انفراريڊ بحث جي سوالن جي مثال
پنڊال
انفراريڊ هڪ قسم جي برقي مقناطيسي لهر آهي جنهن جي موج نظر ايندڙ روشني کان وڌيڪ آهي پر ريڊيو لهرن کان گهٽ آهي. انفراريڊ لهرن ۾ ٽيڪنالاجي ۽ دوائن کان وٺي ٽيليڪميونيڪيشن ۽ سيڪيورٽي تائين وسيع ايپليڪيشنون آهن. هن مضمون ۾، اسان انفراريڊ سان لاڳاپيل ڪيترن ئي مثالن جي مسئلن ۽ انهن جي وضاحتن تي بحث ڪنداسين ته جيئن هن تصور جي گهري سمجھ مهيا ڪري سگهجي.
بنيادي انفراريڊ ٿيوري
انفراريڊ جي موج جي ڊيگهه 700 نانو ميٽر (nm) کان 1 ملي ميٽر (mm) تائين هوندي آهي. هي موج جي ڊيگهه وليم هرشل 1800 ۾ روشني جي اسپيڪٽرم ۾ مختلف رنگن جي گرمي پد کي ماپڻ لاءِ تجربا ڪندي دريافت ڪئي هئي. هن ڏٺو ته ڳاڙهي اسپيڪٽرم کان ٻاهر علائقن، جيڪي انساني اک کان نظر نه ٿا اچن، اصل ۾ وڌيڪ گرمي پد هئا.
انفراريڊ کي ان جي طول موج جي بنياد تي ڪيترن ئي قسمن ۾ ورهايو ويو آهي:
1. نيئر-انفرارڊ (NIR): 700 nm - 1.4 µm
2. وچولي انفراريڊ (وچ-انفرارڊ، MIR): 1.4 µm - 3 µm
3. پري-انفرارڊ (ايف آءِ آر): 3 µm - 1 ملي ميٽر
انفراريڊ ڪيمرا يا ٿرموگرافي، ريموٽ ڪنٽرول، ۽ فائبر آپٽڪ ڪميونيڪيشن جهڙا ڊوائيس مختلف مقصدن لاءِ انفراريڊ ٽيڪنالاجي استعمال ڪندا آهن. انفراريڊ روشني کي انفراريڊ اسپيڪٽرو اسڪوپي ذريعي مواد جي ساخت جو تجزيو ڪرڻ لاءِ پڻ استعمال ڪري سگهجي ٿو.
نموني سوال ۽ بحث
سوال 1
سوال:
ٽي وي ريموٽ ٽي وي ڏانهن سگنل منتقل ڪرڻ لاءِ انفراريڊ استعمال ڪندو آهي. جيڪڏهن استعمال ٿيندڙ انفراريڊ جي موج جي ڊيگهه 950 nm آهي ۽ روشني جي رفتار \(3 \times 10^8 \) m/s آهي، ته انفراريڊ لهر جي فريڪوئنسي ڇا آهي؟
بحث:
برقي مقناطيسي لهرن جي فريڪوئنسي جو حساب طول موج (\(\lambda\)) ۽ فريڪوئنسي (f) جي وچ ۾ تعلق جي بنيادي فارمولي کي استعمال ڪندي ڪري سگهجي ٿو:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
سان:
– \( f \) = فريڪوئنسي (Hz)
– \( c \) = روشني جي رفتار (\(3 \ ڀيرا 10^8 \) m/s)
– \( \lambda \) = موج جي ڊيگهه (m)
هن سوال ۾، طول موج (\(\lambda\)) نانو ميٽرن (nm) ۾ ڏني وئي آهي، تنهنڪري ميٽرن (m) ۾ تبديلي ضروري آهي:
\[ 950 \، nm = 950 \ ڀيرا 10^{-9} \، m \]
هاڻي اسان انهن قدرن کي فارمولا ۾ تبديل ڪريون ٿا:
\[ f = \frac{3 \ ڀيرا 10^8 \، m/s}{950 \ ڀيرا 10^{-9} \، m} = 3.16 \ ڀيرا 10^{14} هرٽز \]
تنهن ڪري، انفراريڊ لهر جي فريڪوئنسي \(3.16 \times 10^{14} \) Hz آهي.
سوال 2
سوال:
ڪنهن به شيءِ مان گرمي جي شعاعن کي ڳولڻ لاءِ هڪ انفراريڊ ڪيمرا استعمال ڪيو ويندو آهي. ڪئميرا ۾ هڪ ڊيٽيڪٽر آهي جيڪو 8 مائڪرو ميٽر (µm) ۽ 14 µm جي وچ ۾ موج جي ڊيگهه سان حساس آهي. ڪئميرا شعاعن جي ڪهڙي فريڪوئنسي رينج کي ڳولي سگهي ٿو؟
بحث:
وڌ ۾ وڌ ۽ گھٽ ۾ گھٽ تعدد جي حساب لاءِ، اسان پوئين سوال ۾ ساڳيو فارمولا استعمال ڪندا آهيون:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
پهرين، موج جي ڊيگهه کي مائڪرو ميٽر (µm) کان ميٽر (m) ۾ تبديل ڪريو:
\[ 8 \، µm = 8 \ ڀيرا 10^{-6} \، m \]
\[ 14 \، µm = 14 \ ڀيرا 10^{-6} \، m \]
هاڻي وڌ ۾ وڌ فريڪوئنسي (\( f_{max} \)) ۽ گھٽ ۾ گھٽ فريڪوئنسي (\( f_{min} \)) جو حساب ڪريو:
\[ f_{وڌ ۾ وڌ} = \frac{3 \ ڀيرا 10^8 \، m/s}{8 \ ڀيرا 10^{-6} \، m} = 3.75 \ ڀيرا 10^{13} هرٽز \]
\[ f_{ منٽ} = \frac{ 3 \ ڀيرا 10^8 \، m/s}{14 \ ڀيرا 10^{-6} \، m} = 2.14 \ ڀيرا 10^{13} هرٽز \]
تنهن ڪري، انفراريڊ ڪئميرا ذريعي معلوم ڪري سگهجي ٿو ته فريڪوئنسي رينج \(2.14 \times 10^{13} \) Hz کان \(3.75 \times 10^{13} \) Hz آهي.
سوال 3
سوال:
هڪ شئي 10 µm جي موج جي ڊيگهه تي وڌ ۾ وڌ شدت سان انفراريڊ شعاع خارج ڪري ٿي. وين جي بي گھرڻ جي قانون جي بنياد تي، شئي جي گرمي پد جو اندازو لڳايو. وين جي مستقل (\(b\)) کي \(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\) استعمال ڪريو.
بحث:
وين جي بي گھرڻ واري قانون ۾ چيو ويو آهي ته طول موج جي پيداوار جنهن تي وڌ ۾ وڌ تابڪاري جي شدت ٿيندي آهي (\(\lambda_{max}\)) ۽ شيءِ جي مطلق درجه حرارت (T) هڪ مستقل آهي:
\[ \ليمبڊا_{وڌ ۾ وڌ} \سي ڊاٽ ٽي = ب \]
سان:
– \(\lambda_{max}\) = وڌ ۾ وڌ شدت جي موج جي ڊيگهه (m)
– ٽي = شيءِ جو گرمي پد (K)
– \(b\) = وين جو مستقل (\(2.898 \ ڀيرا 10^{-3} \, m \cdot K\))
اهو معلوم آهي ته \(\lambda_{max}\) 10 µm آهي، جنهن کي ميٽرن ۾ تبديل ڪرڻ جي ضرورت آهي:
\[ 10 \، µm = 10 \ ڀيرا 10^{-6} \، m \]
هاڻي انهن قدرن کي فارمولي ۾ تبديل ڪريو:
\[ 10 \ ڀيرا 10^{-6} \، م \cdot T = 2.898 \ ڀيرا 10^{-3} \، م \cdot K \]
T لاءِ حل آهي:
\[ ٽي = \frac{2.898 \ ڀيرا 10^{-3} \, m \cdot K}{10 \ ڀيرا 10^{-6} \, m} = 289.8 \, K \]
تنهن ڪري، شئي جو گرمي پد 289.8 K آهي.
سوال 4
سوال:
توهان هڪ نامياتي ڪيميائي مرڪب جي هڪ انفراريڊ اسپيڪٽرم جو مشاهدو ڪيو ۽ 3 µm تي هڪ جذب چوٽي ڳوليو. جيڪڏهن توهان انفراريڊ اسپيڪٽرو اسڪوپي استعمال ڪري رهيا هئا، ته ڪهڙي قسم جو ڪيميائي بانڊ هن چوٽي لاءِ ذميوار ٿي سگهي ٿو؟
بحث:
انفراريڊ اسپيڪٽرو اسڪوپي ان حقيقت جو استحصال ڪري ٿي ته ڪيميائي ماليڪيول مخصوص طول موج تي انفراريڊ لهرن کي جذب ڪن ٿا جيڪي ماليڪيولن جي اندروني وائبريشنل فريڪوئنسي سان ملن ٿا. مخصوص انفراريڊ لهرن کي مخصوص قسمن جي ڪيميائي بانڊن سان لاڳاپيل ڪري سگهجي ٿو:
- نامياتي مرڪبن ۾ CH بانڊ عام طور تي 3 µm جي ويڪرائي ڦاڪ تي جذب ٿين ٿا.
- الڪوحل ۽ ڪاربوڪسيلڪ ايسڊ ۾ OH بانڊ عام طور تي 2.7-3.5 µm جي چوڌاري جذب ٿين ٿا.
- امائن ۾ NH بانڊ عام طور تي 3.1-3.3 µm جي لڳ ڀڳ جذب ٿين ٿا.
مهيا ڪيل معلومات مان، 3 µm تي جذب جي چوٽي گهڻو ڪري CH وائبريشن جي ڪري آهي.
تنهن ڪري، شايد 3 µm تي جذب جي چوٽي لاءِ ذميوار جيڪو آهي اهو نامياتي ڪيميائي مرڪب ۾ CH بانڊ آهي.
نتيجو
هن مضمون ۾، اسان انفراريڊ لهرن سان لاڳاپيل ڪيترن ئي مثالن جي مسئلن ۽ بحثن تي بحث ڪيو آهي. انهن مثالن ذريعي، اسان انفراريڊ شعاعن جي حوالي سان فريڪوئنسي، طول موج ۽ گرمي پد جي بنيادي تصورن کي وڌيڪ سمجهي سگهون ٿا، انهي سان گڏ اسپيڪٽرو اسڪوپي ۾ انهن جي استعمال کي به سمجهي سگهون ٿا. انفراريڊ برقي مقناطيسي اسپيڪٽرم جو هڪ اهم حصو آهي ۽ مختلف شعبن ۾ ان جا ڪيترائي استعمال آهن، تنهن ڪري ان جو مطالعو قدرتي رجحان ۽ ٽيڪنالاجي ۾ مفيد بصيرت فراهم ڪري سگهي ٿو.
