ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາອິນຟາເຣດ

ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາອິນຟາເຣດ

Pendahuluan

ອິນຟາເຣດ ເປັນຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຊະນິດໜຶ່ງທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນຍາວກວ່າແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ ແຕ່ສັ້ນກວ່າຄື້ນວິທະຍຸ. ຄື້ນອິນຟາເຣດມີການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ເທັກໂນໂລຢີ ແລະ ການແພດ ຈົນເຖິງໂທລະຄົມມະນາຄົມ ແລະ ຄວາມປອດໄພ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືບັນຫາຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບອິນຟາເຣດ ແລະ ຄຳອະທິບາຍຂອງມັນເພື່ອໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດນີ້.

ທິດສະດີອິນຟາເຣດພື້ນຖານ

ລັງສີອິນຟາເຣດມີຄວາມຍາວຄື້ນຕັ້ງແຕ່ 700 ນາໂນແມັດ (nm) ຫາ 1 ມິນລີແມັດ (ມມ). ຄວາມຍາວຄື້ນນີ້ໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບໂດຍ William Herschel ໃນປີ 1800 ໃນຂະນະທີ່ດຳເນີນການທົດລອງເພື່ອວັດແທກອຸນຫະພູມຂອງສີຕ່າງໆໃນສະເປກຕຣຳແສງ. ລາວໄດ້ພົບວ່າພາກພື້ນນອກສະເປກຕຣຳສີແດງ, ເຊິ່ງເບິ່ງບໍ່ເຫັນດ້ວຍຕາຂອງມະນຸດ, ຕົວຈິງແລ້ວມີອຸນຫະພູມສູງກວ່າ.

ອິນຟາເຣດແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍປະເພດໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງມັນ:
1. ໃກ້ອິນຟາເຣດ (NIR): 700 nm – 1.4 µm
2. ລັງສີອິນຟາເຣດຂະໜາດກາງ (ອິນຟາເຣດຂະໜາດກາງ, MIR): 1.4 ໄມໂຄຣມ – 3 ໄມໂຄຣມ
3. ອິນຟາເຣດໄກ (FIR): 3 ໄມໂຄຣມ – 1 ມມ

ອຸປະກອນຕ່າງໆເຊັ່ນ: ກ້ອງຖ່າຍຮູບອິນຟາເຣດ ຫຼື ເທີໂມກຣາຟີ, ການຄວບຄຸມໄລຍະໄກ, ແລະ ການສື່ສານດ້ວຍເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີອິນຟາເຣດສຳລັບຈຸດປະສົງທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ແສງອິນຟາເຣດຍັງສາມາດໃຊ້ເພື່ອວິເຄາະສ່ວນປະກອບຂອງວັດສະດຸຜ່ານສະເປກໂຕຣສະໂຄປີອິນຟາເຣດ.

Contoh Soal ແລະ Pembahasan

ຄຳຖາມທີ 1

ຄຳຖາມ:
ຣີໂໝດໂທລະພາບໃຊ້ອິນຟາເຣດເພື່ອສົ່ງສັນຍານໄປຫາໂທລະພາບ. ຖ້າຄວາມຍາວຄື້ນຂອງອິນຟາເຣດທີ່ໃຊ້ແມ່ນ 950 nm ແລະຄວາມໄວແສງແມ່ນ \(3 \ຄູນ 10^8 \) m/s, ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນອິນຟາເຣດແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດພື້ນຖານຂອງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມຍາວຄື້ນ (\(\lambda\)) ແລະຄວາມຖີ່ (f):

\[ f = \frac{c}{\lambda} \]

ກັບ:
-\( f\) = ຄວາມຖີ່ (Hz)
-c = ຄວາມໄວແສງ (3 x 10^8 m/s)
- \( lambda \) = ຄວາມຍາວຄື້ນ (ມ)

ໃນຄຳຖາມນີ້, ຄວາມຍາວຄື້ນ (\(\lambda\)) ແມ່ນໃຫ້ໃນ nanometers (nm), ສະນັ້ນການປ່ຽນເປັນແມັດ (m) ແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນ:

\[ 950 \, nm = 950 \ຄູນ 10^{-9} \, m \]

ຕອນນີ້ພວກເຮົາແທນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນສູດ:

\[ f = \frac{3 \ຄູນ 10^8 \, m/s}{950 \ຄູນ 10^{-9} \, m} = 3.16 \ຄູນ 10^{14} Hz \]

ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນອິນຟາເຣດແມ່ນ \(3.16 \times 10^{14} \) Hz.

ຄຳຖາມທີ 2

ຄຳຖາມ:
ກ້ອງຖ່າຍຮູບອິນຟາເຣດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກວດຈັບລັງສີຄວາມຮ້ອນຈາກວັດຖຸ. ກ້ອງຖ່າຍຮູບມີເຄື່ອງກວດຈັບທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ຄວາມຍາວຄື້ນລະຫວ່າງ 8 ໄມໂຄຣແມັດ (µm) ແລະ 14 µm. ກ້ອງຖ່າຍຮູບສາມາດກວດພົບລັງສີທີ່ມີຄວາມຖີ່ເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:
ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ສູງສຸດ ແລະ ຕໍ່າສຸດ, ພວກເຮົາໃຊ້ສູດດຽວກັນກັບໃນຄໍາຖາມທີ່ຜ່ານມາ:

\[ f = \frac{c}{\lambda} \]

ກ່ອນອື່ນໝົດ, ປ່ຽນຄວາມຍາວຄື່ນຈາກໄມໂຄຣແມັດ (µm) ເປັນແມັດ (m):

\[ 8 \, µm = 8 \ຄູນ 10^{-6} \, m \]
\[ 14 \, µm = 14 \ຄູນ 10^{-6} \, m \]

ຕອນນີ້ຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ສູງສຸດ (\( f_{max} \)) ແລະຄວາມຖີ່ຕໍ່າສຸດ (\( f_{min} \)):

\[ f_{max} = \frac{3 \ຄູນ 10^8 \, m/s}{8 \ຄູນ 10^{-6} \, m} = 3.75 \ຄູນ 10^{13} Hz \]

\[ f_{min} = \frac{3 \ຄູນ 10^8 \, m/s}{14 \ຄູນ 10^{-6} \, m} = 2.14 \ຄູນ 10^{13} Hz \]

ສະນັ້ນ, ຊ່ວງຄວາມຖີ່ທີ່ສາມາດກວດພົບໄດ້ໂດຍກ້ອງຖ່າຍຮູບອິນຟາເຣດແມ່ນ \(2.14 \times 10^{13} \) Hz ຫາ \(3.75 \times 10^{13} \) Hz.

ຄຳຖາມທີ 3

ຄຳຖາມ:
ວັດຖຸປ່ອຍລັງສີອິນຟາເຣດທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນ 10 µm. ໂດຍອີງໃສ່ກົດໝາຍການຍ້າຍຖິ່ນຖານຂອງ Wien, ໃຫ້ກຳນົດອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸ. ໃຊ້ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Wien (\(b\)) ຂອງ \(2.898 \times 10^{-3} \, m\cdot K\).

ເປບບາຮາຊານ:
ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍການຍ້າຍຂອງ Wien ລະບຸວ່າຜົນຄູນຂອງຄວາມຍາວຄື້ນທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂອງລັງສີສູງສຸດເກີດຂຶ້ນ (\(\lambda_{max}\)) ແລະອຸນຫະພູມສຳບູນ (T) ຂອງວັດຖຸແມ່ນຄ່າຄົງທີ່:

\[ \lambda_{max} \cdot T = b \]

ກັບ:
- \(\lambda_{max}\) = ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດ (ມ)
- T = ອຸນຫະພູມວັດຖຸ (K)
– \(b\) = ຄ່າຄົງທີ່ຂອງວຽນ (\(2.898 \ຄູນ 10^{-3} \, m\cdot K\))

ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ \(\lambda_{max}\) ແມ່ນ 10 µm, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ປ່ຽນເປັນແມັດ:

\[ 10 \, µm = 10 \ຄູນ 10^{-6} \, m \]

ຕອນນີ້ແທນຄ່າເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນສູດ:

\[ 10 \ຄູນ 10^{-6} \, m \cdot T = 2.898 \ຄູນ 10^{-3} \, m \cdot K \]

ວິທີແກ້ໄຂສຳລັບ T ແມ່ນ:

\[ T = \frac{2.898 \ຄູນ 10^{-3} \, m \cdot K}{10 \ຄູນ 10^{-6} \, m} = 289.8 \, K \]

ດັ່ງນັ້ນ, ອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸແມ່ນ 289.8 K.

ຄຳຖາມທີ 4

ຄຳຖາມ:
ເຈົ້າສັງເກດເຫັນສະເປກຕຣຳອິນຟາເຣດຂອງສານປະກອບເຄມີອິນຊີ ແລະ ພົບຈຸດສູງສຸດຂອງການດູດຊຶມຢູ່ທີ່ 3 µm. ຖ້າເຈົ້າໃຊ້ສະເປກໂຕຣສະໂກປີອິນຟາເຣດ, ພັນທະເຄມີປະເພດໃດທີ່ອາດຈະເປັນສາເຫດຂອງຈຸດສູງສຸດນີ້?

ເປບບາຮາຊານ:
ການວິເຄາະດ້ວຍແສງອິນຟາເຣດໂດຍໃຊ້ຄວາມຈິງທີ່ວ່າໂມເລກຸນເຄມີດູດຊຶມຄື້ນອິນຟາເຣດທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນສະເພາະທີ່ສອດຄ້ອງກັບຄວາມຖີ່ສັ່ນສະເທືອນພາຍໃນຂອງໂມເລກຸນ. ຄວາມຍາວຄື້ນອິນຟາເຣດສະເພາະສາມາດກ່ຽວຂ້ອງກັບພັນທະເຄມີປະເພດສະເພາະ:

- ພັນທະ CH ໃນສານປະກອບອິນຊີມັກຈະດູດຊຶມທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນປະມານ 3 µm.
- ພັນທະ OH ໃນເອທານອນ ແລະ ກົດຄາບອກຊີລິກ ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະດູດຊຶມປະມານ 2.7-3.5 µm.
- ພັນທະບັດ NH ໃນອາມີນມັກຈະດູດຊຶມປະມານ 3.1-3.3 µm.

ຈາກຂໍ້ມູນທີ່ໄດ້ສະໜອງໃຫ້, ຈຸດສູງສຸດຂອງການດູດຊຶມທີ່ 3 µm ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນເກີດຈາກການສັ່ນສະເທືອນຂອງ CH.

ສະນັ້ນ, ບາງທີສິ່ງທີ່ຮັບຜິດຊອບຕໍ່ຈຸດສູງສຸດຂອງການດູດຊຶມທີ່ 3 µm ແມ່ນພັນທະ CH ໃນສານປະກອບເຄມີອິນຊີ.

ສະຫຼຸບ

ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ສົນທະນາກ່ຽວກັບບັນຫາຕົວຢ່າງ ແລະ ການສົນທະນາຫຼາຍຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄື້ນອິນຟາເຣດ. ຜ່ານຕົວຢ່າງເຫຼົ່ານີ້, ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຄວາມຖີ່, ຄວາມຍາວຄື້ນ ແລະ ອຸນຫະພູມໃນສະພາບການຂອງລັງສີອິນຟາເຣດ, ພ້ອມທັງການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນວິຊາສະເປກໂຕຣສະໂກປີ. ອິນຟາເຣດເປັນສ່ວນສຳຄັນຂອງສະເປກຕຣຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ມີການນຳໃຊ້ຫຼາຍຢ່າງໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ, ສະນັ້ນການສຶກສາມັນສາມາດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເປັນປະໂຫຍດກ່ຽວກັບປະກົດການທຳມະຊາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ.