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संभावित प्रश्न एवं आदर्श उत्तर
Q1 (5 अंक — 50 शब्द): MRI क्या है? यह कार्य सिद्धांत और नैदानिक अनुप्रयोगों में CT scan और X-ray से किस प्रकार भिन्न है?
आदर्श उत्तर:
MRI (Magnetic Resonance Imaging) शरीर के ऊतकों में हाइड्रोजन परमाणुओं की इमेजिंग के लिए 1.5–3 Tesla चुंबकीय क्षेत्र और रेडियोफ्रीक्वेंसी स्पंद का उपयोग करता है — कोई आयनीकरण विकिरण नहीं। मुलायम ऊतकों (मस्तिष्क ट्यूमर, MS, स्नायुबंध) के लिए सर्वोत्तम। CT scan में कई X-ray बीम 3D स्लाइस में पुनर्निर्मित होते हैं — हड्डी, छाती, आंतरिक अंगों के लिए अच्छा; मध्यम विकिरण खुराक। X-ray में एकल X-ray बीम — त्वरित, कम लागत, हड्डी फ्रैक्चर और सीने के संक्रमण के लिए आदर्श; अध्ययन क्षेत्र प्रति सर्वाधिक विकिरण।
Q2 (5 अंक — 50 शब्द): पूर्ण आंतरिक परावर्तन क्या है? TIR की शर्तें और दो अनुप्रयोग बताएँ।
आदर्श उत्तर:
पूर्ण आंतरिक परावर्तन (TIR) तब होता है जब प्रकाश सघन से विरल माध्यम में जाता है और आपतन कोण क्रांतिक कोण (θc) से अधिक हो। शर्तें: (1) प्रकाश प्रकाशीय सघन से विरल माध्यम में जाना चाहिए; (2) आपतन कोण > θc। काँच के लिए क्रांतिक कोण ≈ 42°। अनुप्रयोग: (1) ऑप्टिकल फाइबर — दूरसंचार और एंडोस्कोपी में नगण्य क्षति के साथ प्रकाश संकेत प्रेषण; (2) हीरे की चमक — n=2.42 से θc=24.4°, जिससे बहुविध आंतरिक परावर्तन होते हैं।
Q3 (5 अंक — 50 शब्द): विद्युतचुंबकीय प्रेरण समझाएँ। फैराडे के नियम बताएँ और दो व्यावहारिक अनुप्रयोग दें।
आदर्श उत्तर:
विद्युतचुंबकीय प्रेरण (फैराडे, 1831): बंद परिपथ से गुजरने वाले चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन से EMF प्रेरित होता है। फैराडे के नियम: (1) जब भी चुंबकीय फ्लक्स बदलता है तो EMF प्रेरित होता है; (2) प्रेरित EMF का परिमाण फ्लक्स परिवर्तन की दर के बराबर। लेंज़ का नियम: प्रेरित धारा उस परिवर्तन का विरोध करती है जो उसे उत्पन्न करता है (ऊर्जा संरक्षण)। अनुप्रयोग: (1) AC जनरेटर — चुंबकीय क्षेत्र में घूमती कुंडली घरों और उद्योगों को AC बिजली प्रदान करती है; (2) ट्रांसफार्मर — कुशल लंबी दूरी पारेषण के लिए वोल्टेज स्तर बदलता है।
Q4 (5 अंक — 50 शब्द): डॉप्लर प्रभाव क्या है? विज्ञान और प्रौद्योगिकी में दो अनुप्रयोग बताएँ।
आदर्श उत्तर:
डॉप्लर प्रभाव किसी तरंग की आभासी आवृत्ति में वह परिवर्तन है जो स्रोत और प्रेक्षक के सापेक्ष गति में होने पर होता है। स्रोत के निकट आने पर आवृत्ति अधिक और दूर जाने पर कम प्रतीत होती है। सूत्र: f' = f(v ± vo)/(v ∓ vs)। अनुप्रयोग: (1) डॉप्लर रडार — मौसम विज्ञानी वर्षा की बूँदों से रडार प्रतिध्वनि में आवृत्ति बदलाव मापकर तूफानी पवन गति मापते हैं, जिससे चक्रवात चेतावनी बेहतर होती है; (2) डॉप्लर अल्ट्रासाउंड — हृदय रोग विशेषज्ञ धमनियों और शिराओं में रक्त प्रवाह वेग मापते हैं, अवरोध और वाल्व दोष बिना शल्यक्रिया के पहचानते हैं।
Q5 (5 अंक — 50 शब्द): ITER क्या है? विखंडन की तुलना में परमाणु संलयन के क्या लाभ हैं?
आदर्श उत्तर:
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) कैडाराश, फ्रांस में निर्माणाधीन विश्व का सबसे बड़ा संलयन प्रयोग है, जिसमें भारत सहित 35 देश भागीदार हैं। लक्ष्य: Q = 10 (निर्गत = निवेश का 10×); प्रथम प्लाज़्मा 2025 अपेक्षित। विखंडन पर संलयन के लाभ: (1) लगभग असीमित ईंधन — समुद्री जल से ड्यूटेरियम; (2) दीर्घकालिक रेडियोधर्मी अपशिष्ट नहीं (केवल अल्पकालिक सक्रिय घटक); (3) भगोड़ी श्रृंखला अभिक्रिया का कोई जोखिम नहीं; (4) कोई ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नहीं। USA के NIF ने दिसंबर 2022 में संलयन प्रज्वलन (Q > 1) प्राप्त किया — ऐतिहासिक उपलब्धि।
Q6 (5 अंक — 50 शब्द): न्यूटन के गति के तीनों नियम एक-एक व्यावहारिक अनुप्रयोग सहित समझाएँ।
आदर्श उत्तर:
पहला नियम (जड़त्व): विराम/एकसमान गति में वस्तु तब तक उसी अवस्था में रहती है जब तक बाह्य बल न लगे। अनुप्रयोग: सीटबेल्ट — अचानक ब्रेक लगाने पर शरीर आगे बढ़ता रहता है (जड़त्व); सीटबेल्ट बाह्य रोक बल प्रदान करती है। दूसरा नियम (F = ma): नेट बल = द्रव्यमान × त्वरण। अनुप्रयोग: ब्रेकिंग दूरी — भारी वाहन को समान दर से धीमा होने के लिए अधिक ब्रेकिंग बल चाहिए; बताता है कि ट्रकों में बड़े ब्रेक क्यों होते हैं। तीसरा नियम (क्रिया-प्रतिक्रिया): अनुप्रयोग: रॉकेट प्रणोदन — निकास गैसें पीछे की ओर निकलती हैं (क्रिया) → रॉकेट आगे बढ़ता है (प्रतिक्रिया) — अंतरिक्ष के निर्वात में कार्य करता है।