન કે સંકોચન આંખના લેન્સની વક્રતામાં ફેરફાર કરે છે.
આંખના લેન્સની વક્રતામાં થતો ફેરફાર આંખની કેન્દ્રલંબાઈમાં ફેરફાર કરે છે.
તેથી,આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈમાં થતો ફેરફાર સિલીયરી સ્નાયુઓની ક્રિયાને કારણે થાય છે.

(A) લેન્સનો પાવર $P$ તેની કેન્દ્રલંબાઈ $f$ (મીટરમાં) સાથે $P = \frac{1}{f}$ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે.
સેન્ટિમીટરમાં કેન્દ્રલંબાઈ શોધવા માટે,આપણે $f (cm) = \frac{100}{P}$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
દૂરની દ્રષ્ટિ સુધારવા માટે જરૂરી પાવર $P = -5.5 \, D$ છે.
સૂત્રમાં $P$ ની કિંમત મૂકતા:
$f = \frac{100}{-5.5} \, cm$
$f \approx -18.18 \, cm$.
એક દશાંશ સ્થળ સુધી રાઉન્ડ ઓફ કરતા,કેન્દ્રલંબાઈ $-18.2 \, cm$ મળે છે.

(B) લેન્સનો પાવર $P$ તેની કેન્દ્રલંબાઈ $f$ (મીટરમાં) સાથે $P = \frac{1}{f}$ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે.
નજીકની દ્રષ્ટિ સુધારવા માટે,જરૂરી પાવર $P = +1.5 \, D$ છે.
સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા,$f = \frac{1}{P} = \frac{1}{1.5} \, m$.
$f = 0.6666... \, m \approx 0.667 \, m$.
કેન્દ્રલંબાઈને સેન્ટિમીટર $(cm)$ માં ફેરવવા માટે,આપણે $100$ વડે ગુણાકાર કરીએ છીએ:
$f = 0.667 \times 100 \, cm = 66.7 \, cm$.
તેથી,નજીકની દ્રષ્ટિ સુધારવા માટે જરૂરી લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ $66.7 \, cm$ છે.

(C) વ્યક્તિ માયોપિયા (લઘુદ્રષ્ટિની ખામી) નામની આંખની ખામીથી પીડાય છે. આ ખામીમાં,પ્રતિબિંબ રેટિનાની આગળ રચાય છે. તેથી,દ્રષ્ટિની આ ખામીને સુધારવા માટે અંતર્ગોળ લેન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
વસ્તુનું અંતર,$u = \infty$
પ્રતિબિંબનું અંતર,$v = -80 \,cm = -0.8 \,m$
કેન્દ્રલંબાઈ = $f$
લેન્સના સૂત્ર મુજબ,$\frac{1}{v} - \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$
$\frac{1}{-0.8} - \frac{1}{\infty} = \frac{1}{f}$
$\frac{1}{f} = -1.25 \,m^{-1}$
$f = -0.8 \,m$
આપણે જાણીએ છીએ કે,પાવર,$P = \frac{1}{f(\text{મીટરમાં})}$
$P = \frac{1}{-0.8} = -1.25 \,D$
વ્યક્તિને તેની ખામી સુધારવા માટે $-1.25 \,D$ પાવર ધરાવતા અંતર્ગોળ લેન્સની જરૂર છે.

(D) હાઇપરમેટ્રોપિયાથી પીડાતી વ્યક્તિ દૂરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકે છે પરંતુ નજીકની વસ્તુઓ જોવામાં મુશ્કેલી અનુભવે છે. આવું એટલા માટે થાય છે કારણ કે આંખનો લેન્સ આવતા અપસારી કિરણોને રેટિનાની પાછળ કેન્દ્રિત કરે છે. દ્રષ્ટિની આ ખામીને બહિર્ગોળ લેન્સનો ઉપયોગ કરીને સુધારવામાં આવે છે. યોગ્ય પાવરનો બહિર્ગોળ લેન્સ આવતા પ્રકાશને એવી રીતે કેન્દ્રિત કરે છે કે જેથી પ્રતિબિંબ રેટિના પર રચાય,જે નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
બહિર્ગોળ લેન્સ વાસ્તવમાં નજીકની વસ્તુનું (આકૃતિમાં $N'$) આભાસી પ્રતિબિંબ હાઇપરમેટ્રોપિયાથી પીડાતી વ્યક્તિના દ્રષ્ટિના નજીકના બિંદુ $(N)$ પર બનાવે છે.
આપેલ વ્યક્તિ $25 \, cm$ (સામાન્ય આંખનું નજીકનું બિંદુ) પર રાખેલી વસ્તુને સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકશે,જો વસ્તુનું પ્રતિબિંબ તેના નજીકના બિંદુ પર રચાય,જે $1 \, m$ આપેલ છે.
વસ્તુનું અંતર,$u = -25 \, cm = -0.25 \, m$
પ્રતિબિંબનું અંતર,$v = -1 \, m$
કેન્દ્રલંબાઈ,$f$
લેન્સના સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા,
$\frac{1}{v} - \frac{1}{u} = \frac{1}{f}$
$\frac{1}{-1} - \frac{1}{-0.25} = \frac{1}{f}$
$\frac{1}{f} = \frac{1}{0.25} - 1 = 4 - 1 = 3 \, D$
પાવર,$P = +3.0 \, D$
આ ખામીને સુધારવા માટે $+3.0 \, D$ પાવર ધરાવતા બહિર્ગોળ લેન્સની જરૂર છે.

(D) માનવ આંખની સમાવેશ ક્ષમતા મર્યાદિત હોય છે.
$25 \,cm$ થી નજીકની વસ્તુઓને જોવા માટે,સિલીયરી સ્નાયુઓએ આંખના લેન્સની વક્રતા વધારવા માટે નોંધપાત્ર રીતે સંકોચાવું પડે છે,જેનાથી તેની કેન્દ્રલંબાઈ ઘટે છે.
જો કે,સિલીયરી સ્નાયુઓના સંકોચનની એક મર્યાદા હોય છે,જેનો અર્થ છે કે આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ એક ચોક્કસ લઘુત્તમ મૂલ્યથી નીચે ઘટાડી શકાતી નથી.
પરિણામે,$25 \,cm$ થી નજીક રાખેલી વસ્તુનું પ્રતિબિંબ રેટિનાની પાછળ રચાય છે,જેના કારણે પ્રતિબિંબ ધૂંધળું દેખાય છે.
આ $25 \,cm$ ના અંતરને સ્પષ્ટ દ્રષ્ટિનું લઘુત્તમ અંતર કહેવામાં આવે છે.

(C) આંખના ડોળાનું કદ બદલાઈ શકતું ન હોવાથી,આંખના લેન્સ અને રેટિના (નેત્રપટલ) વચ્ચેનું અંતર અચળ રહે છે.
તેથી,આંખમાં પ્રતિબિંબ અંતર અચળ રહે છે.
જ્યારે આપણે આંખથી વસ્તુનું અંતર વધારીએ છીએ,ત્યારે પ્રતિબિંબ અંતરમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
વસ્તુના અંતરમાં થતા વધારાને સિલિયરી સ્નાયુઓની મદદથી આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈમાં ફેરફાર કરીને સરભર કરવામાં આવે છે.
આંખના લેન્સની કેન્દ્રલંબાઈ એવી રીતે ગોઠવાય છે કે જેથી પ્રતિબિંબ હંમેશા રેટિના પર જ રચાય.

(B) તારાઓ પોતાનો પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે અને વાતાવરણીય વક્રીભવનને કારણે તેઓ ટમટમતા દેખાય છે.
તારાઓ પૃથ્વીથી ખૂબ જ દૂર આવેલા હોવાથી,તેઓ પ્રકાશના બિંદુવત ઉદ્ગમ તરીકે વર્તે છે.
જ્યારે તારામાંથી આવતો પ્રકાશ પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે વાતાવરણના વિવિધ સ્તરોની હવાની ઘનતામાં ફેરફાર થવાને કારણે તેનું સતત વક્રીભવન થાય છે.
આ બદલાતા વક્રીભવનને કારણે તારાનું દેખીતું સ્થાન અને તેની તેજસ્વીતામાં ફેરફાર થાય છે.
જ્યારે આપણી આંખો સુધી વધુ પ્રકાશ પહોંચે છે ત્યારે તારો તેજસ્વી દેખાય છે અને જ્યારે ઓછો પ્રકાશ પહોંચે છે ત્યારે તે ઝાંખો દેખાય છે,જેનાથી ટમટમવાની અસર સર્જાય છે.

(N/A) ગ્રહો ટમટમતા નથી કારણ કે તેઓ પૃથ્વીની પ્રમાણમાં નજીક હોવાથી તારાઓ કરતા કદમાં મોટા દેખાય છે.
ગ્રહોને પ્રકાશના મોટી સંખ્યામાં બિંદુ-કદના સ્ત્રોતોના સમૂહ તરીકે ગણી શકાય છે.
આ ગ્રહોના વિવિધ ભાગો કાં તો વધુ તેજસ્વી અથવા ઝાંખી અસર એવી રીતે ઉત્પન્ન કરે છે કે જેથી તેજસ્વી અને ઝાંખી અસરોની સરેરાશ શૂન્ય થાય છે.
તેથી,ગ્રહોની ટમટમવાની અસરો નાબૂદ થાય છે અને તેઓ ટમટમતા નથી.

(B) સૂર્યોદય સમયે,સૂર્યમાંથી આવતા પ્રકાશના કિરણોને આપણી આંખો સુધી પહોંચવા માટે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં વધુ અંતર કાપવું પડે છે.
આ મુસાફરી દરમિયાન,ટૂંકી તરંગલંબાઈ ધરાવતો પ્રકાશ (જેમ કે વાદળી અને જાંબલી) વાતાવરણીય કણો દ્વારા વિખેરાઈ જાય છે (પ્રકીર્ણન થાય છે).
માત્ર લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવતો પ્રકાશ,જેમ કે લાલ રંગ,નોંધપાત્ર રીતે વિખેરાયા વગર આપણી આંખો સુધી પહોંચી શકે છે.
તેથી,વહેલી સવારે સૂર્ય લાલ રંગનો દેખાય છે.

(A) અવકાશયાત્રી માટે આકાશ વાદળીને બદલે ઘેરું દેખાય છે કારણ કે અવકાશમાં સૂર્યપ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કરવા માટે કોઈ વાતાવરણ હોતું નથી.
ત્યાં પ્રકાશનું પ્રકીર્ણન કરવા માટે કોઈ વાયુના અણુઓ કે રજકણો ન હોવાથી,કોઈ પણ પ્રકીર્ણિત પ્રકાશ અવકાશયાત્રીઓની આંખો સુધી પહોંચતો નથી.
પરિણામે,તેમને આકાશ કાળું અથવા ઘેરું દેખાય છે.