අධෝරක්ත සාකච්ඡා ප්රශ්න සඳහා උදාහරණ
පෙන්ඩහුලුවන්
අධෝරක්ත කිරණ යනු දෘශ්ය ආලෝකයට වඩා දිගු නමුත් රේඩියෝ තරංගවලට වඩා කෙටි තරංග ආයාමයක් සහිත විද්යුත් චුම්භක තරංග වර්ගයකි. අධෝරක්ත තරංගවලට තාක්ෂණය සහ වෛද්ය විද්යාවේ සිට විදුලි සංදේශ සහ ආරක්ෂාව දක්වා පුළුල් පරාසයක යෙදුම් ඇත. මෙම ලිපියෙන්, මෙම සංකල්පය පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් ලබා දීම සඳහා අධෝරක්ත කිරණ හා සම්බන්ධ උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ ඒවායේ පැහැදිලි කිරීම් අපි සාකච්ඡා කරමු.
මූලික අධෝරක්ත න්යාය
අධෝරක්ත කිරණවල තරංග ආයාමය නැනෝමීටර 700 (nm) සිට මිලිමීටර 1 (mm) දක්වා පරාසයක පවතී. මෙම තරංග ආයාමය 1800 දී විලියම් හර්ෂල් විසින් ආලෝක වර්ණාවලියේ විවිධ වර්ණවල උෂ්ණත්වය මැනීම සඳහා අත්හදා බැලීම් සිදු කරන අතරතුර සොයා ගන්නා ලදී. මිනිස් ඇසට නොපෙනෙන රතු වර්ණාවලියෙන් පිටත ප්රදේශවල ඇත්ත වශයෙන්ම ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇති බව ඔහු සොයා ගත්තේය.
අධෝරක්ත කිරණ එහි තරංග ආයාමය මත පදනම්ව කාණ්ඩ කිහිපයකට බෙදා ඇත:
1. ආසන්න-අධෝරක්ත (NIR): 700 nm – 1.4 µm
2. මධ්යම අධෝරක්ත (මධ්යම-අධෝරක්ත, MIR): 1.4 µm – 3 µm
3. ඈත-අධෝරක්ත (FIR): 3 µm – 1 මි.මී.
අධෝරක්ත කැමරා හෝ තාප විද්යාව, දුරස්ථ පාලක සහ ෆයිබර්-ඔප්ටික් සන්නිවේදන වැනි උපාංග විවිධ අරමුණු සඳහා අධෝරක්ත තාක්ෂණය භාවිතා කරයි. අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය හරහා ද්රව්යවල සංයුතිය විශ්ලේෂණය කිරීමට ද අධෝරක්ත ආලෝකය භාවිතා කළ හැකිය.
නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
ප්රශ්නය 1
ප්රශ්නය:
රූපවාහිනී දුරස්ථ පාලකයක් රූපවාහිනියට සංඥා සම්ප්රේෂණය කිරීමට අධෝරක්ත කිරණ භාවිතා කරයි. භාවිතා කරන අධෝරක්ත කිරණවල තරංග ආයාමය 950 nm නම් සහ ආලෝකයේ වේගය \(3 \times 10^8 \) m/s නම්, අධෝරක්ත තරංගයේ සංඛ්යාතය කුමක්ද?
සාකච්ඡාව:
තරංග ආයාමය (\(\lambda\)) සහ සංඛ්යාතය (f) අතර සම්බන්ධතාවයේ මූලික සූත්රය භාවිතයෙන් විද්යුත් චුම්භක තරංගවල සංඛ්යාතය ගණනය කළ හැක:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
සමඟ:
– \( f \) = සංඛ්යාතය (Hz)
– \( c \) = ආලෝකයේ වේගය (\(3 \වරක් 10^8 \) m/s)
– \( \lambda \) = තරංග ආයාමය (m)
මෙම ප්රශ්නයේදී, තරංග ආයාමය (\(\lambda\)) නැනෝමීටර (nm) වලින් ලබා දී ඇත, එබැවින් මීටර (m) බවට පරිවර්තනය කිරීම අවශ්ය වේ:
\[ 950 \, nm = 950 \times 10^{-9} \, m \]
දැන් අපි මෙම අගයන් සූත්රයට ආදේශ කරමු:
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{950 \times 10^{-9} \, m} = 3.16 \times 10^{14} Hz \]
ඉතින්, අධෝරක්ත තරංගයේ සංඛ්යාතය \(3.16 \times 10^{14} \) Hz වේ.
ප්රශ්නය 2
ප්රශ්නය:
වස්තුවකින් ලැබෙන තාප විකිරණ හඳුනා ගැනීමට අධෝරක්ත කැමරාවක් භාවිතා කරයි. කැමරාවේ මයික්රෝමීටර 8 (µm) සහ 14 µm අතර තරංග ආයාමයන්ට සංවේදී අනාවරකයක් ඇත. කැමරාවට හඳුනාගත හැකි විකිරණ සංඛ්යාත පරාසය කුමක්ද?
සාකච්ඡාව:
උපරිම සහ අවම සංඛ්යාත ගණනය කිරීම සඳහා, අපි පෙර ප්රශ්නයේ මෙන් එකම සූත්රය භාවිතා කරමු:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
පළමුව, තරංග ආයාමය මයික්රෝමීටර (µm) සිට මීටර (m) දක්වා පරිවර්තනය කරන්න:
\[ 8 \, µm = 8 \times 10^{-6} \, m \]
\[ 14 \, µm = 14 \times 10^{-6} \, m \]
දැන් උපරිම සංඛ්යාතය (\( f_{max} \)) සහ අවම සංඛ්යාතය (\( f_{min} \)) ගණනය කරන්න:
\[ f_{උපරිම} = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{8 \times 10^{-6} \, m} = 3.75 \times 10^{13} Hz \]
\[ f_{මිනිත්තුව} = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{14 \times 10^{-6} \, m} = 2.14 \times 10^{13} Hz \]
ඉතින්, අධෝරක්ත කැමරාව මගින් අනාවරණය කර ගත හැකි සංඛ්යාත පරාසය \(2.14 \times 10^{13} \) Hz සිට \(3.75 \times 10^{13} \) Hz වේ.
ප්රශ්නය 3
ප්රශ්නය:
වස්තුවක් 10 µm තරංග ආයාමයකින් උපරිම තීව්රතාවයකින් යුත් අධෝරක්ත විකිරණ විමෝචනය කරයි. වීන්ගේ විස්ථාපන නියමය මත පදනම්ව, වස්තුවේ උෂ්ණත්වය තීරණය කරන්න. \(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\) හි වීන්ගේ නියතය (\(b\)) භාවිතා කරන්න.
සාකච්ඡාව:
උපරිම විකිරණ තීව්රතාවය සිදුවන තරංග ආයාමයේ (\(\lambda_{max}\)) සහ වස්තුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයේ (T) ගුණිතය නියතයක් බව වීන්ගේ විස්ථාපන නියමය පවසයි:
\[ \lambda_{max} \cdot T = b \]
සමඟ:
– \(\lambda_{max}\) = උපරිම තීව්රතාවයේ තරංග ආයාමය (m)
– T = වස්තු උෂ්ණත්වය (K)
– \(b\) = වීන්ගේ නියතය (\(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\))
\(\lambda_{max}\) යනු 10 µm බව දන්නා අතර, එය මීටර බවට පරිවර්තනය කළ යුතුය:
\[ 10 \, µm = 10 \times 10^{-6} \, m \]
දැන් මෙම අගයන් සූත්රයට ආදේශ කරන්න:
\[ 10 \times 10^{-6} \, m \cdot T = 2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K \]
T සඳහා විසඳුම වන්නේ:
\[ T = \frac{2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K}{10 \times 10^{-6} \, m} = 289.8 \, K \]
එබැවින්, වස්තුවේ උෂ්ණත්වය 289.8 K වේ.
ප්රශ්නය 4
ප්රශ්නය:
ඔබ කාබනික රසායනික සංයෝගයක අධෝරක්ත වර්ණාවලියක් නිරීක්ෂණය කරන අතර 3 µm හි අවශෝෂණ උපරිමයක් සොයා ගනී. ඔබ අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතා කරන්නේ නම්, මෙම උපරිමයට වගකිව යුත්තේ කුමන ආකාරයේ රසායනික බන්ධනයක් විය හැකිද?
සාකච්ඡාව:
අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය මගින් රසායනික අණු අණුවල අභ්යන්තර කම්පන සංඛ්යාතවලට අනුරූප වන නිශ්චිත තරංග ආයාමයන්හිදී අධෝරක්ත තරංග අවශෝෂණය කරන බව උපයෝගී කර ගනී. නිශ්චිත අධෝරක්ත තරංග ආයාමයන් නිශ්චිත රසායනික බන්ධන වර්ග සමඟ සම්බන්ධ කළ හැකිය:
– කාබනික සංයෝගවල CH බන්ධන සාමාන්යයෙන් 3 µm පමණ තරංග ආයාමයකින් අවශෝෂණය කරයි.
– ඇල්කොහොල් සහ කාබොක්සිලික් අම්ල වල OH බන්ධන සාමාන්යයෙන් 2.7-3.5 µm පමණ අවශෝෂණය කරයි.
– ඇමයින් වල NH බන්ධන සාමාන්යයෙන් 3.1-3.3 µm පමණ අවශෝෂණය කරයි.
සපයා ඇති තොරතුරු අනුව, 3 µm හි අවශෝෂණ උපරිමය බොහෝ විට CH කම්පන නිසා විය හැකිය.
ඉතින්, සමහරවිට 3 µm හි අවශෝෂණ උපරිමයට වගකිව යුත්තේ කාබනික රසායනික සංයෝගයේ CH බන්ධනය විය හැකිය.
නිගමනය
මෙම ලිපියෙන් අපි අධෝරක්ත තරංග ආශ්රිත උදාහරණ ගැටළු සහ සාකච්ඡා කිහිපයක් සාකච්ඡා කර ඇත්තෙමු. මෙම උදාහරණ හරහා, අධෝරක්ත විකිරණ සන්දර්භය තුළ සංඛ්යාතය, තරංග ආයාමය සහ උෂ්ණත්වය පිළිබඳ මූලික සංකල්ප මෙන්ම වර්ණාවලීක්ෂයේ ඒවායේ යෙදීම් තවදුරටත් තේරුම් ගත හැකිය. අධෝරක්ත කිරණ විද්යුත් චුම්භක වර්ණාවලියේ වැදගත් කොටසක් වන අතර විවිධ ක්ෂේත්රවල බොහෝ යෙදීම් ඇත, එබැවින් එය අධ්යයනය කිරීමෙන් ස්වාභාවික සංසිද්ධි සහ තාක්ෂණය පිළිබඳ ප්රයෝජනවත් අවබෝධයක් ලබා ගත හැකිය.
