د انفراریډ بحث پوښتنو مثال
پنډاهولوان
انفراریډ د الکترومقناطیسي څپو یو ډول دی چې د لید وړ رڼا څخه اوږد مګر د راډیو څپو څخه لنډ دی. انفراریډ څپې د ټیکنالوژۍ او طب څخه تر مخابراتو او امنیت پورې پراخه غوښتنلیکونه لري. پدې مقاله کې، موږ به د انفراریډ پورې اړوند څو مثالي ستونزو او د دوی توضیحاتو په اړه بحث وکړو ترڅو د دې مفهوم ژوره پوهه چمتو کړو.
د انفرارېډ بنسټیز تیوري
انفرارېډ د ۷۰۰ نانومیټرو (nm) څخه تر ۱ ملي میتر (mm) پورې د طول موج لري. دا طول موج په ۱۸۰۰ کال کې د ویلیم هرشیل لخوا د رڼا په طیف کې د مختلفو رنګونو د تودوخې اندازه کولو لپاره د تجربو په ترسره کولو سره کشف شو. هغه وموندله چې د سره طیف څخه بهر سیمې، چې د انسان سترګو ته نه لیدل کیږي، په حقیقت کې لوړې تودوخې لري.
انفرارېډ د خپل طول موج پر بنسټ په څو کټګوریو ویشل شوی دی:
۱. نږدې انفراریډ (NIR): ۷۰۰ نانومیټر – ۱.۴ µm
۲. متوسط انفراریډ (منځنی انفراریډ، MIR): ۱.۴ µm – ۳ µm
۳. لرې انفراریډ (FIR): ۳ µm – ۱ ملي میتر
د انفراریډ کیمرې یا ترموګرافي، ریموټ کنټرولونو، او فایبر آپټیک مخابراتو په څیر وسایل د مختلفو موخو لپاره د انفراریډ ټیکنالوژۍ څخه کار اخلي. انفراریډ رڼا د انفراریډ سپیکٹروسکوپي له لارې د موادو جوړښت تحلیل لپاره هم کارول کیدی شي.
نمونې پوښتنې او بحث
پوښتنه ۴
پوښتنه:
د تلویزیون ریموټ تلویزیون ته د سیګنالونو لیږدولو لپاره انفراریډ کاروي. که چیرې د کارول شوي انفراریډ طول موج 950 nm وي او د رڼا سرعت \(3 \ ځله 10^8 \) m/s وي، نو د انفراریډ څپې فریکونسي څومره ده؟
بحث:
د الکترومقناطیسي څپو فریکونسي د طول موج (\(\lambda\)) او فریکونسي (f) ترمنځ د اړیکو د اساسي فورمول په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
سره:
– \( f \) = فریکونسي (Hz)
– \( c \) = د رڼا سرعت (\(3 \ ځله 10^8 \) متر/ثانیه)
– \( \lambda \) = د طول موج (m)
په دې پوښتنه کې، د طول موج (\(\lambda\)) په نانومیټرونو (nm) کې ورکړل شوی، نو مترو (m) ته بدلول اړین دي:
\[ ۹۵۰ \، نانومیټر = ۹۵۰ \ ځله ۱۰^{-۹} \، م \]
اوس موږ دا ارزښتونه په فورمول کې ځای په ځای کوو:
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{950 \times 10^{-9} \, m} = 3.16 \times 10^{14} Hz \]
نو، د انفراریډ څپې فریکونسي \(3.16 \times 10^{14} \) Hz ده.
پوښتنه ۴
پوښتنه:
د انفراریډ کیمره د یو شی څخه د تودوخې وړانګو کشفولو لپاره کارول کیږي. کیمره یو کشف کونکی لري چې د 8 مایکرو میټرو (µm) او 14 µm ترمنځ طول موجونو سره حساس دی. کیمره د وړانګو کوم فریکونسي رینج کشف کولی شي؟
بحث:
د اعظمي او لږترلږه فریکونسۍ محاسبه کولو لپاره، موږ د تیرې پوښتنې په څیر ورته فورمول کاروو:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
لومړی، د طول موج له مایکرومیټر (µm) څخه مترو (m) ته واړوئ:
\[ ۱۴ \، µm = ۱۴ \ ځله ۱۰^{-۶} \، m \]
\[ ۱۴ \، µm = ۱۴ \ ځله ۱۰^{-۶} \، m \]
اوس اعظمي فریکونسي (\( f_{max} \)) او لږترلږه فریکونسي (\( f_{min} \)) محاسبه کړئ:
\[ f_{ اعظمي} = \frac{3 \ ځله 10^8 \، m/s}{8 \ ځله 10^{-6} \، m} = 3.75 \ ځله 10^{13} هرټز \]
\[ f_{ دقیقه} = \frac{3 \ ځله 10^8 \، متر/ثانیه} {14 \ ځله 10^{-6} \، متر} = 2.14 \ ځله 10^{13} هرټز \]
نو، هغه فریکونسي رینج چې د انفراریډ کیمرې لخوا کشف کیدی شي \(2.14 \times 10^{13} \) Hz څخه تر \(3.75 \times 10^{13} \) Hz پورې دی.
پوښتنه ۴
پوښتنه:
یو شی د 10 µm طول موج سره د اعظمي شدت سره انفراریډ وړانګې خپروي. د وین د بې ځایه کیدو قانون پراساس، د شی تودوخه وټاکئ. د وین ثابت (\(b\)) د \(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\) څخه کار واخلئ.
بحث:
د وین د بې ځایه کیدو قانون وايي چې د طول موج محصول چې په هغه کې د وړانګو اعظمي شدت واقع کیږي (\(\lambda_{max}\)) او د شی مطلق تودوخه (T) یو ثابت دی:
\[ \lambda_{max} \cdot T = b \]
سره:
– \(\lambda_{max}\) = د اعظمي شدت طول موج (m)
– T = د شی تودوخه (K)
– \(b\) = د وین ثابت (\(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\))
دا معلومه ده چې \(\lambda_{max}\) 10 µm دی، کوم چې باید مترو ته واړول شي:
\[ ۱۴ \، µm = ۱۴ \ ځله ۱۰^{-۶} \، m \]
اوس دا ارزښتونه په فورمول کې ځای په ځای کړئ:
\[ ۱۰ \ ځله ۱۰^{-۶} \، م \cdot T = ۲,۸۹۸ \ ځله ۱۰^{-۳} \، م \cdot K \]
د T لپاره حل دا دی:
\[ T = \frac{2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K}{10 \times 10^{-6} \, m} = 289.8 \, K \]
نو، د شی تودوخه 289.8 K ده.
پوښتنه ۴
پوښتنه:
تاسو د یو عضوي کیمیاوي مرکب انفراریډ طیف وګورئ او د جذب لوړوالی یې په 3 µm کې ومومئ. که تاسو انفراریډ طیفروسکوپي کاروئ، نو د دې لوړوالي لپاره کوم ډول کیمیاوي اړیکه مسؤل کیدی شي؟
بحث:
انفرارېډ سپیکٹروسکوپي له دې حقیقت څخه ګټه پورته کوي چې کیمیاوي مالیکولونه د انفرارېډ څپې په ځانګړو طول موجونو کې جذبوي چې د مالیکولونو داخلي وایبریشن فریکونسیو سره مطابقت لري. ځانګړي انفرارېډ څپې د کیمیاوي بانډونو د ځانګړو ډولونو سره تړاو لري:
- په عضوي مرکباتو کې د CH بانډونه معمولا د 3 µm شاوخوا طول موج کې جذب کیږي.
- په الکولو او کاربوکسیلیک اسیدونو کې د OH بانډونه معمولا شاوخوا 2.7-3.5 µm جذب کیږي.
- په امینونو کې د NH بانډونه معمولا شاوخوا 3.1-3.3 µm جذبوي.
د ورکړل شویو معلوماتو څخه، د جذب لوړوالی په 3 µm کې ډیر احتمال لري چې د CH وایبریشنونو له امله وي.
نو، شاید هغه څه چې د 3 µm په کچه د جذب لوړوالي لپاره مسؤل دي په عضوي کیمیاوي مرکب کې د CH بانډ دی.
پایله
په دې مقاله کې، موږ د انفراریډ څپو پورې اړوند څو مثالي ستونزې او بحثونه بحث کړي دي. د دې مثالونو له لارې، موږ کولی شو د انفراریډ وړانګو په شرایطو کې د فریکونسۍ، طول موج او تودوخې اساسي مفاهیم، او همدارنګه په سپیکٹروسکوپي کې د دوی غوښتنلیکونه نور هم پوه شو. انفراریډ د الکترومقناطیسي طیف یوه مهمه برخه ده او په مختلفو برخو کې ډیری غوښتنلیکونه لري، نو د دې مطالعه کولی شي د طبیعي پیښو او ټیکنالوژۍ په اړه ګټور بصیرت چمتو کړي.
