थर्मल विकिरण के कारण शरीर जो ऊर्जा खो देता है वह निम्नलिखित मूल्यों की विशेषता है।

फ्लक्स (एफ) -शरीर की पूरी सतह से प्रति यूनिट समय में उत्सर्जित ऊर्जा।

वास्तव में, यह थर्मल विकिरण की शक्ति है। विकिरण प्रवाह का आयाम [J / s \u003d W] है।

ऊर्जा चमक (पुनः) -एक गर्म पिंड की एक इकाई सतह से प्रति इकाई समय में उत्सर्जित तापीय विकिरण की ऊर्जा:

एसआई प्रणाली में, ऊर्जा चमक को मापा जाता है - [डब्ल्यू / एम 2]।

विकिरण प्रवाह और ऊर्जा चमक पदार्थ की संरचना और उसके तापमान पर निर्भर करती है: एफ = एफ (टी),

थर्मल विकिरण के स्पेक्ट्रम पर ऊर्जा चमक का वितरण इसकी विशेषता है वर्णक्रमीय घनत्व।आइए हम से तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में 1 s में एकल सतह द्वारा उत्सर्जित थर्मल विकिरण की ऊर्जा को निरूपित करें λ इससे पहले λ +डी λ, डीआरई के माध्यम से।

ऊर्जा चमक (आर) या उत्सर्जन का वर्णक्रमीय घनत्वस्पेक्ट्रम (dRe) के एक संकीर्ण हिस्से में इस भाग की चौड़ाई (dλ) में ऊर्जा चमक का अनुपात है:

तरंग दैर्ध्य रेंज में वर्णक्रमीय घनत्व और ऊर्जा चमक (dRe) का अनुमानित दृश्य λ इससे पहले λ +डी λ, अंजीर में दिखाया गया है। 13.1.

चावल। 13.1.ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व

तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व की निर्भरता को कहा जाता है शरीर विकिरण स्पेक्ट्रम. इस निर्भरता को जानने से किसी भी तरंग दैर्ध्य रेंज में शरीर की ऊर्जा चमक की गणना करना संभव हो जाता है। तरंग दैर्ध्य रेंज में किसी पिंड की ऊर्जा चमक की गणना करने का सूत्र है:

कुल चमक है:

निकाय न केवल उत्सर्जित करते हैं, बल्कि थर्मल विकिरण को भी अवशोषित करते हैं। किसी पिंड की विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करने की क्षमता उसके पदार्थ, तापमान और विकिरण तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है। शरीर की अवशोषण क्षमता की विशेषता है मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांकα.

शरीर की सतह पर एक धारा गिरने दें एकरंगाविकिरण तरंग दैर्ध्य के साथ। इस प्रवाह का कुछ भाग परावर्तित होता है और भाग शरीर द्वारा अवशोषित होता है। आइए हम अवशोषित फ्लक्स एब्स के मान को निरूपित करें।

मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक α λकिसी दिए गए पिंड द्वारा अवशोषित विकिरण फ्लक्स का आपतित मोनोक्रोमैटिक फ्लक्स के परिमाण से अनुपात है:

मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक एक आयामहीन मात्रा है। इसका मान शून्य और एक के बीच होता है: 0 α 1.

समारोह α = α(λ,Τ) तरंग दैर्ध्य और तापमान पर मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक की निर्भरता को व्यक्त करते हुए कहा जाता है अवशोषण क्षमतातन। उसका रूप काफी जटिल हो सकता है। अवशोषण के सरलतम प्रकारों पर नीचे विचार किया गया है।

पूरी तरह से काला शरीरएक पिंड है जिसका अवशोषण गुणांक सभी तरंग दैर्ध्य के लिए एकता के बराबर है: α = 1.

धूसर शरीरएक पिंड है जिसके लिए अवशोषण गुणांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है: α = const< 1.

बिल्कुल सफेद शरीरएक पिंड है जिसका अवशोषण गुणांक सभी तरंग दैर्ध्य के लिए शून्य है: α = 0।

किरचॉफ का नियम

किरचॉफ का नियम- शरीर की उत्सर्जन क्षमता और उसकी अवशोषण क्षमता का अनुपात सभी निकायों के लिए समान है और एक काले शरीर की ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व के बराबर है:

= /

कानून का परिणाम:

1. यदि किसी दिए गए तापमान पर कोई पिंड किसी विकिरण को अवशोषित नहीं करता है, तो वह इसे उत्सर्जित नहीं करता है। वास्तव में, यदि कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए अवशोषण गुणांक α = 0, तो r = α∙ε(λT) = 0

1. एक ही तापमान पर काला शरीरकिसी अन्य की तुलना में अधिक विकिरण करता है। वास्तव में, को छोड़कर सभी निकायों के लिए काला,α < 1, поэтому для них r = α∙ε(λT) < ε

2. यदि किसी पिंड के लिए हम प्रयोगात्मक रूप से तरंग दैर्ध्य और तापमान - α = r = α (λT) पर मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक की निर्भरता निर्धारित करते हैं, तो हम इसके विकिरण के स्पेक्ट्रम की गणना कर सकते हैं।

§ 4 ऊर्जा चमक। स्टीफन-बोल्ट्जमैन कानून।

वीन का विस्थापन कानून

आरइ(एकीकृत ऊर्जा चमक) - ऊर्जा चमक किसी दिए गए तापमान T पर 0 से तक की संपूर्ण आवृत्ति रेंज में प्रति इकाई समय में एक सतह से उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करती है।

संबंध ऊर्जा चमक और चमक

[पुनः ] \u003d जे / (एम 2 एस) \u003d डब्ल्यू / एम 2

जे. स्टीफ़न (ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक) और एल. बोल्ट्ज़मैन (जर्मन वैज्ञानिक) का नियम

कहाँ पे

\u003d 5.67 10 -8 डब्ल्यू / (एम 2 के 4) - स्टेफ-ऑन-बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक।

एक काले शरीर की ऊर्जा चमक थर्मोडायनामिक तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है।

स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मैन का नियम, निर्भरता को परिभाषित करता हैआरइतापमान पर, पूरी तरह से काले शरीर के विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना के बारे में कोई जवाब नहीं देता है। प्रयोगात्मक निर्भरता वक्रों सेआर, टी से λ विभिन्न पर टीयह इस प्रकार है कि एक ब्लैकबॉडी के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण असमान है। सभी वक्रों में अधिकतम होता है, जो बढ़ते हुए टीकम तरंगदैर्घ्य की ओर खिसकता है। निर्भरता वक्र से घिरा क्षेत्रआर,T से, बराबर . है आरइ(यह समाकल के ज्यामितीय अर्थ से निकलता है) और के समानुपाती होता है टी 4 .

वियन का विस्थापन कानून (1864 - 1928): लंबाई, तरंगें (λ मैक्स), जो कि a.ch.t की अधिकतम उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार है। किसी दिए गए तापमान पर, तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है टी.

बी\u003d 2.9 10 -3 मीटर के - वीन स्थिरांक।

वियन शिफ्ट इसलिए होता है क्योंकि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अधिकतम उत्सर्जन कम तरंग दैर्ध्य की ओर शिफ्ट होता है।

§ 5 रेले-जीन्स सूत्र, वियन का सूत्र और पराबैंगनी तबाही

स्टीफन-बोल्ट्जमैन कानून आपको ऊर्जा की चमक निर्धारित करने की अनुमति देता हैआरइए.एच.टी. इसके तापमान से। वियन का विस्थापन नियम शरीर के तापमान को उस तरंग दैर्ध्य से संबंधित करता है जिस पर अधिकतम उत्सर्जन होता है। लेकिन न तो एक और न ही दूसरा कानून मुख्य समस्या को हल करता है कि ए.एच.टी. के स्पेक्ट्रम में प्रत्येक λ प्रति विकिरण क्षमता कितनी महान है। तापमान पर टी. ऐसा करने के लिए, आपको एक कार्यात्मक निर्भरता स्थापित करने की आवश्यकता हैआर, टी और . से टी.

स्वतंत्रता की डिग्री पर ऊर्जा के समान वितरण के कानून में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन की निरंतर प्रकृति की अवधारणा के आधार पर, ए.सी.टी. की उत्सर्जन के लिए दो सूत्र प्राप्त किए गए थे:

• शराब सूत्र

कहाँ पे ए, बी = स्थिरांक.

• रेले-जीन्स फॉर्मूला

कश्मीर =1.38·10 -23 जे/के - बोल्ट्जमान नियतांक।

प्रायोगिक सत्यापन से पता चला है कि किसी दिए गए तापमान के लिए वियन का सूत्र छोटी तरंगों के लिए सही है और लंबी तरंगों के क्षेत्र में अनुभव के साथ तेज विसंगतियां देता है। रेले-जीन्स सूत्र लंबी तरंगों के लिए सही निकला और छोटी तरंगों के लिए लागू नहीं।

रेले-जीन्स सूत्र का उपयोग करते हुए थर्मल विकिरण के अध्ययन से पता चला है कि शास्त्रीय भौतिकी के ढांचे के भीतर एसीएचटी की उत्सर्जन की विशेषता वाले फ़ंक्शन की समस्या को हल करना असंभव है। A.Ch.T के विकिरण के नियमों को समझाने का यह असफल प्रयास। शास्त्रीय भौतिकी के तंत्र की मदद से इसे "पराबैंगनी तबाही" कहा गया।

अगर हम गणना करने की कोशिश करते हैंआरइरेले-जीन्स सूत्र का उपयोग करते हुए, तब

• “ पराबैंगनी आपदा”

6 क्वांटम परिकल्पना और प्लैंक का सूत्र।

1900 में, एम। प्लैंक (एक जर्मन वैज्ञानिक) ने एक परिकल्पना सामने रखी जिसके अनुसार ऊर्जा का उत्सर्जन और अवशोषण लगातार नहीं होता है, लेकिन कुछ छोटे भागों में - क्वांटा, और क्वांटम ऊर्जा दोलन आवृत्ति (प्लैंक का सूत्र) के समानुपाती होती है ):

एच \u003d 6.625 10 -34 जे एस - प्लैंक का स्थिरांक या

कहाँ पे

चूंकि विकिरण भागों में होता है, थरथरानवाला (थरथरानवाला परमाणु, इलेक्ट्रॉन) ई की ऊर्जा केवल वे मान लेती है जो ऊर्जा के प्राथमिक भागों की पूर्णांक संख्या के गुणक होते हैं, अर्थात केवल असतत मान

ई = एनई ओ = एनएचν .

प्रकाश विद्युत प्रभाव

विद्युत प्रक्रियाओं के दौरान प्रकाश के प्रभाव का पहली बार 1887 में हर्ट्ज़ द्वारा अध्ययन किया गया था। उन्होंने एक इलेक्ट्रिक स्पार्क गैप के साथ प्रयोग किए और पाया कि जब पराबैंगनी विकिरण से विकिरण किया जाता है, तो डिस्चार्ज बहुत कम वोल्टेज पर होता है।

1889-1895 में। ए.जी. स्टोलेटोव ने निम्नलिखित योजना का उपयोग करके धातुओं पर प्रकाश के प्रभाव का अध्ययन किया। दो इलेक्ट्रोड: एक वैक्यूम ट्यूब में अध्ययन के तहत धातु से बना कैथोड के और एनोड ए (स्टोलेटोव की योजना में - एक धातु की जाली जो प्रकाश को प्रसारित करती है) बैटरी से जुड़ी होती है ताकि प्रतिरोध की मदद से आरआप उन पर लागू वोल्टेज के मान और चिह्न को बदल सकते हैं। जब जिंक कैथोड को विकिरणित किया गया, तो सर्किट में एक करंट प्रवाहित हुआ, जिसे एक मिलीमीटर द्वारा रिकॉर्ड किया गया। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के साथ कैथोड को विकिरणित करके, स्टोलेटोव ने निम्नलिखित बुनियादी कानून स्थापित किए:

• सबसे मजबूत प्रभाव पराबैंगनी विकिरण द्वारा डाला जाता है;
• प्रकाश की क्रिया के तहत, कैथोड से ऋणात्मक आवेश निकल जाते हैं;
• प्रकाश की क्रिया से उत्पन्न धारा की शक्ति उसकी तीव्रता के समानुपाती होती है।

1898 में लेनार्ड और थॉमसन ने विशिष्ट आवेश को मापा ( इ/ एम), निकाले गए कण, और यह पता चला कि यह इलेक्ट्रॉन के विशिष्ट आवेश के बराबर है, इसलिए, इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से बाहर निकाल दिया जाता है।

§ 2 बाह्य प्रकाश-विद्युत प्रभाव। बाह्य प्रकाश-विद्युत प्रभाव के तीन नियम

बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रकाश के प्रभाव में किसी पदार्थ द्वारा इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन है। बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाले पदार्थ से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों को फोटोइलेक्ट्रॉन कहा जाता है, और उनके द्वारा उत्पन्न धारा को फोटोक्रेक्ट कहा जाता है।

स्टोलेटोव योजना का उपयोग करते हुए, फोटोक्रेक्ट की निम्नलिखित निर्भरतानिरंतर चमकदार प्रवाह पर लागू वोल्टेज एफ(अर्थात, I-V विशेषता प्राप्त की गई थी - वर्तमान-वोल्टेज विशेषता):

कुछ वोल्टेज परयूएचफोटोकरंट संतृप्ति तक पहुँचता हैमैंएन - कैथोड द्वारा उत्सर्जित सभी इलेक्ट्रॉन एनोड तक पहुंचते हैं, इसलिए संतृप्ति धारामैंएन प्रकाश की क्रिया के तहत प्रति इकाई समय में कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या से निर्धारित होता है। जारी फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या कैथोड सतह पर आपतित प्रकाश क्वांटा की संख्या के समानुपाती होती है। और प्रकाश क्वांटा की संख्या चमकदार प्रवाह द्वारा निर्धारित की जाती है एफकैथोड पर गिरना। फोटोन की संख्याएनसमय के साथ गिरनाटी सतह के लिए सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कहाँ पे वू- समय के दौरान सतह द्वारा प्राप्त विकिरण ऊर्जाटी,

फोटॉन ऊर्जा,

एफ ई -चमकदार प्रवाह (विकिरण शक्ति)।

बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का पहला नियम (स्टोलेटोव का नियम):

घटना प्रकाश की एक निश्चित आवृत्ति पर, संतृप्ति प्रकाश धारा आपतित प्रकाश प्रवाह के समानुपाती होती है:

मैंहम~ , =स्थिरांक

यूएच - रिटार्डिंग वोल्टेजवह वोल्टेज है जिस पर कोई इलेक्ट्रॉन एनोड तक नहीं पहुंच सकता है। इसलिए, इस मामले में ऊर्जा के संरक्षण का नियम लिखा जा सकता है: उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा विद्युत क्षेत्र की मंद ऊर्जा के बराबर होती है

इसलिए, उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉनों का अधिकतम वेग ज्ञात किया जा सकता हैवीमैक्स

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का दूसरा नियम : अधिकतम प्रारंभिक गतिवीमैक्सफोटोइलेक्ट्रॉन आपतित प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर नहीं करते (पर .) एफ), लेकिन केवल इसकी आवृत्ति . द्वारा निर्धारित किया जाता है

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का तीसरा नियम : हर पदार्थ के लिए है "लाल सीमा" फोटो प्रभाव, यानी न्यूनतम आवृत्ति ν kp, पदार्थ की रासायनिक प्रकृति और उसकी सतह की स्थिति के आधार पर, जिस पर बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव अभी भी संभव है।

प्रकाश की तरंग प्रकृति (या प्रकाश के शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत) का उपयोग करके फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दूसरे और तीसरे नियमों को समझाया नहीं जा सकता है। इस सिद्धांत के अनुसार, धातु से चालन इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना प्रकाश तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा उनके "रॉकिंग" का परिणाम है। जैसे-जैसे प्रकाश की तीव्रता बढ़ती है ( एफ) धातु के इलेक्ट्रॉन द्वारा संचरित ऊर्जा में वृद्धि होनी चाहिए, इसलिए इसे बढ़ाना चाहिएवीमैक्स, और यह फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दूसरे नियम का खंडन करता है।

चूंकि, तरंग सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा प्रेषित ऊर्जा प्रकाश की तीव्रता के समानुपाती होती है ( एफ), फिर कोई प्रकाश; आवृत्ति, लेकिन पर्याप्त रूप से उच्च तीव्रता को धातु से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना होगा, अर्थात, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की लाल सीमा मौजूद नहीं होगी, जो कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के तीसरे नियम के विपरीत है। बाह्य प्रकाश-विद्युत प्रभाव जड़त्वहीन होता है। और तरंग सिद्धांत इसकी जड़त्वहीनता की व्याख्या नहीं कर सकता।

3 बाहरी प्रकाश-विद्युत प्रभाव के लिए आइंस्टीन का समीकरण।

समारोह का कार्य

1905 में, ए आइंस्टीन ने क्वांटम अवधारणाओं के आधार पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या की। आइंस्टीन के अनुसार, प्लैंक की परिकल्पना के अनुसार प्रकाश न केवल क्वांटा द्वारा उत्सर्जित होता है, बल्कि अंतरिक्ष में फैलता है और अलग-अलग भागों में पदार्थ द्वारा अवशोषित होता है - ऊर्जा के साथ क्वांटा ई0 = एचवी. विद्युत चुम्बकीय विकिरण के क्वांटा को कहा जाता है फोटॉनों.

आइंस्टीन का समीकरण (बाहरी फोटो प्रभाव के लिए ऊर्जा के संरक्षण का नियम):

घटना फोटॉन ऊर्जा एचवीधातु से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने पर खर्च किया जाता है, अर्थात कार्य फलन पर एक आउट, और उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन को गतिज ऊर्जा का संचार करने के लिए।

किसी ठोस पिंड से निर्वात में निकालने के लिए इलेक्ट्रॉन को प्रदान की जाने वाली सबसे छोटी ऊर्जा कहलाती है समारोह का कार्य.

फर्म की ऊर्जा के बाद से इ एफतापमान पर निर्भर करता है और इ एफ, तापमान के साथ भी बदलता है, इसलिए, एक आउटतापमान पर निर्भर।

इसके अलावा, कार्य कार्य सतह खत्म करने के लिए बहुत संवेदनशील है। सतह पर एक फिल्म लागू करना एसए, एसजी, वा) पर वूएक आउटशुद्ध के लिए 4.5 eV से घटता हैवू 1.5 घंटे तक अशुद्धता के लिए 2 ईवीवू.

आइंस्टीन के समीकरण से व्याख्या करना संभव हो जाता हैसी ई बाहरी फोटो-प्रभाव के तीन नियम,

पहला नियम: प्रत्येक क्वांटम केवल एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित होता है। इसलिए, निकाले गए फोटोइलेक्ट्रॉनों की संख्या तीव्रता के समानुपाती होनी चाहिए ( एफ) स्वेता

दूसरा कानून: वीमैक्स~ और तब से एक आउटपर निर्भर नहीं करता है एफ, फिर औरवीमैक्स पर निर्भर नहीं करता है एफ

तीसरा नियम: जैसे-जैसे घटता है,वीमैक्स और = ν 0 . के लिए वीमैक्स = 0, इसलिए,हो 0 = एक आउट, इसलिए, अर्थात् एक न्यूनतम आवृत्ति होती है, जिससे शुरू होकर बाहरी प्रकाश-विद्युत प्रभाव संभव होता है।

d e (\displaystyle d\Phi _(e)), विकिरण स्रोत की सतह के एक छोटे से क्षेत्र द्वारा अपने क्षेत्र में उत्सर्जित डी एस (\displaystyle डीएस) : एम ई = डी Φ ई डी एस। (\displaystyle M_(e)=(\frac (d\Phi _(e))(dS)).)

वे यह भी कहते हैं कि ऊर्जा चमक उत्सर्जित विकिरण प्रवाह की सतह घनत्व है।

संख्यात्मक रूप से, ऊर्जा की चमक सतह के लंबवत पोयंटिंग वेक्टर के घटक के समय-औसत मापांक के बराबर होती है। इस मामले में, औसत ऐसे समय में किया जाता है जो विद्युत चुम्बकीय दोलनों की अवधि से काफी अधिक होता है।

उत्सर्जित विकिरण सतह में ही उत्पन्न हो सकता है, तब कोई स्व-प्रकाशमान सतह की बात करता है। एक अन्य प्रकार तब देखा जाता है जब सतह को बाहर से प्रकाशित किया जाता है। ऐसे मामलों में, घटना प्रवाह का कुछ हिस्सा बिखराव और प्रतिबिंब के परिणामस्वरूप आवश्यक रूप से वापस आ जाता है। तब ऊर्जा की चमक के लिए अभिव्यक्ति का रूप है:

एम ई = (ρ + σ) ⋅ ई ई , (\displaystyle M_(e)=(\rho +\sigma)\cdot E_(e),)

कहाँ पे (\displaystyle \rho )और (\displaystyle \सिग्मा )- गुणांक प्रतिबिंब और गुणांक सतह का प्रकीर्णन, क्रमशः, और - इसका विकिरण।

ऊर्जा चमक के अन्य नाम, कभी-कभी साहित्य में उपयोग किए जाते हैं, लेकिन GOST द्वारा प्रदान नहीं किए जाते हैं: - उत्सर्जनऔर अभिन्न उत्सर्जन.

ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व

ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व एम ई , λ (λ) (\displaystyle M_(e,\lambda )(\lambda))- ऊर्जा चमक के परिमाण का अनुपात डी एम ई (λ) , (\displaystyle dM_(e)(\lambda),)प्रति छोटे वर्णक्रमीय अंतराल d , (\displaystyle d\lambda ,)के बीच संलग्न (\displaystyle \लैम्ब्डा )और λ + d (\displaystyle \lambda +d\lambda ), इस अंतराल की चौड़ाई तक:

एम ई, λ (λ) = डी एम ई (λ) डी λ। (\displaystyle M_(e,\lambda )(\lambda)=(\frac (dM_(e)(\lambda))(d\lambda )).)

माप की SI इकाई W m -3 है। चूंकि ऑप्टिकल विकिरण की लंबाई-तरंगों को आमतौर पर नैनोमीटर में मापा जाता है, इसलिए व्यवहार में अक्सर डब्ल्यू एम -2 · एनएम -1 का उपयोग किया जाता है।

कभी-कभी साहित्य में एम ई , λ (\displaystyle M_(e,\lambda ))कहा जाता है वर्णक्रमीय उत्सर्जन.

लाइट एनालॉग

एम वी = के एम ⋅ 380 एन एम 780 एन एम एम ई, λ (λ) वी (λ) डी λ , (\displaystyle M_(v)=K_(m)\cdot \int \limits _(380~nm)^ (780~nm)M_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)d\lambda ,)

कहाँ पे के एम (\displaystyle K_(m))- विकिरण की अधिकतम चमकदार दक्षता, एसआई प्रणाली में 683 एलएम / डब्ल्यू के बराबर। इसका संख्यात्मक मान सीधे कैंडेला की परिभाषा से आता है।

अन्य बुनियादी ऊर्जा फोटोमेट्रिक मात्रा और उनके प्रकाश एनालॉग के बारे में जानकारी तालिका में दी गई है। मात्राओं के पदनाम GOST 26148-84 के अनुसार दिए गए हैं।

एसआई ऊर्जा फोटोमेट्रिक मात्रा

नाम (समानार्थी)	मूल्य पदनाम	परिभाषा	एसआई इकाई संकेतन	हल्की मात्रा
ऊर्जा-विकिरण (उज्ज्वल ऊर्जा)	क्यू ई (\displaystyle Q_(e))या डब्ल्यू (\ डिस्प्लेस्टाइल डब्ल्यू)	विकिरण द्वारा वहन की जाने वाली ऊर्जा	जे	प्रकाश ऊर्जा
फ्लक्स-विकिरण (उज्ज्वल प्रवाह)	(\displaystyle \Phi )या पी (\ डिस्प्लेस्टाइल पी)	Φ e = d Q e d t (\displaystyle \Phi _(e)=(\frac (dQ_(e))(dt)))	मंगल	धीरे - धीरे बहना
शक्ति-विकिरण (प्रकाश की ऊर्जा शक्ति)	मैं ई (\displaystyle I_(e))	मैं ई = डी Φ ई डी Ω (\displaystyle I_(e)=(\frac (d\Phi _(e))(d\Omega )))	मंगल एसआर -1	प्रकाश की शक्ति
वॉल्यूमेट्रिक विकिरण ऊर्जा घनत्व	यू ई (\डिस्प्लेस्टाइल यू_(ई))	यू ई = डी क्यू ई डी वी (\displaystyle U_(e)=(\frac (dQ_(e))(dV)))	जे एम -3	प्रकाश ऊर्जा का आयतन घनत्व
ऊर्जा (चमक)	एल ई (\displaystyle एल_(ई))	एल ई = डी 2 Φ ई डी Ω डी एस 1 cos (\displaystyle L_(e)=(\frac (d^(2)\Phi _(e))(d\Omega \,dS_(1)\, \cos\varepsilon)))	डब्ल्यू एम -2 एसआर -1	चमक
इंटीग्रल एनर्जी ब्राइटनेस	ई (\displaystyle \लैम्ब्डा _(ई))	ई = ∫ 0 टी एल ई (टी ′) डी टी ′ (\displaystyle \Lambda _(e)=\int _(0)^(t)L_(e)(t”)dt”)	जे एम -2 एसआर -1	अभिन्न चमक
विकिरण (ऊर्जा रोशनी)	ई ई (\displaystyle E_(e))	ई ई = डी Φ ई डी एस 2 (\displaystyle E_(e)=(\frac (d\Phi _(e))(dS_(2))))	डब्ल्यू एम -2

1. थर्मल विकिरण के लक्षण।

2. किरचॉफ का नियम।

3. एक काले शरीर के विकिरण के नियम।

4. सूर्य का विकिरण।

5. थर्मोग्राफी की भौतिक नींव।

6. प्रकाश चिकित्सा। पराबैंगनी प्रकाश के चिकित्सीय उपयोग।

7. बुनियादी अवधारणाएं और सूत्र।

8. कार्य।

मानव आंख के लिए दृश्यमान या अदृश्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण की पूरी विविधता से, एक को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जो सभी निकायों में निहित है - यह थर्मल विकिरण है।

ऊष्मीय विकिरण- किसी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित और उसकी आंतरिक ऊर्जा के कारण उत्पन्न होने वाला विद्युत चुम्बकीय विकिरण।

ऊष्मीय विकिरण तापीय गति की प्रक्रिया में या आवेशों की त्वरित गति (क्रिस्टल जाली आयनों के दोलन, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तापीय गति, आदि) के दौरान पदार्थ के कणों के उत्तेजना के कारण होता है। यह किसी भी तापमान पर होता है और सभी निकायों में निहित है। थर्मल विकिरण की एक विशेषता विशेषता है निरंतर स्पेक्ट्रम।

विकिरण की तीव्रता और वर्णक्रमीय संरचना शरीर के तापमान पर निर्भर करती है, इसलिए, थर्मल विकिरण को हमेशा आंख से चमक के रूप में नहीं माना जाता है। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान पर गर्म किए गए पिंड ऊर्जा के एक महत्वपूर्ण हिस्से को दृश्य सीमा में उत्सर्जित करते हैं, और कमरे के तापमान पर लगभग सभी ऊर्जा स्पेक्ट्रम के अवरक्त भाग में उत्सर्जित होती है।

26.1. थर्मल विकिरण के लक्षण

थर्मल विकिरण के कारण शरीर जो ऊर्जा खो देता है वह निम्नलिखित मूल्यों की विशेषता है।

विकिरण प्रवाह(एफ) - शरीर की पूरी सतह से प्रति यूनिट समय में निकलने वाली ऊर्जा।

वास्तव में, यह थर्मल विकिरण की शक्ति है। विकिरण प्रवाह का आयाम [J / s \u003d W] है।

ऊर्जा चमक(Re) एक गर्म पिंड की एक इकाई सतह से प्रति इकाई समय में उत्सर्जित तापीय विकिरण की ऊर्जा है:

इस विशेषता का आयाम [W / m 2] है।

विकिरण प्रवाह और ऊर्जा चमक दोनों पदार्थ की संरचना और उसके तापमान पर निर्भर करते हैं: = Ф (Т), रे = रे (टी)।

थर्मल विकिरण के स्पेक्ट्रम पर ऊर्जा चमक का वितरण इसकी विशेषता है वर्णक्रमीय घनत्व।आइए हम से तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में 1 s में एकल सतह द्वारा उत्सर्जित थर्मल विकिरण की ऊर्जा को निरूपित करें λ इससे पहले λ +डी λ, डीआरई के माध्यम से।

ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व(आर) या उत्सर्जनस्पेक्ट्रम (dRe) के एक संकीर्ण हिस्से में इस भाग की चौड़ाई (d .) में ऊर्जा चमक का अनुपात हैλ):

तरंग दैर्ध्य रेंज में वर्णक्रमीय घनत्व और ऊर्जा चमक (dRe) का अनुमानित दृश्य λ इससे पहले λ +डी λ, अंजीर में दिखाया गया है। 26.1.

चावल। 26.1.ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व

तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व की निर्भरता को कहा जाता है शरीर विकिरण स्पेक्ट्रम।इस निर्भरता को जानने से आप किसी भी तरंग दैर्ध्य रेंज में शरीर की ऊर्जा चमक की गणना कर सकते हैं:

निकाय न केवल उत्सर्जित करते हैं, बल्कि थर्मल विकिरण को भी अवशोषित करते हैं। किसी पिंड की विकिरण ऊर्जा को अवशोषित करने की क्षमता उसके पदार्थ, तापमान और विकिरण तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है। शरीर की अवशोषण क्षमता की विशेषता है मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांकα.

शरीर की सतह पर एक धारा गिरने दें एकरंगाविकिरण तरंग दैर्ध्य के साथ। इस प्रवाह का कुछ भाग परावर्तित होता है और भाग शरीर द्वारा अवशोषित होता है। आइए हम अवशोषित फ्लक्स एब्स के मान को निरूपित करें।

मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक α किसी दिए गए शरीर द्वारा अवशोषित विकिरण प्रवाह का अनुपात है जो कि मोनोक्रोमैटिक फ्लक्स की घटना के परिमाण के लिए होता है:

मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक एक आयामहीन मात्रा है। इसका मान शून्य और एक के बीच होता है: 0 α 1.

फ़ंक्शन α = α(λ,Τ), जो तरंग दैर्ध्य और तापमान पर मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक की निर्भरता को व्यक्त करता है, कहलाता है अवशोषण क्षमतातन। उसका रूप काफी जटिल हो सकता है। अवशोषण के सरलतम प्रकारों पर नीचे विचार किया गया है।

पूरी तरह से काला शरीर- ऐसा पिंड, जिसका अवशोषण गुणांक सभी तरंग दैर्ध्य के लिए एकता के बराबर होता है: α = 1. यह उस पर सभी विकिरण घटना को अवशोषित करता है।

उनके अवशोषण गुणों के अनुसार, कालिख, काला मखमल, प्लैटिनम काला बिल्कुल काले शरीर के करीब है। एक ब्लैकबॉडी का एक बहुत अच्छा मॉडल एक छोटे से छेद (O) के साथ एक बंद गुहा है। गुहा की दीवारों को अंजीर में काला कर दिया गया है। 26.2.

इस छेद में प्रवेश करने वाली किरण दीवारों से कई प्रतिबिंबों के बाद लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाती है। समान उपकरण

चावल। 26.2.ब्लैक बॉडी मॉडल

प्रकाश मानकों के रूप में उपयोग किया जाता है, उच्च तापमान आदि को मापने में उपयोग किया जाता है।

पूरी तरह से काले शरीर की ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व ε (λ, Τ) द्वारा दर्शाया जाता है। यह फ़ंक्शन थर्मल विकिरण के सिद्धांत में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका रूप पहले प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था, और फिर सैद्धांतिक रूप से प्राप्त किया गया था (प्लैंक का सूत्र)।

बिल्कुल सफेद शरीर- ऐसा पिंड, जिसका अवशोषण गुणांक सभी तरंग दैर्ध्य के लिए शून्य के बराबर होता है: α = 0।

प्रकृति में वास्तव में कोई श्वेत निकाय नहीं हैं, हालांकि, ऐसे निकाय हैं जो तापमान और तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में गुणों में उनके करीब हैं। उदाहरण के लिए, स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल भाग में एक दर्पण लगभग सभी घटना प्रकाश को दर्शाता है।

धूसर शरीरएक पिंड है जिसके लिए अवशोषण गुणांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है: α = const< 1.

कुछ वास्तविक निकायों में यह गुण तरंग दैर्ध्य और तापमान की एक निश्चित सीमा में होता है। उदाहरण के लिए, "ग्रे" (α = 0.9) को इन्फ्रारेड क्षेत्र में मानव त्वचा माना जा सकता है।

26.2. किरचॉफ का नियम

विकिरण और अवशोषण के बीच मात्रात्मक संबंध जी. किरचॉफ (1859) द्वारा स्थापित किया गया था।

किरचॉफ का नियम- रवैया उत्सर्जनउसके लिए शरीर अवशोषण क्षमतासभी निकायों के लिए समान और पूरी तरह से काले शरीर की ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व के बराबर:

हम इस कानून के कुछ परिणामों पर ध्यान देते हैं।

1. यदि किसी दिए गए तापमान पर कोई पिंड किसी विकिरण को अवशोषित नहीं करता है, तो वह इसे उत्सर्जित नहीं करता है। दरअसल, अगर के लिए

26.3. ब्लैक बॉडी रेडिएशन के नियम

ब्लैक बॉडी रेडिएशन के नियम निम्नलिखित क्रम में स्थापित किए गए थे।

1879 में, जे. स्टीफ़न ने प्रयोगात्मक रूप से, और 1884 में, एल. बोल्ट्ज़मैन ने सैद्धांतिक रूप से निर्धारित किया ऊर्जा चमकबिल्कुल काला शरीर।

स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान का नियम -एक ब्लैकबॉडी की ऊर्जा चमक उसके पूर्ण तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है:

कुछ सामग्रियों के अवशोषण गुणांक के मान तालिका में दिए गए हैं। 26.1.

तालिका 26.1.अवशोषण गुणांक

जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू. विएन (1893) ने तरंगदैर्घ्य के लिए एक सूत्र की स्थापना की जो अधिकतम के लिए जिम्मेदार है उत्सर्जनबिल्कुल काला शरीर। उन्हें जो अनुपात मिला, उसका नाम उनके नाम पर रखा गया।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अधिकतम उत्सर्जकता बदल रहा हैबाईं ओर (चित्र 26.3)।

चावल। 26.3.वियन का विस्थापन कानून चित्रण

तालिका में। 26.2 विभिन्न तापमानों पर पिंडों के विकिरण के अनुरूप, स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में रंग दिखाता है।

तालिका 26.2. गर्म पिंडों के रंग

स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन और वीन के नियमों का उपयोग करके, इन निकायों के विकिरण को मापकर निकायों के तापमान को निर्धारित करना संभव है। उदाहरण के लिए, सूर्य की सतह का तापमान (~ 6000 K), विस्फोट के उपरिकेंद्र पर तापमान (~ 10 6 K), आदि इस तरह से निर्धारित होते हैं। इन विधियों का सामान्य नाम है पायरोमेट्री

1900 में, एम। प्लैंक को गणना करने का एक सूत्र प्राप्त हुआ उत्सर्जनसैद्धांतिक रूप से बिल्कुल काला शरीर। ऐसा करने के लिए, उन्हें के बारे में शास्त्रीय विचारों को त्यागना पड़ा निरंतरताविद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण की प्रक्रिया। प्लैंक के अनुसार, विकिरण प्रवाह में अलग-अलग भाग होते हैं - क्वांटा,जिनकी ऊर्जा प्रकाश की आवृत्तियों के समानुपाती होती है:

सूत्र (26.11) से कोई सैद्धांतिक रूप से स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन और वीन के नियमों को प्राप्त कर सकता है।

26.4. सूर्य विकिरण

सौर मंडल के भीतर, सूर्य तापीय विकिरण का सबसे शक्तिशाली स्रोत है जो पृथ्वी पर जीवन को निर्धारित करता है। सौर विकिरण में हीलिंग गुण (हेलियोथेरेपी) होते हैं, इसका उपयोग सख्त करने के साधन के रूप में किया जाता है। यह शरीर पर भी नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है (जला, थर्मल .)

पृथ्वी के वायुमंडल की सीमा पर और पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण के स्पेक्ट्रम अलग-अलग होते हैं (चित्र 26.4)।

चावल। 26.4.सौर विकिरण का स्पेक्ट्रम: 1 - वायुमंडल की सीमा पर, 2 - पृथ्वी की सतह पर

वायुमंडल की सीमा पर, सूर्य का स्पेक्ट्रम एक काले पिंड के स्पेक्ट्रम के करीब है। अधिकतम उत्सर्जन है λ1मैक्स= 470 एनएम (नीला)।

पृथ्वी की सतह के पास, सौर विकिरण के स्पेक्ट्रम का आकार अधिक जटिल होता है, जो वायुमंडल में अवशोषण से जुड़ा होता है। विशेष रूप से, इसमें पराबैंगनी विकिरण का उच्च-आवृत्ति वाला हिस्सा नहीं होता है, जो जीवित जीवों के लिए हानिकारक है। ये किरणें लगभग पूरी तरह से ओजोन परत द्वारा अवशोषित कर ली जाती हैं। अधिकतम उत्सर्जन है 2मैक्स= 555 एनएम (हरा-पीला), जो सर्वोत्तम नेत्र संवेदनशीलता से मेल खाती है।

पृथ्वी के वायुमंडल की सीमा पर सौर तापीय विकिरण का प्रवाह निर्धारित करता है सौर स्थिरांकमैं।

वायुमंडल में अवशोषण के कारण पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला प्रवाह बहुत कम होता है। सबसे अनुकूल परिस्थितियों में (सूर्य अपने चरम पर), यह 1120 W / m 2 से अधिक नहीं है। मास्को में ग्रीष्म संक्रांति (जून) के समय - 930 डब्ल्यू / मी 2।

पृथ्वी की सतह के पास सौर विकिरण की शक्ति और इसकी वर्णक्रमीय संरचना दोनों ही क्षितिज के ऊपर सूर्य की ऊंचाई पर सबसे अधिक निर्भर करते हैं। अंजीर पर। 26.5 सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा के वितरण के चिकने वक्र दिए गए हैं: I - वायुमंडल के बाहर; II - आंचल में सूर्य की स्थिति में; III - क्षितिज से 30 ° ऊपर की ऊंचाई पर; IV - सूर्योदय और सूर्यास्त के करीब की स्थितियों में (क्षितिज से 10° ऊपर)।

चावल। 26.5.क्षितिज के ऊपर विभिन्न ऊंचाइयों पर सूर्य के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण

सौर स्पेक्ट्रम के विभिन्न घटक अलग-अलग तरीकों से पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हैं। चित्र 26.6 सूर्य की ऊँचाई पर वायुमंडल की पारदर्शिता को दर्शाता है।

26.5. थर्मोग्राफी का भौतिक आधार

किसी व्यक्ति का थर्मल विकिरण उसके थर्मल नुकसान का एक महत्वपूर्ण अनुपात बनाता है। किसी व्यक्ति की विकिरण हानि अंतर के बराबर होती है उत्सर्जितप्रवाह और को अवशोषितपर्यावरण विकिरण प्रवाह। विकिरण हानि शक्ति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

जहां एस सतह क्षेत्र है; δ - त्वचा (कपड़ों) का कम अवशोषण गुणांक, माना जाता है ग्रे शरीर;टी 1 - शरीर की सतह का तापमान (कपड़े); टी 0 - परिवेश का तापमान।

निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें।

आइए हम 18°C ​​(291 K) के परिवेश के तापमान पर एक नग्न व्यक्ति की विकिरण हानियों की शक्ति की गणना करें। आइए लेते हैं: शरीर का सतह क्षेत्र एस = 1.5 मीटर 2; त्वचा का तापमान टी 1 = 306 के (33 डिग्री सेल्सियस)। त्वचा का कम अवशोषण गुणांक तालिका में पाया जाता है। 26.1 (δ \u003d 5.1 * 10 -8 डब्ल्यू / एम 2 के 4)। इन मानों को सूत्र (26.11) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

पी \u003d 1.5 * 5.1 * 10 -8 * (306 4 - 291 4) 122 डब्ल्यू।

चावल। 26.6.सूर्य की ऊँचाई पर स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों के लिए पृथ्वी के वायुमंडल की पारदर्शिता (प्रतिशत में)।

मानव थर्मल विकिरण का उपयोग नैदानिक ​​​​पैरामीटर के रूप में किया जा सकता है।

थर्मोग्राफी -मानव शरीर या उसके अलग-अलग वर्गों की सतह से थर्मल विकिरण के माप और पंजीकरण के आधार पर एक नैदानिक ​​​​विधि।

शरीर की सतह के एक छोटे से क्षेत्र में तापमान वितरण को विशेष लिक्विड क्रिस्टल फिल्मों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। ऐसी फिल्में छोटे तापमान परिवर्तन (रंग बदलें) के प्रति संवेदनशील होती हैं। इसलिए, शरीर के क्षेत्र का एक रंगीन थर्मल "पोर्ट्रेट" जिस पर इसे लगाया गया है, फिल्म पर दिखाई देता है।

एक अधिक उन्नत तरीका थर्मल इमेजर्स का उपयोग करना है जो इन्फ्रारेड विकिरण को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित करते हैं। शरीर के विकिरण को एक विशेष लेंस का उपयोग करके थर्मल इमेजर के मैट्रिक्स पर प्रक्षेपित किया जाता है। रूपांतरण के बाद, स्क्रीन पर एक विस्तृत थर्मल पोर्ट्रेट बनता है। अलग-अलग तापमान वाले क्षेत्र रंग या तीव्रता में भिन्न होते हैं। आधुनिक तरीके तापमान में अंतर को 0.2 डिग्री तक ठीक करने की अनुमति देते हैं।

कार्यात्मक निदान में थर्मल पोर्ट्रेट का उपयोग किया जाता है। आंतरिक अंगों के विभिन्न विकृति एक परिवर्तित तापमान के साथ सतही त्वचा क्षेत्रों पर बन सकते हैं। ऐसे क्षेत्रों का पता लगाना पैथोलॉजी की उपस्थिति को इंगित करता है। थर्मोग्राफिक विधि सौम्य और घातक ट्यूमर के बीच विभेदक निदान की सुविधा प्रदान करती है। यह विधि उपचार के चिकित्सीय तरीकों की प्रभावशीलता की निगरानी का एक उद्देश्य साधन है। तो, सोरायसिस के रोगियों की थर्मोग्राफिक परीक्षा के दौरान, यह पाया गया कि सजीले टुकड़े में गंभीर घुसपैठ और हाइपरमिया की उपस्थिति में, तापमान में वृद्धि नोट की जाती है। अधिकांश मामलों में तापमान में आसपास के क्षेत्रों के स्तर में कमी इंगित करती है वापसीत्वचा पर प्रक्रिया।

बुखार अक्सर संक्रमण का सूचक होता है। किसी व्यक्ति का तापमान निर्धारित करने के लिए, उसके चेहरे और गर्दन पर एक इन्फ्रारेड डिवाइस को देखना पर्याप्त है। स्वस्थ लोगों के लिए, माथे के तापमान और कैरोटिड तापमान का अनुपात 0.98 से 1.03 तक होता है। इस अनुपात का उपयोग महामारी के दौरान एक्सप्रेस डायग्नोस्टिक्स में संगरोध उपायों के लिए किया जा सकता है।

26.6. फोटोथेरेपी। पराबैंगनी प्रकाश के चिकित्सीय उपयोग

चिकित्सा में इन्फ्रारेड विकिरण, दृश्य प्रकाश और पराबैंगनी विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनकी तरंग दैर्ध्य की सीमाओं को याद करें:

फोटोथेरेपीचिकित्सीय प्रयोजनों के लिए अवरक्त और दृश्य विकिरण का उपयोग कहा जाता है।

ऊतकों में घुसकर, उनके अवशोषण के स्थान पर अवरक्त किरणें (साथ ही दिखाई देने वाली) गर्मी की रिहाई का कारण बनती हैं। त्वचा में अवरक्त और दृश्य किरणों के प्रवेश की गहराई को अंजीर में दिखाया गया है। 26.7.

चावल। 26.7.त्वचा में विकिरण के प्रवेश की गहराई

चिकित्सा पद्धति में, विशेष विकिरणकों का उपयोग अवरक्त विकिरण के स्रोतों के रूप में किया जाता है (चित्र 26.8)।

मिनिन लैंपएक परावर्तक के साथ एक गरमागरम दीपक है जो विकिरण को आवश्यक दिशा में स्थानांतरित करता है। विकिरण स्रोत रंगहीन या नीले कांच से बना 20-60 W गरमागरम लैंप है।

लाइट-थर्मल बाथएक अर्ध-बेलनाकार फ्रेम है, जिसमें दो हिस्सों को एक-दूसरे से गतिमान रूप से जोड़ा जाता है। फ्रेम की आंतरिक सतह पर, रोगी का सामना करना पड़ रहा है, 40 डब्ल्यू की शक्ति वाले गरमागरम लैंप तय किए गए हैं। ऐसे स्नान में, जैविक वस्तु अवरक्त और दृश्य विकिरण, साथ ही गर्म हवा से प्रभावित होती है, जिसका तापमान 70 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है।

लैंप सोलक्सएक तिपाई पर एक विशेष परावर्तक में रखा गया एक शक्तिशाली गरमागरम दीपक है। विकिरण का स्रोत 500 W की शक्ति वाला एक गरमागरम दीपक है (टंगस्टन फिलामेंट तापमान 2800 डिग्री सेल्सियस, विकिरण अधिकतम 2 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर)।

चावल। 26.8. इरेडिएटर: मिनिन लैंप (ए), लाइट-थर्मल बाथ (बी), सोलक्स लैंप (सी)

पराबैंगनी प्रकाश के चिकित्सीय उपयोग

चिकित्सा प्रयोजनों के लिए उपयोग किए जाने वाले पराबैंगनी विकिरण को तीन श्रेणियों में बांटा गया है:

जब पराबैंगनी विकिरण ऊतकों (त्वचा में) में अवशोषित होता है, तो विभिन्न फोटोकैमिकल और फोटोबायोलॉजिकल प्रतिक्रियाएं होती हैं।

विकिरण स्रोतों के रूप में उपयोग किया जाता है। उच्च दबाव लैंप(चाप, पारा, ट्यूबलर), फ्लोरोसेंटलैंप, गैस डिस्चार्ज कम दबाव लैंपजिनमें से एक किस्म जीवाणुनाशक लैंप हैं।

एक विकिरणएक एरिथेमल और कमाना प्रभाव है। इसका उपयोग कई त्वचा संबंधी रोगों के उपचार में किया जाता है। फ़्यूरोकौमरिन श्रृंखला के कुछ रासायनिक यौगिक (उदाहरण के लिए, सोरालेन) इन रोगियों की त्वचा को लंबी-तरंग पराबैंगनी विकिरण के प्रति संवेदनशील बनाने और मेलानोसाइट्स में मेलेनिन वर्णक के गठन को प्रोत्साहित करने में सक्षम हैं। ए-विकिरण के साथ इन दवाओं का संयुक्त उपयोग एक उपचार पद्धति का आधार है जिसे कहा जाता है फोटोकेमोथेरेपीया पुवा थेरेपी(पुवा: पी - सोरालेन; यूवीए - पराबैंगनी विकिरण क्षेत्र ए)। शरीर का एक हिस्सा या पूरा हिस्सा विकिरण के संपर्क में है।

बी विकिरणइसमें विटामिन बनाने वाला, एंटी-रैचिटिक प्रभाव होता है।

सी विकिरणएक जीवाणुनाशक प्रभाव है। विकिरण सूक्ष्मजीवों और कवक की संरचना को नष्ट कर देता है। सी-विकिरण विशेष जीवाणुनाशक लैंप (चित्र। 26.9) द्वारा बनाया गया है।

कुछ चिकित्सा तकनीकें रक्त को विकिरणित करने के लिए सी-विकिरण का उपयोग करती हैं।

पराबैंगनी भुखमरी।शरीर के सामान्य विकास और कामकाज के लिए पराबैंगनी विकिरण आवश्यक है। इसकी कमी से कई गंभीर बीमारियां हो जाती हैं। चरम क्षेत्र के निवासी पराबैंगनी भुखमरी का सामना करते हैं

चावल। 26.9.जीवाणुनाशक विकिरणक (ए), नासोफेरींजल विकिरणक (बी)

उत्तर, खनन उद्योग में श्रमिक, मेट्रो, बड़े शहरों के निवासी। शहरों में, पराबैंगनी विकिरण की कमी धूल, धुएं और गैसों द्वारा वायु प्रदूषण से जुड़ी होती है जो सौर स्पेक्ट्रम के यूवी भाग को अवरुद्ध करती है। परिसर की खिड़कियां यूवी किरणों को . की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रसारित नहीं करती हैं< 310 нм. Значительно снижают УФ-поток загрязненные стекла и занавеси (тюлевые занавески снижают УФ-излучение на 20 %). Поэтому на многих производствах и в быту наблюдается так называемая «биологическая полутьма». В первую очередь страдают дети (возрастает вероятность заболевания рахитом).

पराबैंगनी विकिरण के खतरे

अधिकता के लिए एक्सपोजरपूरे शरीर पर और उसके व्यक्तिगत अंगों पर पराबैंगनी विकिरण की खुराक कई विकृति की ओर ले जाती है। सबसे पहले, यह अनियंत्रित धूप सेंकने के परिणामों को संदर्भित करता है: जलन, उम्र के धब्बे, आंखों की क्षति - फोटोफथाल्मिया का विकास। आंख पर पराबैंगनी विकिरण का प्रभाव इरिथेमा के समान होता है, क्योंकि यह कॉर्निया की कोशिकाओं और आंख के श्लेष्म झिल्ली में प्रोटीन के अपघटन से जुड़ा होता है। जीवित मानव त्वचा कोशिकाएं यूवी किरणों की विनाशकारी क्रिया से सुरक्षित रहती हैं "मृत-

mi" त्वचा के स्ट्रेटम कॉर्नियम की कोशिकाएं। आंखें इस सुरक्षा से वंचित हैं, इसलिए, आंखों के विकिरण की एक महत्वपूर्ण खुराक के साथ, आंखों के सींग (केराटाइटिस) और श्लेष्म झिल्ली (नेत्रश्लेष्मलाशोथ) की सूजन एक गुप्त अवधि के बाद विकसित होती है। यह प्रभाव 310 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य वाली किरणों के कारण होता है। आंखों को ऐसी किरणों से बचाना जरूरी है। यूवी विकिरण के ब्लास्टोमोजेनिक प्रभाव पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, जिससे त्वचा कैंसर का विकास होता है।

26.7. बुनियादी अवधारणाएं और सूत्र

तालिका निरंतरता

तालिका का अंत

26.8. कार्य

2. निर्धारित करें कि मानव शरीर की सतह के क्षेत्रों की ऊर्जा चमक कितनी बार भिन्न होती है, जिसका तापमान क्रमशः 34 और 33 ° C होता है?

3. थर्मोग्राफी द्वारा स्तन ट्यूमर का निदान करते समय, रोगी को पीने के लिए ग्लूकोज का घोल दिया जाता है। कुछ समय बाद, शरीर की सतह का थर्मल विकिरण दर्ज किया जाता है। ट्यूमर ऊतक कोशिकाएं ग्लूकोज को गहन रूप से अवशोषित करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनकी गर्मी का उत्पादन बढ़ जाता है। यदि सतह से विकिरण 1% (1.01 गुना) बढ़ जाए तो ट्यूमर के ऊपर के त्वचा क्षेत्र का तापमान कितने डिग्री बदल जाता है? शरीर के क्षेत्र का प्रारंभिक तापमान 37 डिग्री सेल्सियस है।

6. यदि शरीर की सतह से विकिरण प्रवाह में 4% की वृद्धि हो जाए तो मानव शरीर का तापमान कितना बढ़ जाता है? प्रारंभिक शरीर का तापमान 35 डिग्री सेल्सियस है।

7. 90°C पर पानी के समान द्रव्यमान वाले कमरे में दो समान केतली हैं। एक निकल चढ़ाया हुआ है और दूसरा काला है। कौन सी केतली सबसे तेजी से ठंडी होगी? क्यों?

फेसला

किरचॉफ के नियम के अनुसार, सभी निकायों के लिए उत्सर्जन और अवशोषण क्षमताओं का अनुपात समान है। निकल चढ़ाया हुआ चायदानी लगभग सभी प्रकाश को दर्शाता है। इसलिए, इसकी अवशोषण क्षमता छोटी है। तदनुसार, उत्सर्जन भी छोटा है।

जवाब:डार्क केतली तेजी से ठंडी होगी।

8. कीटों के विनाश के लिए, अनाज को अवरक्त विकिरण के संपर्क में लाया जाता है। कीड़े क्यों मरते हैं, लेकिन अनाज नहीं?

जवाब:कीड़े हैं कालारंग, इसलिए गहन रूप से अवरक्त विकिरण को अवशोषित करते हैं और नष्ट हो जाते हैं।

9. स्टील के एक टुकड़े को गर्म करते समय, हम 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक चमकदार चेरी-लाल गर्मी देखेंगे, लेकिन फ्यूज्ड क्वार्ट्ज की एक पारदर्शी छड़ एक ही तापमान पर बिल्कुल भी नहीं चमकती है। क्यों?

फेसला

समस्या 7 देखें। एक पारदर्शी शरीर प्रकाश के एक छोटे से हिस्से को अवशोषित करता है। इसलिए, इसका उत्सर्जन छोटा है।

जवाब:एक पारदर्शी शरीर व्यावहारिक रूप से विकिरण नहीं करता है, तब भी जब इसे अत्यधिक गर्म किया जाता है।

10. ठंड के मौसम में बहुत से जानवर मुड़े हुए क्यों सोते हैं?

जवाब:इस मामले में, शरीर की खुली सतह कम हो जाती है और तदनुसार, विकिरण हानि कम हो जाती है।

पिंडों के ऊष्मीय विकिरण को विद्युत चुम्बकीय विकिरण कहा जाता है जो शरीर की आंतरिक ऊर्जा के उस हिस्से के कारण होता है, जो इसके कणों की तापीय गति से संबंधित है।

तापमान पर गर्म किए गए निकायों के थर्मल विकिरण की मुख्य विशेषताएं टीहैं:

1. ऊर्जा चमकआर (टी ) -तरंग दैर्ध्य की पूरी श्रृंखला में, शरीर की प्रति इकाई सतह प्रति इकाई समय में उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा।विकिरण करने वाले पिंड की सतह के तापमान, प्रकृति और स्थिति पर निर्भर करता है। एसआई प्रणाली में आर ( टी ) आयाम है [डब्ल्यू/एम 2]।

2. ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्वआर (  ,टी) =डीडब्ल्यू/ डी - एक इकाई तरंग दैर्ध्य अंतराल में शरीर की सतह की एक इकाई द्वारा प्रति इकाई समय में उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा (माना गया तरंग दैर्ध्य के पास) ). वे। यह मात्रा संख्यात्मक रूप से ऊर्जा अनुपात के बराबर है डीडब्ल्यूसे तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में प्रति इकाई समय प्रति इकाई क्षेत्र उत्सर्जित होता है  इससे पहले  +डी , इस अंतराल की चौड़ाई तक। यह शरीर के तापमान, तरंगदैर्घ्य और विकिरणित पिंड की सतह की प्रकृति और स्थिति पर भी निर्भर करता है। एसआई प्रणाली में आर( , टी) आयाम है [डब्ल्यू/एम 3]।

ऊर्जा चमक आर(टी) ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व से संबंधित आर( , टी) इस अनुसार:

(1) [डब्ल्यू/एम2]

3. सभी पिंड न केवल विकिरण करते हैं, बल्कि अपनी सतह पर आपतित विद्युत चुम्बकीय तरंगों को भी अवशोषित करते हैं। एक निश्चित तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संबंध में निकायों की अवशोषण क्षमता निर्धारित करने के लिए, अवधारणा पेश की जाती है मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक-शरीर की सतह द्वारा अवशोषित मोनोक्रोमैटिक तरंग की ऊर्जा का एक घटना मोनोक्रोमैटिक तरंग की ऊर्जा से अनुपात:

मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक एक आयाम रहित मात्रा है जो तापमान और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। यह दर्शाता है कि घटना की ऊर्जा का कितना अंश मोनोक्रोमैटिक तरंग शरीर की सतह द्वारा अवशोषित किया जाता है। मूल्य ( , टी) 0 से 1 तक मान ले सकते हैं।

रुद्धोष्म रूप से बंद प्रणाली में विकिरण (पर्यावरण के साथ गर्मी का आदान-प्रदान नहीं) संतुलन कहलाता है. यदि गुहा की दीवार में एक छोटा सा छेद बनाया जाता है, तो संतुलन की स्थिति थोड़ी बदल जाएगी, और गुहा से निकलने वाला विकिरण संतुलन विकिरण के अनुरूप होगा।

यदि इस तरह के छेद में एक बीम निर्देशित किया जाता है, तो गुहा की दीवारों पर बार-बार प्रतिबिंब और अवशोषण के बाद, यह वापस बाहर नहीं जा पाएगा। इसका मतलब है कि ऐसे छेद के लिए, अवशोषण गुणांक ( , टी) = 1.

एक छोटे से छेद के साथ माना बंद गुहा मॉडल में से एक के रूप में कार्य करता है बिल्कुल काला शरीर।

पूरी तरह से काला शरीरएक पिंड कहा जाता है जो उस पर सभी विकिरण घटना को अवशोषित करता है, भले ही आपतित विकिरण की दिशा, इसकी वर्णक्रमीय संरचना और ध्रुवीकरण (बिना किसी चीज को प्रतिबिंबित या संचारित किए) की दिशा की परवाह किए बिना।

एक ब्लैकबॉडी के लिए, ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व तरंग दैर्ध्य और तापमान का कुछ सार्वभौमिक कार्य है एफ( , टी) और इसकी प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है।

प्रकृति के सभी पिंड आंशिक रूप से अपनी सतह पर विकिरण की घटना को दर्शाते हैं और इसलिए पूर्ण रूप से काले पिंडों से संबंधित नहीं हैं। यदि किसी पिंड का मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक के लिए समान है सभी तरंग दैर्ध्य और कमइकाइयों(( , टी) = = स्थिरांक<1),तो ऐसे शरीर को कहा जाता है स्लेटी. एक भूरे रंग के शरीर के मोनोक्रोमैटिक अवशोषण का गुणांक केवल शरीर के तापमान, इसकी प्रकृति और इसकी सतह की स्थिति पर निर्भर करता है।

किरचॉफ ने दिखाया कि सभी निकायों के लिए, उनकी प्रकृति की परवाह किए बिना, मोनोक्रोमैटिक अवशोषण गुणांक के लिए ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व का अनुपात तरंग दैर्ध्य और तापमान का एक ही सार्वभौमिक कार्य है। एफ( , टी) , जो एक काले शरीर की ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व है :

समीकरण (3) किरचॉफ का नियम है।

किरचॉफ का नियमइस तरह तैयार किया जा सकता है: सिस्टम के सभी निकायों के लिए जो थर्मोडायनामिक संतुलन में हैं, गुणांक के लिए ऊर्जा चमक के वर्णक्रमीय घनत्व का अनुपात मोनोक्रोमैटिक अवशोषण शरीर की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है, तरंग दैर्ध्य के आधार पर सभी निकायों के लिए समान कार्य है और तापमान टी.

पूर्वगामी और सूत्र (3) से यह स्पष्ट है कि किसी दिए गए तापमान पर, बड़े अवशोषण गुणांक वाले भूरे रंग के शरीर अधिक दृढ़ता से विकिरण करते हैं, और बिल्कुल काले शरीर सबसे अधिक दृढ़ता से विकिरण करते हैं। चूंकि पूरी तरह से काले शरीर के लिए(  , टी)=1, तो सूत्र (3) का तात्पर्य है कि सार्वत्रिक फलन एफ( , टी) एक काले शरीर की ऊर्जा चमक का वर्णक्रमीय घनत्व है