विकिरण परिभाषा

विकिरण ऊर्जा का प्रक्षेपण या प्रसारण है, जो कि तरंगों या कणों के रूप में खाली स्थान या एक पदार्थ माध्यम के माध्यम से होता है।

विकिरण को विध्युत तरंगों का उपयोग करके एक स्थान से दूसरे स्थान में ऊष्मा के संचरण के रूप में परिभाषित किया गया है। इस प्रक्रिया को वैद्युतीय और मैग्नेटिक तरंगों के समानान्तर घटकों के लगातार उपयोग द्वारा प्राप्त किया जाता है। ये तरंग ऊर्जा को ले जा सकते हैं।

“विकिरण” शब्द का उपयोग आमतौर पर एक स्रोत से प्राथमिकता से उत्पन्न होने वाली तरंगों के दृष्टिगत किया जाता है।

विकिरण के महत्वपूर्ण प्रकार

भौतिकी में, हम विभिन्न प्रकार के विकिरण का अध्ययन करते हैं। सामान्यतः प्रमुख शामिल हैं:

वैद्युतिक विकिरण: इसमें माइक्रोवेव्स, इंफ्रारेड, अल्ट्रावायलेट, रेडियो तरंगें, एक्स-रे और गामा विकिरण (γ), दृश्य प्रकाश आदि शामिल होते हैं।

कणिका विकिरण:

• अल्फा विकिरण (α)
• बीटा विकिरण (β)
• न्यूट्रॉन विकिरण

ध्वनिक विकिरण: कुछ प्रमुख प्रकार में ध्वनि, उल्ट्रासाउंड और भूकंपीय तरंगें शामिल होती हैं।

गुरुत्वाकर्षणीय विकिरण: यह विकिरण सामान्यतः गुरुत्वाकर्षणीय तरंगों या जगती अवस्था की सर्वसाधारणतः प्रकट होने वाली या घुमाव की एक प्रकार होती है।

इसके अलावा, विकिरण मुख्य रूप से आयनकारी या गैर-आयनकारी विकिरण के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जो विकिरणित कणों की ऊर्जा पर निर्भर करता है।

विकिरण की गुणधर्म

(ए) सभी वस्तुएं अपरिवर्तनीय द्रव्यमान के ऊपर ऊर्जा की विकिरण उत्पन्न करती हैं और वे अन्य वस्तुओं द्वारा उत्पन्न की गई विकिरण का कुछ सेवन करती हैं।

मेक्सवेल, अपने वैद्युतिक सिद्धांत के आधार पर, साबित किया कि सभी विकिरण वैद्युतिक तरंगें हैं और उनके स्रोत अणुओं और आणुओं में आर्द्र ध्वनित होने वाले आवर्तनों के विचलन हैं।

(क) एक देह अधिक तापमान पर अधिक विकिरण उत्पन्न करती है, और एक कम तापमान पर कम विकिरण उत्पन्न करती है।

(ड) जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उसके माप में सर्वाधिक प्रकाश के संबंधित तरंग का और संक्षिप्त तरंग का वेलेंस छोटी तरंगों के रूप में बदलता है। इसके कारण एक देह का रंग बदलता है, और एनटीपी पर स्थित देह से विकिरणों की प्रमुखता से प्रायः अधिकांश इंफ्रारेड तरंगें पाए जाते हैं।

तापीय विकिरण चलते हैं प्रकाश की गति और सीधी रेखा में।

(फ) विकिरण वैद्युतिक तरंगें होते हैं और इसके अलावा भी एक खाली स्थान के माध्यम से यात्रा कर सकते हैं।

प्रकाश की तरह, तापीय विकिरण परावर्तन, परावर्तित, तरंगा को घुंटना और ध्रुवीकृत किया जा सकता है।

एक बिंदु स्रोत से विकिरण प्रतिदिन विधगत (दूरी का वर्ग के उल्टवान अनुसार होती है।

प्रिवोस्ट आदान-प्रदान का सिद्धांत

इस सिद्धांत के अनुसार, सभी शरीर सभी स्थितियों में तापीय विकिरण का प्रसार करते हैं। इकाई समय प्रति प्रसारित तापीय विकिरण की मात्रा उत्सर्जित सतह की प्रकृति, इसके क्षेत्र और इसके तापमान पर निर्भर करती है। तापमान बढ़ने पर दर तेज़ होती है। इसके अलावा, जब इस विकिरण का कुछ हिस्सा इस पर पड़ता है तो शरीर भी आड़े हिस्से को अवशोषित करता है जो परिवेशीय शरीरों द्वारा उत्पन्न होता है।

यदि किसी शरीर से उसे अवशोषित की स्थिति से अधिक प्रसारित किया जाता है, तो उसका तापमान घटता है। उल्टे, यदि किसी शरीर से उसे आवश्यकता से कम प्रसारित किया जाता है, तो उसका तापमान बढ़ता है। अंत में, यदि किसी शरीर का तापमान उस के परिवेश के तापमान के समान होता है, तो वह वही दर से प्रसारित करता है जितना वह अवशोषित करता है।

काले शरीर का विकिरण

फेरी के काले शरीर

पूर्णतः काला शरीर

एक पूर्णतः काला शरीर वह है जो उस पर घटित होने वाली किसी भी तापीय विकिरण को अवशोषित करता है। यह कोई भी पटल-लेप या प्रतिवेदकशक्ति उपयोग नहीं करता है, और इसलिए रंग के विकिरण के बावजूद काला दिखता है।

वास्तविक अभ्यास में, किसी प्राकृतिक वस्तु के पास एक पूर्णतः काले शरीर की पूरी विशेषताएं नहीं होती हैं। हालांकि, लैंप-काला और प्लैटिनम काला इस के जरीबू के लिए बहुत अच्छे प्रतिनिधि हैं, क्योंकि उन्हें लगभग 99% प्रारंभिक तापीय विकिरण का अवशोषण होता है। फेरी द्वारा आविष्कृत सबसे मूलभूत और व्यापकता से ज्यादा प्रयोग होने वाला काला शरीर, एक छोटी खिड़की के साथी संरचना है जिसके अंदर काले रंग से चित्रित किया गया है। यह खिड़की एक पूर्णतः काला शरीर की भूमिका निभाती है।

खिड़की के मुख के सामकोन द्वारा कोई भी विकिरण सीधे वापस पर अवगम्य नहीं किया जाता है, इसलिए सुनिश्चित किया जाता है कि खिड़की पर गिरने वाले किसी भी विकिरण को अंदर चले जाने का बहुत ही कम मौक़ा होता है जब तक कि इसे पहले कई परावर्तनों के माध्यम से अवशोषित नहीं किया जाता है।

किरणों का अवशोषण, प्रतिबिंबित और प्रसारण

$$Q = Q_r + Q_t + Q_a$$

$$1 = \frac{Q_r}{Q} + \frac{Q_t}{Q} + \frac{Q_a}{Q}$$

$$1 = r + t + a$$

जहां r रिफ्लेक्टिंग पावर है और a अवशोषणीय पावर है।

और t = प्रवाहित पावर।

(i) r = 0, t = 0, a = 1, पूर्णतः काला शरीर

(ii) r = 1, t = 0, a = 0, पूर्णतः प्रतिफलक

(iii) r = 0, t = 1, a = 0, पूर्णतः प्रवाहक

अवशोषणीय पावर

किसी शरीर द्वारा अवशोषित प्रारंभिक विकिरण का फ्रैक्शन उसकी अवशोषणीय पावर के रूप में ज्ञात किया जाता है।

$\begin{array}{l}a=\frac{\mathrm{ऊर्जा}\mathrm{अवशोषिता}}{\mathrm{ऊर्जा}\mathrm{परिघटन}}\end{array}$

क्योंकि काले शरीर परिघटन में आने वाले सभी विकिरणों को अवशोषित करते हैं, काले शरीर के अवशोषित्व का मान 1 के बराबर होता है।

प्रसारणी पावर

प्रसारणी पावर एक अक्षरिक तापमान की दिशा में प्रति इकाई समय प्रति इकाई क्षेत्र धारित ऊर्जा होती है।

कंटेंट का हिंदी संस्करण क्या है: \begin{array}{l}E = \frac{Q}{\Delta A \cdot \Delta t}\end{array}

अवशोषण की तुलना में, उत्प्रेरक शक्ति एक आयातनहीन मात्रा नहीं होती है।

विकिरणी प्रकाशावेशकता E_l

कुल विकिरणी शक्ति, E, और विकिरणी वावास्तविकता, $E_l$, के बीच निम्न सम्बन्ध है:

$\begin{array}{l}E={\int }_0^{\mathrm{\infty }}{E}_{\lambda }{d}_{\lambda }and\frac{dE}{d\lambda }=E_{\lambda }\end{array}$

शारीरिकता

$\begin{array}{l}e=\frac{EmissivepowerofabodyattemperatureT}{EmissivepowerofablackbodyatsametemperatureT}=\frac{E}{E_o}\end{array}$

Kirchoff’s Law

एक निर्दिष्ट तापमान पर एक दिये गए तत्व की वही संपूर्ण प्रक्षेपण शक्ति शोषणीय शक्ति किसी भी प्राणी प्रदेश यी तापमान के समान होती है और एक सचमुच काले शरीर की प्रक्षेपण शक्ति के लिए इसी तापमान और तत्व के लिए शोषणीय शक्ति के बराबर होती है।

$$(\frac{E(\text{शरीर})}{E(\text{काले शरीर})}=a(\text{शरीर}))$$

इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि अच्छे प्रक्षेपक भी अच्छे शोषक होते हैं।

विन के विस्थापन का नियम और थर्मल विकिरण की प्रकृति

ब्लैक शरीर विकिरण के उर्जा वितरण वक्र से, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

(a) एक शरीर का तापमान जितना महत्वपूर्ण होता है, उसके नीचे वक्र के तहत ज्यादा उर्जा और होती है, जो शरीर द्वारा अधिक तापमान पर निकाली जाती है।

(b) एक शरीर द्वारा विभिन्न तापमानों पर उर्जा ठीक नहीं होती है। लंबी और छोटी तरंगों के लिए, उर्जा तुलनात्मक रूप से कम होती है।

(सी) एक दिए गए तापमान के लिए, सबसे अधिक ऊर्जा के साथ उत्पन्न तारंगदैर्घ्य (एलएम) वह होता है जिस पर प्रक्षेपण में अधिकतम होती है।

(डी) काले शरीर के तापमान के साथ बढ़ने के साथ, कर्वों की माइमा छोटी तारंगदैर्घ्यों की ओर चली जाती है।

यह तय किया गया कि, काले शरीर के तापमान के साथ बढ़ने के साथ, उच्चतम प्रक्षेपण घुंटी के मान करने वाली तारंगदैर्घ्य (λएम) बराबरी कराने वाली तारंगरलिति सदृश होती है, यानी

$$\lambda \propto \frac{1}{T}$$

$$\lambda = \frac{b}{T}$$

यह वीन की स्थानांतरण कानून के रूप में जाना जाता है।

यहां, वीन का निरंतर है ‘b = 0.282 सेंटीमीटर-केल्विन’।

उदाहरण: सौर सतह का तापमान निर्धारित करें, मान लिया है कि सूरज की सतह पूरी तरह से पूछा व्यक्त करती है (a = 1) वे सौर विकिरण के तारंगदैर्घ्य के करीब 470 नैनोमीटर के वेग का उपयोग करते हैं।

हल: a = 1 क्योंकि, सूरज को एक काला शरीर के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

वीन के कानून से

$$\lambda mT = b$$

\begin{array}{l}T=\frac{b}{\lambda_m} = \frac{0.282\ (cm\ K)}{(470\times10^{-7}\ cm)}\end{array} = 600.43 K ≃ 6125 K

प्रकाश के अनुप्रयोग

1. विज्ञान में तथा निदान, उपचार और अनुसंधान के लिए तरंगरहित पदार्थों और विकिरण का प्रयोग अक्सर किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक्स-रे इसका एक अच्छा उदाहरण है। इसके अलावा, कैंसर के उपचार के लिए भी तरंगरहितरण का उपयोग किया जाता है।

2. आधुनिक संचार प्रणालियों का मुख्य रूप से गौरवान्वित होना बिज्ञानिक विकिरण पर निर्भर करता है।

3. प्रभाव की तारंगदैर्घ्यों में प्रयुक्त होने से कार्बन को तिथि पर संकेत करने की प्रक्रिया को कार्बन डेटिंग कहा जाता है।

4. उपयोग होने वाले तत्वों के संयोजन का निर्धारण करने के लिए एक प्रक्रिया तरंगरहित पदार्थों के माध्यम से किया जाता है और इसे न्यूट्रॉन संचालन विश्लेषण कहा जाता है।

दूसरी तरफ, जीवित प्राणियों के लिए विकिरण के उपयोग से हानिकारक भी हो सकता है। यह जलन, और अधिक गंभीर मामलों में, कैंसर या आनुवांशिक क्षति का कारण बन सकता है। इसके अलावा, रेडियोएक्टिव तरंग लोगों में कैंसर के कारण बनाने के लिए जोड़ जाते हैं।