AP Inter 2nd Year Physics Important Questions Chapter 11 విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు

Students get through AP Inter 2nd Year Physics Important Questions 11th Lesson విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు which are most likely to be asked in the exam.

AP Inter 2nd Year Physics Important Questions 11th Lesson విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు

Very Short Answer Questions (అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
X-కిరణాల సగటు తరంగదైర్ఘ్యం ఎంత?
జవాబు:
పరిశోధనల్లో వాడే X-కిరణాల సగటు తరంగదైర్ఘ్యం 1 ఆంగ్హామ్ (లేదా 0.1 nm). X-కిరణాల తరంగదైర్ఘ్య వ్యాప్తి 10^-3 nm నుండి 10 nm వరకు ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2.
పరారుణ కిరణాల ఒక ఉపయోగాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
పరారుణ కిరణాల ఉపయోగాలు :

1. TV మరియు ఇతర రిమోట్ కంట్రోల్ వ్యవస్థల్లో పరారుణ కిరణాలను వాడతారు.
2. చర్మ వ్యాధుల చికిత్సలో పరారుణ కిరణాలను వాడతారు.
3. పొగ మంచులో ఫోటోలు తీయడానికి పరారుణ కిరణాలను వాడతారు.

ప్రశ్న 3.
విద్యుదయస్కాంత వికిరణ తరంగదైర్ఘ్యంను రెట్టింపు చేస్తే, ఫోటాన్ శక్తి ఎలా మారుతుంది? [TS 15,18]
జవాబు:
ఫొటాన్ శక్తి E = \(\frac{hc}{\lambda}\) లేదా E α \(\frac{1}{\lambda}\)
అనగా, విద్యుదయస్కాంత తరంగ తరంగదైర్ఘ్యం (λ) రెట్టింపు అయితే, ఫొటాన్ శక్తి (E) సగం అవుతుంది.

ప్రశ్న 4.
విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఉత్పత్తి సూత్రం ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక ఆవేశ కణంను త్వరణీకృతం చేయడం వల్ల విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఉత్పత్తి అవుతాయి. పరమాణువుల్లో ఎలక్ట్రాన్లు పై శక్తిస్థాయి నుండి కింది శక్తిస్థాయికి మారినప్పుడు, దృశ్య కాంతి మరియు పరారుణ కాంతి తరంగాలు వెలువడతాయి.

ప్రశ్న 5.
శూన్యంలో పరారుణ కిరణాల, అతినీలలోహిత కిరణాల వడుల నిష్పత్తి ఎంత?
జవాబు:
పడుల నిష్పత్తి 1 : 1.
పరారుణ, అతినీలలోహిత – రెండు రకాల కాంతులు కూడా విద్యుదయస్కాంత కిరణాలే. శూన్యంలో అవి రెండు కూడా ఒకే వడి c = 3 × 10⁸m/s తో ప్రయాణిస్తాయి.

ప్రశ్న 6.
స్వేచ్ఛాంతరాళంలో ఒక విద్యుదయస్కాంత తరంగానికి, విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాల డోలన పరిమితుల మధ్య సంబంధం ఏమిటి ?
జవాబు:
సంబంధం = \(\frac{E_0}{B_0}\) = c
దీనిలో E₀ = విద్యుత్ క్షేత్ర డోలన పరిమితి,
B₀ = అయస్కాంత క్షేత్ర డోలనపరిమితి,
c = విద్యుదయస్కాంత తరంగ వేగం.
(స్వేచ్ఛాంతరాళంలో)

ప్రశ్న 7.
సూక్ష్మ (మైక్రో) తరంగాల అనువర్తనాలేమిటి? [TS 20][AP 19][AP, TS 15,16,17,18]
జవాబు:
తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉండడం వల్ల సూక్ష్మ తరంగాలను ఈ కింది వాటికి ఉపయోగిస్తారు.

1. రాడార్ వ్యవస్థలో విమానయానానికి కావలసిన సమాచారాన్ని అందించడానికి
2. మైక్రోవేవ్ ఓవెన్లో ఆహార పదార్థాల ఉష్ణోగ్రతను పెంచడానికి
3. అతివేగంగా చలించే బంతుల, వాహనాల వేగాలను కనుక్కోవడంలో

ప్రశ్న 8.
రాడార్లలో సూక్ష్మ తరంగాలను ఉపయోగించడానికి కారణం ఏమిటి? [TS 22][IPE ’14]
జవాబు:
తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉండడం వల్ల సూక్ష్మ తరంగాలు భూమి వాతావరణంలో సులభంగా చొచ్చుకొని పోగలవు. అందువల్ల సూక్ష్మ తరంగాలను రాడార్ వ్యవస్థలో వాడతారు.

ప్రశ్న 9.
పరారుణ కిరణాల రెండు ఉపయోగాలు తెలపండి. [TS 22][IPE ’14][AP, TS 16,17,18,19]
జవాబు:
పరారుణ కిరణాలను కింది వాటిలో ఉపయోగిస్తారు.:

1. TV మరియు ఇతర రిమోట్ కంట్రోల్ వ్యవస్థల్లో
2. చర్మ వ్యాధుల చికిత్సలో
3. పొగ మంచులో ఫోటోలు తీయడానికి

ప్రశ్న 10.
ఒక కెపాసిటర్ను ఆవేశితం చేయడానికి 0.6 A విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపితే, ప్లేట్ల మధ్యలో స్థానభ్రంశ ప్రవాహం ఎంత?
జవాబు:
స్థానభ్రంశ ప్రవాహం, ఆవేశితం చేసే ప్రవాహానికి సమానం. కాబట్టి, స్థానభ్రంశ ప్రవాహం 0.6A.

Short Answer Questions (స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
విద్యుదయస్కాంత తరంగం ఏమి కలిగి ఉంటుంది ? శూన్యంలో దాని వేగం ఏయే అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది?
జవాబు:
విద్యుదయస్కాంత తరంగం, తరంగ వ్యాప్తి దిశకు, పరస్పరం లంబ దిశల్లో ఉన్న విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటుంది. స్వేచ్ఛాంతరాళంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగ వేగం
C = \(\frac{E_0}{B_0}\)
దీనిలో E₀ = విద్యుత్ క్షేత్ర డోలనపరిమితి,
B₀ = అయస్కాంత క్షేత్ర డోలనపరిమితి. శూన్యంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగ వేగం (c) పెర్మిటివిటీ (ε₀), పెర్మియబిలిటీ (µ₀) లపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
c = \(\frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}}\)

ప్రశ్న 2.
హరితగృహ ప్రభావం అంటే ఏమిటి? భూఉపరితల ఉష్ణోగ్రత పరంగా దాని పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
విద్యుదయస్కాంత తరంగం శక్తిని, ద్రవ్యవేగాన్ని కలిగిఉంటుంది. అనగా, విద్యుదయస్కాంత తరంగం శక్తిని ఒకచోటి నుండి మరొకచోటికి తీసుకొని పోతుంది.

హరితగృహ ప్రభావం :
భూమి వాతావరణంలో CO₂ మరియు నీటి భాష్పం లాంటి హరితగృహ వాయువులు ఉన్నాయి. భూమి ఉపరితలం నుండి ఉద్గారమయ్యే పరారుణ తరంగాల రూపంలో ఉన్న ఉష్ణశక్తిని హరితగృహ వాయువులు శోషించి, తిరిగి అన్ని దిశల్లోకి శక్తిని ఉద్గారం చేసే దృగ్విషయాన్ని హరితగృహ ప్రభావం అంటారు.

హరితగృహ ప్రభావం లేకపోయినట్లైయితే, భూమి సగటు ఉష్ణోగ్రత -18°C గా ఉండేది. అనగా సహజ హరితగృహ ప్రభావం వల్లనే భూమిపై ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది. దాని వల్లనే జీవనం సాధ్యం అవుతోంది.

Long Answer Questions (దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఆవిష్కరణ సంబంధించిన చరిత్రను క్లుప్తంగా తెలపండి.
జవాబు:
విద్యుదయస్కాంతత్వానికి సంబంధించిన ప్రాథమిక నియమాలను మొదట మాక్స్వెల్ కింది విధంగా రూపొందించాడు.

స్వేచ్ఛాంతరాళంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు కాంతి వేగంతో ప్రయాణిస్తూ ఉండవచ్చని మాక్స్వెల్ పై నియమాల ఆధారంగా ఊహించాడు. త్వరణీకృత ఆవేశ కణాలు విద్యుదయస్కాంత తరంగలను ఉద్గారం చేస్తాయని మాక్స్వెల్ సిద్ధాంతం తెలిపింది.

ఒక ఏకాంతర వలయం రేడియో తరంగాలను పుట్టించవచ్చని హెర్ట్జ్ ప్రయోగాత్మకంగా నిరూపించాడు. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఉనికికి ఇది మొదటి నిదర్శనం.

తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం గల విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను జగదీష్ చంద్రబోస్ ప్రయోగశాలలో మొదటిసారిగా పుట్టించాడు.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలైన రేడియో తరంగాలను కొన్ని కిలో మీటర్ల దూరం వరకు పంపవచ్చని మార్కోని నిరూపించాడు.

క్లుప్తంగా, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలపై జరిగిన పరిశోధన చరిత్ర ఇది. ఈ పరిశోధన ముందుకు సాగింది. నేటి విజ్ఞాన శాస్త్రం ప్రకారం విద్యుదయస్కాంత తరంగాల్లోని ముఖ్యమైన రకాలు,

1. రేడియో తరంగాలు,
2. సూక్ష్మ (మైక్రో) తరంగాలు
3. పరారుణ కిరణాలు
4. దృశ్య కాంతి
5. అతినీలలోహిత కిరణాలు
6. X-కిరణాలు
7. గామా కిరణాలు.

ప్రశ్న 2.
విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఆరు అభిలక్షణాలను తెలపండి. హరితగృహ ప్రభావం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
విద్యుదయస్కాంత తరంగాల అభిలక్షణాలు:

1. విద్యుదయస్కాంత తరంగం, తరంగ వ్యాప్తి దిశకు, పరస్పరం లంబ దిశల్లో ఉన్న విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటుంది. అనగా, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు తిర్యక తరంగాలు.
2. విద్యుదయస్కాంత తరంగం, తరంగ వ్యాప్తి దిశకు, పరస్పరం లంబ దిశల్లో ఉన్న విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలను కలిగి ఉంటుంది.
3. స్వేచ్ఛాంతరాళంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగ వేగం
   C = \(\frac{E_0}{B_0}\)
   దీనిలో E₀ = విద్యుత్ క్షేత్ర డోలనపరిమితి,
   B₀ = అయస్కాంత క్షేత్ర డోలనపరిమితి.
4. శూన్యంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగ వేగం (c) పెర్మిటివిటీ (ε₀), పెర్మియబిలిటీ (µ₀) లపై
   ఆధారపడి ఉంటుంది.
   c = \(\frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}}\)
5. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలన్నీ కాంతి వేగం (c) తో ప్రయాణిస్తాయి.
6. స్థిర తరంగాలపై వీనర్ చేసిన ప్రయోగం ద్వారా విద్యుదయస్కాంత తరంగాల్లోని విద్యుత్ సదిశ, కాంతి సదిశగా పనిచేస్తుందని తెలిసింది.
7. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలకు శక్తి (U) మరియు ద్రవ్యవేగం (U/c) ఉంటాయి.
8. ఏదేని తలంపై పడిన విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు పీడనాన్ని కలుగజేస్తాయి..
9. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ద్రవ్యంతో చర్య జరిపినప్పుడు, శోషణం, పరిక్షేపణం మొదలగు దృగ్విషయాలు జరుగుతాయి.

హరితగృహ ప్రభావం :
భూమి వాతావరణంలో CO₂ మరియు నీటి భాష్పం లాంటి హరితగృహ వాయువులు ఉన్నాయి. భూమి ఉపరితలం నుండి ఉద్గారమయ్యే పరారుణ తరంగాల రూపంలో ఉన్న ఉష్ణశక్తిని హరితగృహ వాయువులు శోషించి, తిరిగి అన్ని దిశల్లోకి శక్తిని ఉద్గారం చేసే దృగ్విషయాన్ని హరితగృహ ప్రభావం అంటారు.

హరితగృహ ప్రభావం లేకపోయినట్లైయితే, భూమి సగటు ఉష్ణోగ్రత -18°C గా ఉండేది. అనగా సహజ హరితగృహ ప్రభావం వల్లనే భూమిపై ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది. దాని వల్లనే జీవనం సాధ్యం అవుతోంది.

Textual Solved Problems (సాధించిన సమస్యలు)

ప్రశ్న 1.
శూన్యంలో X-అక్షం దిశలో ప్రయాణిస్తున్న ఒక సమతల విద్యుదయస్కాంత తరంగ పౌనఃపున్యం 25 MHz కాల-అంతరాళంలో ఒక నిర్దిష్ట బిందువు వద్ద, E = 6.3\(\hat{j}\) V/m. ఆ బిందువు వద్ద B ఎంత ?
సాధన:

ప్రశ్న 2.
ఒక సమతల విద్యుదయస్కాంత తరంగంలోని అయస్కాంత క్షేత్రం సమీకరణం
B_y = 2 × 10^-7 sin (0.5 × 103x + 1.5 × 1011t) T.
(a) తరంగం తరంగదైర్ఘ్యం, పౌనఃపున్యం ఎంత?
(b) విద్యుత్ క్షేత్రానికి సమాసాన్ని రాయండి.
సాధన:
(a) ఇచ్చిన సమీకరణం,
B_y = 2 × 10^-7 sin (0.5 × 103x + 1.5 × 1011t) ను తరంగ సమీకరణం,

(b) విద్యుత్ క్షేత్రానికి సమాసం :
E₀ = B₀c = 2 × 10^-7 × 3 × 10⁸ = 60 V/m
విద్యుత్ క్షేత్రం Z-అక్షం వెంబడి ఉంటుంది.
కాబట్టి,
E_z = 60 sin (0.5 × 10³x + 1.5 × 10¹¹t) V/m

ప్రశ్న 3.
ఒక అపరావర్తక తలంపై లంబంగా పతనమయ్యే కాంతి శక్తి అభివాహం 18 W/cm². తలం వైశాల్యం 20 cm² అయితే, 30 నిమిషాల కాలం పాటు తలంపై ప్రయోగించే సగటు బలం కనుక్కోండి.
సాధన:
తలంపై పతనమయ్యే మొత్తం శక్తి
U = I At=తీవ్రత × వైశాల్యం × కాలం = (18 W/cm²) × (20 cm²) × (30 × 60)
= 6.48 × 10⁵ J
కాబట్టి, ద్రవ్యవేగం