किसी भी पिंड के विकिरण में मौजूद विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्तियों के समूह को कहा जाता है उत्सर्जन चित्र.

स्पेक्ट्रा हैं ठोस, शासनऔर धारीदार.

सतत स्पेक्ट्रावे सभी पदार्थ दें जो ठोस या तरल अवस्था में हों। निरंतर स्पेक्ट्रम में दृश्य प्रकाश की सभी आवृत्तियों की तरंगें होती हैं और इसलिए इस क्रम में एक रंग से दूसरे रंग में एक चिकनी संक्रमण के साथ रंगीन बैंड की तरह दिखता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, इंडिगो और बैंगनी ("हर शिकारी चाहता है जानिए तीतर कहाँ बैठता है")।

लाइन स्पेक्ट्रागैसीय परमाणु अवस्था में सभी पदार्थ दें। सभी पदार्थों के पृथक परमाणु केवल उनके लिए विशिष्ट निश्चित आवृत्तियों की तरंगों के सेट को विकीर्ण करते हैं। जैसे प्रत्येक व्यक्ति की अपनी व्यक्तिगत उंगलियों के निशान होते हैं, इसलिए किसी दिए गए पदार्थ के परमाणु का अपना स्पेक्ट्रम होता है, केवल इसके लिए विशेषता। रेखा उत्सर्जन स्पेक्ट्रा अंतराल द्वारा अलग की गई रंगीन रेखाओं की तरह दिखती है। लाइन स्पेक्ट्रा की प्रकृति को इस तथ्य से समझाया गया है कि किसी विशेष पदार्थ के परमाणुओं की अपनी विशिष्ट ऊर्जा के साथ केवल अपनी स्थिर अवस्थाएँ होती हैं, और, परिणामस्वरूप, ऊर्जा स्तरों के अपने स्वयं के सेट होते हैं जो एक परमाणु बदल सकता है, अर्थात एक एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन किसी दिए गए रसायन के लिए केवल एक विशिष्ट कक्षा से दूसरी, अच्छी तरह से परिभाषित कक्षाओं में स्थानांतरित हो सकता है।

धारीदार स्पेक्ट्राअणुओं द्वारा निर्मित होते हैं जो एक दूसरे से बंधे या कमजोर रूप से बंधे नहीं होते हैं। धारीदार स्पेक्ट्रा लाइन स्पेक्ट्रा की तरह दिखते हैं, केवल अलग-अलग लाइनों के बजाय, अलग-अलग श्रृंखलाएं देखी जाती हैं, जिन्हें अलग-अलग बैंड के रूप में माना जाता है जो अंधेरे अंतराल से अलग होते हैं।

यह विशेषता है कि इन परमाणुओं द्वारा जो स्पेक्ट्रम उत्सर्जित किया जाता है, वही अवशोषित होता है, अर्थात। उत्सर्जित आवृत्तियों के सेट के संदर्भ में उत्सर्जन स्पेक्ट्रा अवशोषण स्पेक्ट्रा के साथ मेल खाता है। चूंकि विभिन्न पदार्थों के परमाणु केवल उनके लिए विशिष्ट स्पेक्ट्रा के अनुरूप होते हैं, इसलिए किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को उसके स्पेक्ट्रा का अध्ययन करके निर्धारित करने का एक तरीका है। इस विधि को कहा जाता है वर्णक्रमीय विश्लेषण. खनन के दौरान खनिज अयस्कों की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए, ग्रहों के वायुमंडल की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग किया जाता है; धातु विज्ञान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में किसी पदार्थ की संरचना की निगरानी के लिए मुख्य विधि है।

ज्वाला प्रकाश उत्सर्जित करती है। कांच पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है। साधारण वाक्यांश, परिचित अवधारणाएँ। हालाँकि, यहाँ "विकिरण", "अवशोषित" शब्द केवल बाहरी रूप से, आसानी से अवलोकन करने का वर्णन करते हैं, इन प्रक्रियाओं की भौतिकी सीधे परमाणुओं और पदार्थ के अणुओं की संरचना से संबंधित है।

एक परमाणु एक क्वांटम प्रणाली है, इसकी आंतरिक ऊर्जा मूल रूप से नाभिक के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की ऊर्जा है; क्वांटम नियमों के अनुसार, इस ऊर्जा में केवल वही मान हो सकते हैं जो क्वांटम और परमाणुओं की स्थिति के लिए बिल्कुल निश्चित हों। इस प्रकार, एक परमाणु की ऊर्जा लगातार नहीं बदल सकती है, लेकिन केवल छलांग में - किन्हीं दो अनुमत ऊर्जा मूल्यों के अंतर के बराबर भागों में।

एक क्वांटम प्रणाली (परमाणु, अणु), जो बाहर से ऊर्जा का एक हिस्सा प्राप्त करती है, उत्तेजित होती है, अर्थात। एक ऊर्जा स्तर से दूसरे उच्च स्तर पर जाता है। सिस्टम उत्तेजित अवस्था में मनमाने ढंग से लंबे समय तक नहीं रह सकता है; किसी बिंदु पर, उसी ऊर्जा की रिहाई के साथ एक सहज (सहज) रिवर्स संक्रमण होता है। क्वांटम संक्रमण हो सकता है विकिरणवालाऔर गैर विकिरणवाला. पहले मामले में, ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण के एक हिस्से के रूप में अवशोषित या उत्सर्जित होती है, जिसकी आवृत्ति उन स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर से सख्ती से निर्धारित होती है जिनके बीच संक्रमण होता है। गैर-विकिरणीय संक्रमणों के मामले में, सिस्टम अन्य प्रणालियों (परमाणुओं, अणुओं, इलेक्ट्रॉनों) के साथ बातचीत करते समय ऊर्जा प्राप्त करता है या देता है। इन दो प्रकार के संक्रमणों की उपस्थिति द्वारा समझाया गया है ऑप्टोकॉस्टिक बीइंग इफेक्ट.

जब एक बंद आयतन में एक गैस को विकिरणित किया जाता है, एक अवरक्त विकिरण प्रवाह द्वारा संशोधित किया जाता है, तो गैस में दबाव स्पंदन होता है (लगभग) ptico-ध्वनिक प्रभाव) इसका तंत्र काफी सरल है; अवरक्त विकिरण का अवशोषण गैस के अणुओं के उत्तेजना के साथ होता है, जबकि विपरीत संक्रमण गैर-विकिरणीय रूप से होता है, अर्थात। अणुओं की उत्तेजना ऊर्जा उनकी गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे दबाव में परिवर्तन होता है।

प्रभाव की मात्रात्मक विशेषताएं गैस मिश्रण की संरचना के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। विश्लेषण के लिए ऑप्टिकल-ध्वनिक प्रभाव का उपयोग सादगी और विश्वसनीयता, उच्च चयनात्मकता और घटक सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता है।

ऑप्टो-ध्वनिक संकेतक एक गैर-चयनात्मक उज्ज्वल ऊर्जा रिसीवर है जिसे गैस विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किया गया है। फ्लोराइट विंडो के माध्यम से संशोधित रेडिएंट फ्लक्स अध्ययन के तहत गैस के साथ कक्ष में प्रवेश करता है। प्रवाह की क्रिया के तहत, माइक्रोफ़ोन झिल्ली पर गैस का दबाव बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गैस की संरचना के आधार पर माइक्रोफ़ोन सर्किट में विद्युत संकेत दिखाई देते हैं।

ऑप्टो-ध्वनिक प्रभाव का उपयोग अणुओं के उत्तेजना के जीवनकाल को मापने में, आर्द्रता और विकिरण प्रवाह के निर्धारण पर कई कार्यों में किया जाता है। ध्यान दें कि ऑप्टिकल-ध्वनिक प्रभाव तरल और ठोस में भी संभव है।

प्रत्येक पदार्थ के परमाणुओं की अपनी ऊर्जा स्तर संरचना होती है जो केवल उनके लिए निहित होती है, और, परिणामस्वरूप, आवेग संक्रमण की संरचना जिसे ऑप्टिकल विधियों द्वारा पंजीकृत किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, फोटोग्राफिक रूप से)। यह परिस्थिति वर्णक्रमीय विश्लेषण को रेखांकित करती है। चूंकि अणु भी विशुद्ध रूप से क्वांटम सिस्टम हैं, प्रत्येक पदार्थ (परमाणुओं या अणुओं का एक संग्रह) कुछ निश्चित ऊर्जाओं या कुछ तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण का केवल क्वांटा उत्सर्जित और अवशोषित करता है)। कुछ वर्णक्रमीय रेखाओं की तीव्रता उन परमाणुओं (अणुओं) की संख्या के समानुपाती होती है जो प्रकाश का उत्सर्जन (या अवशोषित) करते हैं। यह अनुपात मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण का आधार बनता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण का अनुप्रयोग उदाहरण:

मिश्रण में ज्ञात गैसों की सांद्रता एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के साथ एक लेजर स्रोत से विकिरण के संचरण द्वारा मापी जाती है। मिश्रण में निहित प्रत्येक गैस, जिसकी सांद्रता ज्ञात है, प्रारंभिक रूप से विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ मोनोक्रोमैटिक विकिरणों से विकिरणित होती है, और प्रत्येक गैस का अवशोषण गुणांक प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए निर्धारित किया जाता है। फिर, इन तरंग दैर्ध्य पर, परीक्षण मिश्रण का अवशोषण बदल जाता है और प्राप्त अवशोषण गुणांक मूल्यों का उपयोग करके, मिश्रण में प्रत्येक गैस की एकाग्रता निर्धारित की जाती है। गैस मिश्रण में घटकों की तुलना में अधिक तरंग दैर्ध्य वाले विकिरण के साथ मापने पर, अज्ञात गैसों की उपस्थिति का पता लगाया जा सकता है।

परमाणुओं और अणुओं के लिए, उत्सर्जन स्पेक्ट्रा क्रमशः रेखा और धारीदार होगा, और अवशोषण स्पेक्ट्रा के लिए समान होगा। एक सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, एक प्लाज्मा की उपस्थिति आवश्यक है, अर्थात। पदार्थ की आयनित अवस्था। आयनीकरण के दौरान, इलेक्ट्रॉन परमाणु या अणु के बाहर होते हैं, और इसलिए, कोई भी लगातार बदलती ऊर्जा हो सकती है। जब इन इलेक्ट्रॉनों और आयनों की सिफारिश की जाती है, तो एक सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है जिसमें सभी तरंग दैर्ध्य मौजूद होते हैं।

उत्तेजना(आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि) या परमाणुओं का आयनीकरण विभिन्न कारणों से होता है; विशेष रूप से, इन प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा निकायों को गर्म करके प्राप्त की जा सकती है। तापमान जितना अधिक होता है, उतनी ही अधिक उत्तेजना ऊर्जा और छोटी और छोटी तरंगें (उच्च ऊर्जा के साथ क्वांटा) गर्म शरीर विकीर्ण करती हैं। इसलिए, धीरे-धीरे हीटिंग के साथ, अवरक्त विकिरण (लंबी तरंगें) पहले दिखाई देती हैं, फिर लाल, जिसमें बढ़ते तापमान के साथ नारंगी, पीला आदि जोड़ा जाता है; अंततः प्रकाश प्राप्त करता है। आगे हीटिंग एक पराबैंगनी घटक की उपस्थिति की ओर जाता है।

आवेदन उदाहरण:

एक तरल धातु स्नान के तापमान के निरंतर माप के लिए एक उपकरण में उच्च तापमान और संक्षारण प्रतिरोध के साथ पारभासी सामग्री से बनी एक छड़ होती है। रॉड टैंक की दीवार से होकर गुजरती है और बाद के अंदर एक उच्च गलनांक के साथ क्षार-मुक्त ऑक्साइड के द्रव्यमान में एम्बेडेड होती है, जैसे कि ज़िरकोनियम ऑक्साइड। टैंक में स्थित रॉड का अंत रंगीन पाइरोमीटर के रूप में कार्य करता है।

अवरक्त में विकिरण और गैर-विकिरण संबंधी संक्रमण। क्षेत्रों का उपयोग अक्सर प्रक्रियाओं और शीतलन के लिए किया जाता है:

एक कांच बनाने वाला उपकरण जिसमें एक लेपित धातु का शरीर होता है, जिसमें उत्पादों की गुणवत्ता की पूर्णता और सुधार के उद्देश्य से, कोटिंग को दो परतों में बनाया जाता है, मध्यवर्ती परत एक ऐसी सामग्री से बनी होती है जो निकट अवरक्त क्षेत्र को अवशोषित करती है। , उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट, और बाहरी परत एक ऐसी सामग्री से बनी होती है जो ईज़े में पारदर्शी होती है। वर्णक्रमीय क्षेत्रों, उदाहरण के लिए पारदर्शी पॉलीक्रिस्टलाइन एल्यूमिना पर आधारित;

ठोस पदार्थों की तापीय चालकता को मापने के लिए एक विधि, जिसमें निरंतर परिवेश के तापमान पर इसकी शीतलन की इज़ोटेर्मल होल्डिंग और रिकॉर्डिंग तापमान परिवर्तन शामिल हैं, जिसमें विशेषता है कि आंशिक रूप से पारदर्शी सामग्री को मापने के लिए, अवशोषण चरण में नमूना एक निर्वात स्थान में रखा जाता है और स्पेक्ट्रल रेंज में नमूने की सतह द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा को मापा जाता है मजबूत अवशोषण के क्षेत्र।

विकिरण क्वांटम संक्रमण न केवल अनायास हो सकता है, बल्कि बाहरी विकिरण की कार्रवाई के तहत भी मजबूर किया जा सकता है, जिसकी आवृत्ति इस संक्रमण की ऊर्जा के अनुरूप है। बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (विकिरण) की क्रिया के तहत किसी पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं द्वारा प्रकाश क्वांटा का उत्सर्जन कहलाता है मजबूरया प्रेरित उत्सर्जन.

उत्तेजित उत्सर्जन के बीच एक अनिवार्य अंतर यह है कि यह जबरदस्ती उत्सर्जन की एक सटीक प्रति है। सभी विशेषताएँ मेल खाती हैं - आवृत्ति, ध्रुवीकरण, प्रसार की दिशा और चरण। इस वजह से, उत्तेजित उत्सर्जन, कुछ परिस्थितियों में, बाहरी विकिरण के प्रवर्धन का कारण बन सकता है, जो पदार्थ के अवशोषण के बजाय, पदार्थ से होकर गुजरा है। इसलिए, अन्यथा प्रेरित उत्सर्जन को कहा जाता है नकारात्मक अवशोषण.

उत्तेजित उत्सर्जन की घटना के लिए पदार्थ में उत्तेजित परमाणुओं की उपस्थिति आवश्यक है, अर्थात। उच्च ऊर्जा स्तरों पर परमाणु। आमतौर पर ऐसे परमाणुओं का अंश छोटा होता है। इससे गुजरने वाले विकिरण को बढ़ाने के लिए, यह आवश्यक है कि उत्तेजित परमाणुओं का अंश बड़ा हो, ताकि उच्च ऊर्जा वाले स्तर निचले स्तरों की तुलना में कणों के साथ "आबादी" हो। पदार्थ की इस अवस्था को कहते हैं जनसंख्या व्युत्क्रमण वाला राज्य.

सोवियत भौतिकविदों फेब्रिकेंट, वुडिन्स्की और बुटाएव द्वारा डिस्कवरी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रवर्धन की घटनाजब जनसंख्या व्युत्क्रमण वाले माध्यम से गुजरना विकास में मौलिक था ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर (लेज़रों) सदी का सबसे बड़ा आविष्कार।

कृत्रिम रूप से निर्मित जनसंख्या उलटा के साथ पदार्थ की एक छड़, दो दर्पणों के बीच रखी जाती है, जिनमें से एक पारभासी है - यह सबसे सरल लेजर का योजनाबद्ध आरेख है।

प्रतिक्रिया बनाने के लिए दो दर्पणों के एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र की आवश्यकता होती है: विकिरण का हिस्सा काम करने वाले शरीर में लौटता है, जिससे फोटॉन का एक नया हिमस्खलन होता है। उत्तेजित विकिरण के गुणों के कारण लेजर विकिरण मोनोक्रोमैटिक और सुसंगत है।

लेज़रों के अनुप्रयोग के क्षेत्र उनके विकिरण की मुख्य विशेषताओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, जैसे कि सुसंगतता, मोनोक्रोमैटिकिटी, बीम में उच्च ऊर्जा सांद्रता और इसका कम विचलन। लेज़रों के अनुप्रयोग के पहले से ही पारंपरिक क्षेत्रों के अलावा, जैसे कि सुपरहार्ड और अपवर्तक सामग्री का प्रसंस्करण, लेजर संचार और लोया दवा और उच्च तापमान प्लाज्मा का उत्पादन, उनके उपयोग के नए दिलचस्प क्षेत्रों की पहचान की जाने लगी।

हाल ही में विकसित डाई लेज़र पारंपरिक लोगों के विपरीत बेहद आशाजनक हैं, जो अवरक्त से पराबैंगनी तक विकिरण आवृत्ति को आसानी से बदलने की अनुमति देते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, कड़ाई से परिभाषित बांड बनाने के लिए, इसे लेजर बीम से तोड़ना चाहिए, या इसके विपरीत।

ट्यूनेबल लेजर का उपयोग करके आइसोटोप को अलग करने का काम चल रहा है। लेज़रों की आवृत्ति को बदलकर, वे इसे समस्थानिकों में से एक के एक निश्चित क्वांटम संक्रमण के साथ प्रतिध्वनि में बदल देते हैं और इस तरह आइसोटोप को एक उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित कर देते हैं जिसमें इसे आयनित किया जा सकता है और विद्युत प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके, अन्य आइसोटोप से अलग किया जा सकता है।

और यहाँ एक प्रेशर सेंसर के रूप में लेज़र का विशुद्ध रूप से आविष्कारशील उपयोग है:

एक आवृत्ति आउटपुट के साथ दबाव मापने के लिए एक उपकरण, जिसमें गैस से भरा एक लोचदार संवेदनशील तत्व होता है और एक विभाजक के माध्यम से मापा माध्यम से जुड़ा होता है, और एक आवृत्ति मीटर, जिसमें माप की सटीकता में सुधार करने के लिए, यह एक गुंजयमान यंत्र का उपयोग करता है एक लोचदार संवेदनशील तत्व के रूप में एक गैस क्वांटम जनरेटर की सेल।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि भौतिकी के एक नए क्षेत्र में लेजर मुख्य शोध उपकरण हैं - अरेखीय प्रकाशिकी, जो शक्तिशाली लेज़रों के लिए अपनी उपस्थिति का श्रेय देता है

बोह्र के सिद्धांत ने रेखा स्पेक्ट्रा के अस्तित्व की व्याख्या करना संभव बना दिया।

उत्सर्जन (या अवशोषण) स्पेक्ट्रम कुछ आवृत्तियों की तरंगों का एक समूह है जो किसी दिए गए पदार्थ का एक परमाणु उत्सर्जित (या अवशोषित) करता है।

स्पेक्ट्रा ठोस, रेखा और धारीदार होते हैं।

सतत स्पेक्ट्रा उन सभी पदार्थों का उत्सर्जन करता है जो ठोस या तरल अवस्था में होते हैं। निरंतर स्पेक्ट्रम में दृश्य प्रकाश की सभी आवृत्तियों की तरंगें होती हैं और इसलिए इस क्रम में एक रंग से दूसरे रंग में एक चिकनी संक्रमण के साथ रंगीन बैंड की तरह दिखता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला और बैंगनी (हर शिकारी जानना चाहता है कि तीतर बैठा है)।

रेखा स्पेक्ट्रा परमाणु अवस्था में सभी पदार्थों का उत्सर्जन करती है। सभी पदार्थों के परमाणु केवल उनके लिए विशिष्ट निश्चित आवृत्तियों की तरंगों के सेट को विकीर्ण करते हैं। जैसे प्रत्येक व्यक्ति की अपनी व्यक्तिगत उंगलियों के निशान होते हैं, इसलिए किसी दिए गए पदार्थ के परमाणु का अपना, केवल उसके लिए विशिष्ट वर्णक्रम होता है। रेखा उत्सर्जन स्पेक्ट्रा अंतराल द्वारा अलग की गई रंगीन रेखाओं की तरह दिखती है। लाइन स्पेक्ट्रा की प्रकृति को इस तथ्य से समझाया गया है कि किसी विशेष पदार्थ के परमाणुओं की अपनी विशिष्ट ऊर्जा के साथ केवल अपनी स्थिर अवस्थाएँ होती हैं, और, परिणामस्वरूप, ऊर्जा स्तरों के अपने स्वयं के सेट होते हैं जो एक परमाणु बदल सकता है, अर्थात एक एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन किसी दिए गए रसायन के लिए केवल एक विशिष्ट कक्षा से दूसरी, अच्छी तरह से परिभाषित कक्षाओं में स्थानांतरित हो सकता है।

धारीदार स्पेक्ट्रा अणुओं द्वारा उत्सर्जित होते हैं। धारीदार स्पेक्ट्रा लाइन स्पेक्ट्रा की तरह दिखते हैं, केवल अलग-अलग लाइनों के बजाय, अलग-अलग श्रृंखलाएं देखी जाती हैं, जिन्हें अलग बैंड के रूप में माना जाता है। यह विशेषता है कि इन परमाणुओं द्वारा जो भी स्पेक्ट्रम उत्सर्जित होता है, वही अवशोषित होता है, अर्थात उत्सर्जन स्पेक्ट्रा उत्सर्जित आवृत्तियों के सेट के संदर्भ में अवशोषण स्पेक्ट्रा के साथ मेल खाता है। चूंकि विभिन्न पदार्थों के परमाणु केवल उनके लिए विशिष्ट स्पेक्ट्रा के अनुरूप होते हैं, इसलिए किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को उसके स्पेक्ट्रा का अध्ययन करके निर्धारित करने का एक तरीका है। इस विधि को वर्णक्रमीय विश्लेषण कहा जाता है। तारों, वायुमंडलों, ग्रहों की रासायनिक संरचना का निर्धारण करने के लिए, खनन के दौरान जीवाश्म अयस्कों की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग किया जाता है; धातु विज्ञान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में किसी पदार्थ की संरचना की निगरानी के लिए मुख्य विधि है।
№2 प्रयोगशाला कार्य।"ईएमएफ का मापन और एक एमीटर और एक वाल्टमीटर का उपयोग करके वर्तमान स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध"।

कार्य का उद्देश्य: एमीटर और वोल्टमीटर का उपयोग करके ईएमएफ और वर्तमान स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध को मापने के लिए।

आवश्यक उपकरण: करंट सोर्स, एमीटर, वोल्टमीटर, रिओस्टेट, की, कनेक्टिंग वायर।

टिकट 24. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और इसके नियम। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और प्लैंक स्थिरांक के लिए आइंस्टीन का समीकरण। प्रौद्योगिकी में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अनुप्रयोग।

1900 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक ने परिकल्पना की कि प्रकाश अलग-अलग भागों में उत्सर्जित और अवशोषित होता है - क्वांटा (या फोटॉन)। प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा सूत्र E = hv द्वारा निर्धारित की जाती है, जहाँ h प्लैंक नियतांक के बराबर है, v प्रकाश की आवृत्ति है। प्लैंक की परिकल्पना ने कई घटनाओं की व्याख्या की: विशेष रूप से, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना, 1887 में जर्मन वैज्ञानिक हेनरिक हर्ट्ज द्वारा खोजी गई और रूसी वैज्ञानिक ए जी स्टोलेटोव द्वारा प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया गया। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रकाश की क्रिया के तहत किसी पदार्थ द्वारा इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की घटना है।
शोध के परिणामस्वरूप, प्रकाश-विद्युत प्रभाव के तीन नियम स्थापित किए गए।
1. संतृप्ति धारा की शक्ति शरीर की सतह पर आपतित प्रकाश विकिरण की तीव्रता के समानुपाती होती है।
2. फोटोइलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा प्रकाश की आवृत्ति के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है और इसकी तीव्रता पर निर्भर करती है।
3. यदि प्रकाश की आवृत्ति किसी दिए गए पदार्थ के लिए परिभाषित एक निश्चित न्यूनतम आवृत्ति से कम है, तो प्रकाश-विद्युत प्रभाव नहीं होता है।
वोल्टेज पर फोटोक्रेक्ट की निर्भरता को चित्र 51 में दिखाया गया है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत 1905 में जर्मन वैज्ञानिक ए आइंस्टीन द्वारा बनाया गया था। आइंस्टीन का सिद्धांत एक धातु से इलेक्ट्रॉनों के कार्य कार्य की अवधारणा और क्वांटम प्रकाश उत्सर्जन की अवधारणा पर आधारित है। आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की निम्नलिखित व्याख्या है: प्रकाश की मात्रा को अवशोषित करके, एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करता है। धातु छोड़ते समय, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा एक निश्चित मात्रा में घट जाती है, जिसे कार्य फलन (Avy) कहते हैं। कार्य फलन एक धातु से एक इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक कार्य है। अधिकतम ऊर्जा

भागने के बाद इलेक्ट्रॉनों (यदि कोई अन्य नुकसान नहीं हैं) का रूप है: . इस समीकरण को आइंस्टीन समीकरण कहा जाता है।

जिन उपकरणों के संचालन के सिद्धांत पर आधारित फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना होती है, उन्हें फोटोकेल कहा जाता है। इस तरह का सबसे सरल उपकरण एक वैक्यूम फोटोकेल है। ऐसे फोटोकेल के नुकसान हैं: कम करंट, लॉन्ग-वेव रेडिएशन के प्रति कम संवेदनशीलता, निर्माण में कठिनाई, एसी सर्किट में उपयोग की असंभवता। इसका उपयोग प्रकाशमिति में चमकदार तीव्रता, चमक, रोशनी को मापने के लिए, सिनेमा में ध्वनि प्रजनन के लिए, फोटोटेग्राफ और फोटोटेलीफोन में, उत्पादन प्रक्रियाओं के प्रबंधन में किया जाता है।
अर्धचालक फोटोकल्स होते हैं जिनमें, प्रकाश के प्रभाव में, वर्तमान वाहक की एकाग्रता बदल जाती है। इनका उपयोग विद्युत परिपथों के स्वत: नियंत्रण में किया जाता है (उदाहरण के लिए, मेट्रो टर्नस्टाइल में), बारी-बारी से चालू सर्किट में, घड़ियों में गैर-नवीकरणीय वर्तमान स्रोतों के रूप में, माइक्रोकैलकुलेटर, पहली सौर कारों का परीक्षण किया जा रहा है, उनका उपयोग सौर बैटरी में किया जाता है कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह, अंतरग्रहीय और कक्षीय स्वचालित स्टेशन।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना फोटोग्राफिक सामग्री में प्रकाश की क्रिया के तहत होने वाली फोटोकैमिकल प्रक्रियाओं से जुड़ी है।
№2 कामसंवेग के संरक्षण के नियम को लागू करने के लिए।

130 टन के द्रव्यमान वाला एक डीजल लोकोमोटिव 2 मीटर/सेकेंड की गति से 1170 टन के द्रव्यमान के साथ एक स्थिर ट्रेन के पास पहुंचता है। डीजल लोकोमोटिव के साथ युग्मित करने के बाद ट्रेन किस गति से आगे बढ़ेगी?

अल्फा कणों के प्रकीर्णन पर रदरफोर्ड के प्रयोग परमाणु का परमाणु मॉडल।

यह ज्ञात है कि ग्रीक में "परमाणु" शब्द का अर्थ "अविभाज्य" है। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे। थॉमसन ने (19 वीं शताब्दी के अंत में) पहला "परमाणु का मॉडल" विकसित किया, जिसके अनुसार परमाणु एक सकारात्मक रूप से आवेशित क्षेत्र है, जिसके अंदर इलेक्ट्रॉन तैरते हैं। थॉमसन द्वारा प्रस्तावित मॉडल को प्रायोगिक सत्यापन की आवश्यकता थी, क्योंकि रेडियोधर्मिता और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना को थॉमसन के परमाणु मॉडल का उपयोग करके समझाया नहीं जा सकता था। इसलिए, 1911 में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने परमाणुओं की संरचना और संरचना का अध्ययन करने के लिए कई प्रयोग किए। इन प्रयोगों में, एक संकीर्ण बीम ए -एक रेडियोधर्मी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित कणों को एक पतली सोने की पन्नी की ओर निर्देशित किया गया था। इसके पीछे एक स्क्रीन लगाई गई थी जो तेज कणों के प्रभाव में चमकने में सक्षम थी। यह पाया गया कि बहुमत ए -कण पन्नी से गुजरने के बाद सीधा प्रसार से विचलित हो जाते हैं, यानी, यह बिखरा हुआ है, और कुछ ए -कणों को 180 0 तक त्याग दिया जाता है।

ट्रेजेकटोरीज़ ए- नाभिक से अलग-अलग दूरी पर उड़ने वाले कण

लेज़रों

विकिरण के क्वांटम सिद्धांत के आधार पर, रेडियो तरंगों के क्वांटम जनरेटर और दृश्य प्रकाश के क्वांटम जनरेटर - लेजर - बनाए गए थे। लेजर बहुत उच्च शक्ति के सुसंगत विकिरण का उत्पादन करते हैं। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में लेजर विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में संचार के लिए, सूचना (लेजर डिस्क) और वेल्डिंग, और चिकित्सा में रिकॉर्डिंग और भंडारण के लिए।

परमाणुओं द्वारा प्रकाश का उत्सर्जन और अवशोषण

बोहर की अभिधारणाओं के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉन कई निश्चित कक्षाओं में हो सकता है। एक इलेक्ट्रॉन की प्रत्येक कक्षा एक निश्चित ऊर्जा से मेल खाती है। जब एक इलेक्ट्रॉन निकट से दूर की कक्षा में जाता है, तो परमाणु प्रणाली ऊर्जा की एक मात्रा को अवशोषित करती है। नाभिक के संबंध में एक इलेक्ट्रॉन की अधिक दूर की कक्षा से निकट की कक्षा में जाने पर, परमाणु प्रणाली ऊर्जा की एक मात्रा का उत्सर्जन करती है।

स्पेक्ट्रा

बोह्र के सिद्धांत ने रेखा स्पेक्ट्रा के अस्तित्व की व्याख्या करना संभव बना दिया।
फॉर्मूला (1) इस बात का गुणात्मक विचार देता है कि परमाणु उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा रेखा की तरह क्यों हैं। वास्तव में, एक परमाणु केवल उन आवृत्तियों की तरंगों का उत्सर्जन कर सकता है जो ऊर्जा मूल्यों में अंतर के अनुरूप होती हैं ई 1 , ई 2 , . . . , एन ,. . इसीलिए परमाणुओं के विकिरण स्पेक्ट्रम में अलग-अलग स्थित तेज चमकीली रेखाएँ होती हैं। उसी समय, एक परमाणु किसी भी फोटॉन को अवशोषित नहीं कर सकता है, लेकिन केवल ऊर्जा वाला एक ही है होजो बिल्कुल अंतर के बराबर है ई नहीं − ई कोकुछ दो अनुमत ऊर्जा मान ई नहींऔर ई को. उच्च ऊर्जा की स्थिति में जाना ई नहीं, परमाणु ठीक उसी फोटॉन को अवशोषित करते हैं जो वे प्रारंभिक अवस्था में विपरीत संक्रमण के दौरान उत्सर्जित करने में सक्षम होते हैं ई को. सीधे शब्दों में कहें, परमाणु निरंतर स्पेक्ट्रम से उन रेखाओं को लेते हैं जो वे स्वयं उत्सर्जित करते हैं; इसीलिए ठंडी परमाणु गैस के अवशोषण स्पेक्ट्रम की काली रेखाएँ ठीक उन्हीं जगहों पर होती हैं जहाँ गर्म अवस्था में उसी गैस के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की चमकीली रेखाएँ स्थित होती हैं।

निरंतर स्पेक्ट्रम

श्रेणी- आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य के अनुसार किसी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित ऊर्जा का वितरण।

यदि एक संकीर्ण लंबे आयताकार भट्ठा के माध्यम से प्रवेश करने वाले सूर्य के प्रकाश की किरण के मार्ग पर एक प्रिज्म रखा जाता है, तो स्क्रीन पर हम भट्ठा की छवि नहीं देखेंगे, लेकिन लाल से बैंगनी रंग के क्रमिक संक्रमण के साथ एक फैली हुई रंगीन पट्टी दिखाई देगी - स्पेक्ट्रम। इस घटना को न्यूटन ने देखा था। इसका मतलब है कि सूर्य के प्रकाश की संरचना में विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगें शामिल हैं। ऐसे स्पेक्ट्रम को कहा जाता है ठोस.

यदि प्रकाश एक प्रिज्म से होकर गुजरता है, जो एक गर्म गैस द्वारा उत्सर्जित होता है, तो स्पेक्ट्रम एक काले रंग की पृष्ठभूमि पर अलग-अलग रंगीन रेखाओं की तरह दिखाई देगा। ऐसे स्पेक्ट्रम को कहा जाता है लाइन उत्सर्जन स्पेक्ट्रम. इसका मतलब यह है कि गर्म गैस एक निश्चित आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करती है। इसके अलावा, प्रत्येक रासायनिक तत्व एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम का उत्सर्जन करता है जो अन्य तत्वों के स्पेक्ट्रा से अलग होता है।

यदि प्रकाश किसी गैस से होकर गुजरता है, तो काली रेखाएँ दिखाई देती हैं - लाइन अवशोषण स्पेक्ट्रम।

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी पदार्थ के स्पेक्ट्रा को प्राप्त करने और उसका अध्ययन करने के आधार पर किसी पदार्थ की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना का निर्धारण करने की एक विधि।

परमाणुओं के विकिरण की नियमितता

प्रकाश उत्सर्जन तब होता है जब परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन उच्चतम ऊर्जा स्तर E k से निम्न ऊर्जा स्तर E n (k> n) में से एक में जाता है। इस मामले में परमाणु ऊर्जा के साथ एक फोटॉन उत्सर्जित करता है

प्रकाश का अवशोषण विपरीत प्रक्रिया है। एक परमाणु एक फोटॉन को अवशोषित करता है, निम्न अवस्था k से उच्च अवस्था n (n > k) में जाता है। इस मामले में, परमाणु ऊर्जा के साथ एक फोटॉन को अवशोषित करता है