மின்காந்த அலைகள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்

மின்காந்த அலைகள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்

மின்காந்த அலைகள் என்பவை, அலைவுறும் மின் மற்றும் காந்தப் புலங்களால் உருவாகி, ஒளியின் வேகத்தில் வெற்றிடத்தில் பரவும் அலைகள் ஆகும். இந்த அலைகள், தகவல் தொடர்பு முதல் ஆரோக்கியம் வரை வாழ்க்கையின் பல்வேறு அம்சங்களுக்கு இன்றியமையாதவை. இந்தக் கருத்தை நன்கு புரிந்துகொள்ள, மின்காந்த அலைகள் தொடர்பான பல எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளையும் அவற்றின் விளக்கங்களையும் நாம் விவாதிப்போம்.

கேள்வி 1: அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுதல்

ஒரு மின்காந்த அலையின் அதிர்வெண் 500 மெகாஹெர்ட்ஸ் ஆகும். அதன் அலைநீளத்தைக் கண்டறியவும்!

கலந்துரையாடல்:

அதிர்வெண் (f) = 500 மெகாஹெர்ட்ஸ் = 500 x 10^6 ஹெர்ட்ஸ்

ஒளியின் வேகம் (c) = 3 x 10^8 மீ/வி

அலைநீளத்தை (λ) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

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

கணக்கீட்டு விவரங்கள் இதோ:

\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{500 \times 10^6 \, \text{Hz}} \]

\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8}{5 \times 10^8} \]

\[ \lambda = 0.6 \, \text{மீட்டர்} \]

எனவே, மின்காந்த அலையின் அலைநீளம் 0.6 மீட்டர் ஆகும்.

கேள்வி 2: ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றல்

6 x 10^14 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:

ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலை (E) பிளாங்கின் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ E = hf \]

எங்கே:
– h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி = 6.626 x 10^-34 J·s
– f என்பது அதிர்வெண் = 6 x 10^14 ஹெர்ட்ஸ்

ஆகவே,

\[ E = (6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s}) \times (6 \times 10^{14} \, \text{Hz}) \]

\[ E = 3.9756 \times 10^{-19} \, \text{J} \]

எனவே, ஃபோட்டானின் ஆற்றல் 3.9756 x 10^-19 ஜூல் ஆகும்.

கேள்வி 3: ஒரு ஊடகத்தில் மின்காந்த அலைகளின் வேகம்

வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் 3 x 10^8 மீ/வி மற்றும் ஒரு ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் குறியீடு 1.5 எனில், அந்த ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:

ஒரு ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகத்தை (v) ஒளிவிலகல் குறியீட்டை (n) பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ n = \frac{c}{v} \]

எங்கே:
– c என்பது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் = 3 x 10^8 மீ/வி
– n என்பது ஒளிவிலகல் குறியீடு = 1.5

v-ஐக் கணக்கிடுதல்:

\[ v = \frac{c}{n} \]

\[ v = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{1.5} \]

\[ v = 2 \times 10^8 \, \text{m/s} \]

எனவே, இந்த ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகம் வினாடிக்கு 2 x 10^8 மீட்டர் ஆகும்.

கேள்வி 4: ரேடியோ அதிர்வெண்களில் மின்காந்த அலைகள்

வானொலி நிலையம் X, 100 மெகாஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் ஒலிபரப்புகிறது. அந்த சமிக்ஞையின் அலைநீளம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:

அதிர்வெண் (f) = 100 மெகாஹெர்ட்ஸ் = 100 x 10^6 ஹெர்ட்ஸ்

ஒளியின் வேகம் (c) = 3 x 10^8 மீ/வி

அலைநீளத்தை (λ) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

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

ஆகவே,

\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{100 \times 10^6 \, \text{Hz}} \]

\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8}{1 \times 10^8} \]

\[ \lambda = 3 \, \text{மீட்டர்} \]

ஆகவே, வானொலி சமிக்ஞையின் அலைநீளம் 3 மீட்டர் ஆகும்.

கேள்வி 5: ஒரு ஆன்டெனா பெறும் திறன்

ஒரு ஆன்டெனா 2.4 GHz அதிர்வெண்ணில் 0.1 W திறன் கொண்ட மின்காந்த அலை சமிக்ஞையைப் பெறுகிறது. அந்த ஆன்டெனா ஒரு வினாடிக்கு எத்தனை ஃபோட்டான்களைப் பெறுகிறது?

கலந்துரையாடல்:

திறன் (P) = 0.1 W = 0.1 J/s
அதிர்வெண் (f) = 2.4 GHz = 2.4 x 10^9 Hz

ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலை (E) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ E = hf \]

\[ E = (6.626 \times 10^{-34} \, \text{J·s}) \times (2.4 \times 10^9 \, \text{Hz}) \]

\[ E = 1.59024 \times 10^{-24} \, \text{J} \]

ஒரு வினாடிக்கான ஃபோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை (N) அதன் திறனை ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றலால் வகுப்பதன் மூலம் கணக்கிடலாம்:

\[ N = \frac{P}{E} \]

\[ N = \frac{0.1 \, \text{J/s}}{1.59024 \times 10^{-24} \, \text{J}} \]

\[ N = 6.29 \times 10^{22} \, \text{photons/s} \]

எனவே, அந்த ஆன்டெனா ஒரு வினாடிக்கு சுமார் 6.29 x 10^22 ஃபோட்டான்களைப் பெறுகிறது.

முடிவுரை

மின்காந்த அலைகள் பற்றிய விவாதம் மிகவும் பன்முகத்தன்மை வாய்ந்தது. அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுவது, ஃபோட்டான் ஆற்றல், ஒரு ஊடகத்தில் அலையின் வேகம் எனப் பல அம்சங்களை இது உள்ளடக்கியுள்ளது. மேலே கொடுக்கப்பட்டுள்ள எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளும் அவற்றின் விளக்கங்களும், மின்காந்த அலைகள் என்ற கருத்தை நீங்கள் ஆழமாகவும் அதன் பயன்பாட்டிலும் புரிந்துகொள்ள உதவும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்தக் கட்டுரை பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்றும், மின்காந்த அலைகள் குறித்த வாசகர்களின் புரிதலை விரிவுபடுத்தும் என்றும் நம்புகிறோம்.