Physics Class 11
🔹 परिचय (Introduction)
हमारे आसपास की दुनिया में बहुत कुछ “waves” के रूप में चलता है – जैसे कि ध्वनि (sound), प्रकाश (light), समुद्र की लहरें, यहां तक कि मोबाइल नेटवर्क भी।
Waves एक माध्यम (medium) में कंपन (vibration) के कारण energy को एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जाती हैं, बिना उस माध्यम के कणों का स्थायी विस्थापन (displacement) किए।
🔹 Wave क्या होती है?
Wave का मतलब है:
👉 Disturbance जो एक medium में travel करता है और energy carry करता है।
🧠 Real-Life Example:
जब आप एक पत्थर को पानी में फेंकते हैं, तो लहरें चारों तरफ फैलती हैं। पानी के कण वहीं रहते हैं, लेकिन energy आगे बढ़ती है।
🔹 Types of Waves (तरंगों के प्रकार)
1. Mechanical Waves (यांत्रिक तरंगें):
- इन्हें travel करने के लिए medium चाहिए होता है।
- उदाहरण: ध्वनि तरंग (Sound wave), जल तरंग (Water wave)
👉 ये दो प्रकार की होती हैं:
(i) Transverse Wave –
- कंपन (vibration) दिशा के लंबवत (perpendicular) होता है।
- Example: रस्सी में लहरें (Rope wave)
(ii) Longitudinal Wave –
- कंपन propagation के समानांतर होता है।
- Example: ध्वनि तरंगें (Sound waves in air)
2. Electromagnetic Waves (विद्युत-चुंबकीय तरंगें):
- इन्हें किसी medium की जरूरत नहीं होती।
- Example: Light, Radio waves, X-rays
🔹 Basic Terms:
| Term | Meaning (In Hindi) | Example |
|---|---|---|
| Crest | लहर का ऊपरी भाग | Rope की लहर |
| Trough | लहर का निचला भाग | Water wave |
| Amplitude (A) | अधिकतम विस्थापन | लहर की ऊंचाई |
| Wavelength (λ) | दो crest/trough के बीच की दूरी | Sound wave |
| Frequency (f) | प्रति सेकंड कंपन | 50 Hz AC |
| Time Period (T) | एक cycle को पूरा करने का समय | 1/f |
| Wave Speed (v) | लहर की गति | v = f × λ |
🔹 Mathematical Form of Wave (Mathematical Representation)
एक sinusoidal wave को हम ऐसे लिख सकते हैं:
👉 y(x, t) = A sin(kx – ωt + φ)
जहां:
- A = Amplitude
- k = Wave number (2π/λ)
- ω = Angular frequency (2πf)
- φ = Phase constant
- x = position
- t = time
🔹 Wave Equation for Travelling Wave:
👉 y(x, t) = A sin(kx – ωt) → wave moves in +x direction
👉 y(x, t) = A sin(kx + ωt) → wave moves in –x direction
🔹 Speed of Wave in Medium:
- v = √(T/μ) for string (T = tension, μ = linear mass density)
- v = √(B/ρ) for sound in fluids (B = Bulk modulus, ρ = density)
🔹 Principle of Superposition:
जब दो या अधिक तरंगें एक साथ किसी स्थान पर पहुंचती हैं, तो उनका कुल प्रभाव उनके individual displacements का sum होता है।
👉 Constructive Interference – जब तरंगें एक जैसी होती हैं → Amplitude बढ़ता है
👉 Destructive Interference – जब तरंगें विपरीत होती हैं → Amplitude घटता है या शून्य
🔹 Reflection and Transmission of Waves:
जब wave किसी boundary से टकराती है:
- कुछ हिस्सा वापस (reflect) होता है
- कुछ हिस्सा आगे (transmit) होता है
👉 जैसे – बंद दरवाज़े से टकराती sound wave वापस आती है (echo), जबकि कुछ अंदर भी जाती है।
🔹 Standing Waves (स्थिर तरंगें):
जब दो समान amplitude वाली waves opposite directions में चलती हैं और interfere करती हैं, तब बनती हैं standing waves।
🎵 Musical instruments जैसे Guitar, Sitar – इनका sound इसी principle पर आधारित होता है।
🔹 Beats (बीट्स):
जब दो frequency की waves superpose करती हैं (f₁ और f₂), तो जो sound सुनाई देता है वो periodic loud-soft होता है।
👉 Beats Frequency = |f₁ – f₂|
🎧 Tuning of musical instruments में इसका उपयोग होता है।
🔹 Doppler Effect:
जब source या observer move करता है, तो wave की frequency बदलती सुनाई देती है।
👉 Ambulance पास आती है – sound तेज़ (higher pitch)
👉 Ambulance दूर जाती है – sound धीमा (lower pitch)
🔹 Applications of Waves:
| उपयोग | उदाहरण |
|---|---|
| Communication | Mobile, Radio, Wi-Fi |
| Music & Sound | Speakers, Instruments |
| Medical | Ultrasound, ECG |
| Earth Studies | Seismic Waves |
| Navigation | SONAR in Submarine |
🔹 Real-Life Examples:
- Mobile Communication:
📱 Cell phone में electromagnetic waves का उपयोग होता है। - Radio Broadcasting:
📻 Different frequencies की waves पर channels चलते हैं। - Guitar की Sound:
🎸 String को छूने पर standing waves बनती हैं → sound निकलता है। - Microwave Oven:
🍲 इसमें electromagnetic wave heat पैदा करती है।
🔹 FAQs (अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न):
Q1. Wave में energy कैसे travel करती है?
👉 Energy wave के साथ medium में oscillation के द्वारा आगे बढ़ती है, पर medium के particles अपनी जगह ही रहते हैं।
Q2. क्या सभी waves को सुन सकते हैं?
👉 नहीं, केवल वो waves जिनकी frequency 20 Hz से 20,000 Hz के बीच होती है – उन्हें इंसान सुन सकता है।
Q3. Sound wave transverse होती है या longitudinal?
👉 Longitudinal – क्योंकि air molecules forward-backward vibrate करते हैं।
Q4. क्या vacuum में sound travel कर सकती है?
👉 नहीं, क्योंकि sound को medium चाहिए होता है।
Q5. Doppler effect कहां use होता है?
👉 Radar, Space Communication, Ambulance siren, Astronomy में।
🔚 निष्कर्ष (Conclusion):
“Waves” हमें प्रकृति में ऊर्जा के flow को समझने में मदद करती हैं। ये सिर्फ physics की किताब का concept नहीं बल्कि हमारी रोज़ की जिंदगी का हिस्सा हैं – music से लेकर mobile, microwave से लेकर earthquake तक।