அகச்சிவப்பு கலந்துரையாடல் கேள்விகளின் எடுத்துக்காட்டு

அகச்சிவப்பு கலந்துரையாடல் கேள்விகளின் எடுத்துக்காட்டு

பெண்டாஹுலுவான்

அகச்சிவப்பு என்பது, கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியை விட நீளமானதும், வானொலி அலைகளை விடக் குட்டையானதுமான அலைநீளத்தைக் கொண்ட ஒரு வகை மின்காந்த அலையாகும். அகச்சிவப்பு அலைகள், தொழில்நுட்பம் மற்றும் மருத்துவம் முதல் தொலைத்தொடர்பு மற்றும் பாதுகாப்பு வரை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்தக் கருத்தைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலை வழங்குவதற்காக, இந்தக் கட்டுரையில் அகச்சிவப்பு தொடர்பான பல எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களையும் அவற்றின் விளக்கங்களையும் நாம் விவாதிப்போம்.

அடிப்படை அகச்சிவப்பு கோட்பாடு

அகச்சிவப்பு கதிர் 700 நானோமீட்டர் (nm) முதல் 1 மில்லிமீட்டர் (mm) வரையிலான அலைநீளத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த அலைநீளத்தை 1800-ஆம் ஆண்டில் வில்லியம் ஹெர்ஷல், ஒளி நிறமாலையில் உள்ள பல்வேறு வண்ணங்களின் வெப்பநிலையை அளவிடுவதற்கான சோதனைகளை மேற்கொண்டபோது கண்டுபிடித்தார். மனிதக் கண்ணுக்குப் புலப்படாத, சிவப்பு நிறமாலைக்கு வெளியே உள்ள பகுதிகள் உண்மையில் அதிக வெப்பநிலையைக் கொண்டிருப்பதை அவர் கண்டறிந்தார்.

அகச்சிவப்பு அதன் அலைநீளத்தின் அடிப்படையில் பல வகைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது:
1. அண்மை அகச்சிவப்பு (NIR): 700 nm – 1.4 µm
2. நடுத்தர அகச்சிவப்பு (Mid-Infrared, MIR): 1.4 µm – 3 µm
3. தொலை அகச்சிவப்பு (FIR): 3 µm – 1 mm

அகச்சிவப்பு கேமராக்கள் அல்லது வெப்ப வரைவி, தொலைக் கட்டுப்பாடுகள் மற்றும் இழை-ஒளியியல் தகவல்தொடர்புகள் போன்ற சாதனங்கள் பல்வேறு நோக்கங்களுக்காக அகச்சிவப்பு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் மூலம் பொருட்களின் அமைப்பைப் பகுப்பாய்வு செய்வதற்கும் அகச்சிவப்பு ஒளியைப் பயன்படுத்தலாம்.

மாதிரி கேள்விகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்

கேள்வி 1

கேள்வி:
ஒரு தொலைக்காட்சி ரிமோட், தொலைக்காட்சிக்கு சமிக்ஞைகளை அனுப்ப அகச்சிவப்பு கதிர்களைப் பயன்படுத்துகிறது. பயன்படுத்தப்படும் அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலைநீளம் 950 nm ஆகவும், ஒளியின் வேகம் \(3 \times 10^8 \) m/s ஆகவும் இருந்தால், அந்த அகச்சிவப்பு அலையின் அதிர்வெண் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
அலைநீளம் (\(\lambda\)) மற்றும் அதிர்வெண் (f) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பின் அடிப்படை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி மின்காந்த அலைகளின் அதிர்வெண்ணைக் கணக்கிடலாம்:

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

உடன்:
– \( f \) = அதிர்வெண் (Hz)
– \( c \) = ஒளியின் வேகம் (\(3 \times 10^8 \) மீ/வி)
– \( \lambda \) = அலைநீளம் (மீ)

இந்தக் கேள்வியில், அலைநீளம் (\(\lambda\)) நானோமீட்டரில் (nm) கொடுக்கப்பட்டுள்ளது, எனவே அதை மீட்டராக (m) மாற்றுவது அவசியம்:

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

இப்போது இந்த மதிப்புகளை சூத்திரத்தில் பிரதியிடுவோம்:

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

எனவே, அகச்சிவப்பு அலையின் அதிர்வெண் \(3.16 \times 10^{14} \) ஹெர்ட்ஸ் ஆகும்.

கேள்வி 2

கேள்வி:
ஒரு பொருளில் இருந்து வெளிப்படும் வெப்பக் கதிர்வீச்சைக் கண்டறிய அகச்சிவப்பு கேமரா பயன்படுத்தப்படுகிறது. அந்தக் கேமராவில், 8 மைக்ரோமீட்டர் (µm) முதல் 14 மைக்ரோமீட்டர் வரையிலான அலைநீளங்களுக்கு உணர்திறன் கொண்ட ஒரு உணரி உள்ளது. அந்தக் கேமராவால் எந்த அதிர்வெண் வரம்பில் உள்ள கதிர்வீச்சைக் கண்டறிய முடியும்?

கலந்துரையாடல்:
அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச நிகழ்வெண்களைக் கணக்கிட, முந்தைய கேள்வியில் உள்ள அதே சூத்திரத்தை நாம் பயன்படுத்துகிறோம்:

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

முதலில், அலைநீளத்தை மைக்ரோமீட்டரிலிருந்து (µm) மீட்டருக்கு (m) மாற்றவும்:

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

இப்போது மீப்பெரு அதிர்வெண் (\( f_{max} \)) மற்றும் மீச்சிறு அதிர்வெண் (\( f_{min} \)) ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுங்கள்:

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

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

எனவே, அகச்சிவப்பு கேமராவால் கண்டறியக்கூடிய அதிர்வெண் வரம்பு \(2.14 \times 10^{13} \) Hz முதல் \(3.75 \times 10^{13} \) Hz வரை ஆகும்.

கேள்வி 3

கேள்வி:
ஒரு பொருள் 10 µm அலைநீளத்தில் பெருமச் செறிவுடன் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது. வீனின் இடப்பெயர்வு விதியின் அடிப்படையில், அப்பொருளின் வெப்பநிலையைக் கண்டறியவும். வீனின் மாறிலி (\(b\)) ஆன \(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\) -ஐப் பயன்படுத்தவும்.

கலந்துரையாடல்:
வீனின் இடப்பெயர்வு விதியின்படி, அதிகபட்ச கதிர்வீச்சுச் செறிவு ஏற்படும் அலைநீளம் (\(\lambda_{max}\)) மற்றும் பொருளின் தனி வெப்பநிலை (T) ஆகியவற்றின் பெருக்கற்பலன் ஒரு மாறிலி ஆகும்:

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

உடன்:
– \(\lambda_{max}\) = பெருமச் செறிவின் அலைநீளம் (மீ)
– T = பொருளின் வெப்பநிலை (K)
– \(b\) = வீனின் மாறிலி (\(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\))

\(\lambda_{max}\) என்பது 10 µm என அறியப்படுகிறது, இதை மீட்டராக மாற்ற வேண்டும்:

\[ 10 \, µm = 10 \times 10^{-6} \, m \]

இப்போது இந்த மதிப்புகளை சூத்திரத்தில் பிரதியிடவும்:

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

T-க்கான தீர்வு:

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

எனவே, அந்தப் பொருளின் வெப்பநிலை 289.8 K ஆகும்.

கேள்வி 4

கேள்வி:
நீங்கள் ஒரு கரிம வேதிச் சேர்மத்தின் அகச்சிவப்பு நிறமாலையை ஆய்வு செய்து, 3 µm-ல் ஒரு உட்கவர்ச்சி உச்சத்தைக் காண்கிறீர்கள். நீங்கள் அகச்சிவப்பு நிறமாலையியலைப் பயன்படுத்தினால், இந்த உச்சத்திற்குக் காரணமாக இருக்கக்கூடிய வேதிப் பிணைப்பு எந்த வகையாக இருக்கலாம்?

கலந்துரையாடல்:
வேதியியல் மூலக்கூறுகள், தங்களின் அக அதிர்வு அலைவெண்களுக்கு ஒத்த குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களில் அகச்சிவப்பு அலைகளை உறிஞ்சுகின்றன என்ற உண்மையை அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் பயன்படுத்துகிறது. குறிப்பிட்ட அகச்சிவப்பு அலைநீளங்கள், குறிப்பிட்ட வகையான வேதியியல் பிணைப்புகளுடன் தொடர்புபடுத்தப்படலாம்:

கரிமச் சேர்மங்களில் உள்ள CH பிணைப்புகள் பொதுவாக 3 µm அளவிலான அலைநீளங்களில் ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன.
– ஆல்கஹால்கள் மற்றும் கார்பாக்சிலிக் அமிலங்களில் உள்ள OH பிணைப்புகள் பொதுவாக 2.7-3.5 µm அளவில் ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன.
அமீன்களில் உள்ள NH பிணைப்புகள் பொதுவாக சுமார் 3.1-3.3 µm அலைநீளத்தில் ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன.

வழங்கப்பட்ட தகவல்களின்படி, 3 µm-இல் உள்ள உட்கிரகிப்பு உச்சமானது பெரும்பாலும் CH அதிர்வுகளால் ஏற்படுகிறது.

எனவே, ஒருவேளை 3 µm-ல் காணப்படும் உட்கிரகிப்பு உச்சத்திற்குக் காரணம், அந்த கரிம வேதிச் சேர்மத்தில் உள்ள CH பிணைப்பாக இருக்கலாம்.

முடிவுரை

இந்தக் கட்டுரையில், அகச்சிவப்பு அலைகள் தொடர்பான பல எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களையும் விவாதங்களையும் நாம் விவாதித்துள்ளோம். இந்த எடுத்துக்காட்டுகள் மூலம், அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சின் பின்னணியில் அதிர்வெண், அலைநீளம் மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியவற்றின் அடிப்படைக் கருத்துக்களையும், நிறமாலையியலில் அவற்றின் பயன்பாடுகளையும் நாம் மேலும் புரிந்துகொள்ள முடியும். அகச்சிவப்பு என்பது மின்காந்த நிறமாலையின் ஒரு முக்கியப் பகுதியாகும், மேலும் இது பல்வேறு துறைகளில் எண்ணற்ற பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, இதைப் பற்றிப் படிப்பது இயற்கை நிகழ்வுகள் மற்றும் தொழில்நுட்பம் குறித்த பயனுள்ள நுண்ணறிவுகளை வழங்க முடியும்.