विकिरण के 4 मुख्य नियम

यह लेख विकिरण के चार मुख्य कानूनों पर प्रकाश डालता है। कानून हैं: 1. किर्चॉफ का नियम 2. स्टीफन-बोल्ट्जमैन का कानून 3. प्लैंक का कानून 4. वीन का विस्थापन कानून।

1. किरचॉफ का नियम:

कोई भी ग्रे ऑब्जेक्ट (एक परफेक्ट ब्लैक बॉडी के अलावा) जो रेडिएशन प्राप्त करता है, परावर्तन और ट्रांसमिशन में इसके एक हिस्से का निपटान करता है। एकांतता, परावर्तनशीलता और परावर्तनशीलता एकता से कम या बराबर होती है।

किर्चॉफ़्स कानून कहता है कि किसी विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के विकिरण के लिए किसी पदार्थ का अवशोषण (ए) एक समान तरंगदैर्ध्य के लिए उसकी उत्सर्जन क्षमता के बराबर है और निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

a (λ) = e (λ)

फ़्रिक्वेंसी (f):

इसे प्रति यूनिट समय में चक्र / दोलनों की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।

समय अवधि (τ):

यह एक कंपन का समय होता है जो 1 / f के बराबर होता है।

लहर संख्या:

यह 1 / λ के बराबर है।

प्रकाश की गति (C):

यह तरंग की तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति का उत्पाद है। प्रकाश की गति 3 x 10 ⁸ ms ^{-1 है} ।

तरंग आयाम (A):

शिखा या गर्त से काल्पनिक अक्ष की औसत दूरी को तरंग आयाम कहा जाता है।

ऊर्जा, तरंग दैर्ध्य और तापमान:

सभी शरीर ऊर्जा को अवशोषित करने के साथ-साथ उसे संचारित करते हैं। किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य में अच्छा अवशोषक भी उसी तरंग दैर्ध्य में एक अच्छा रेडिएटर है। यदि शरीर सभी तरंग दैर्ध्य की अधिकतम तीव्रता को विकीर्ण करता है तो इसे ब्लैक बॉडी या परफेक्ट रेडिएटर कहा जाता है। ताजा बर्फ पृथ्वी और वायुमंडल से इन्फ्रा-रेड विकिरण को अवशोषित करता है, जबकि यह सूर्य से विकिरण को दर्शाता है।

तापमान के साथ विकिरण की तीव्रता बढ़ जाती है। उच्च तापमान, तरंगदैर्ध्य जितना कम होगा। सूर्य का औसत तापमान 6000 ° K है। इस विकिरण की तरंग दैर्ध्य 0.5vel के करीब है। पृथ्वी की सतह 15 डिग्री सेल्सियस के औसत तापमान पर 10µ विकिरण करती है।

सूर्य 100 कैल सेमी ^-2 - मिनट ^-1 (लैंगली) की दर से विकिरण करता है जबकि पृथ्वी से विकिरण की तीव्रता 1 कैलोरी सेमी ^-2 मिनट ^{-1 है} । व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए पृथ्वी का विकिरण 0.1 से 1.0 केल सेमी ^-2 मिनट ^{-1 तक होता है} । तापमान जितना अधिक होता है, पृथ्वी से अंतरिक्ष में बैक विकिरण उतना ही मजबूत होता है। कम तापमान, कमजोर उत्सर्जित ऊर्जा प्रवाह है।

2. स्टीफन-बोल्ट्जमैन का नियम:

इस कानून में कहा गया है कि किसी विकिरण शरीर द्वारा उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता उस शरीर के पूर्ण तापमान की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है।

विकिरण प्रवाह = ƐσT ⁴

कहा पे,

σ = स्टीफन-बोल्ट्जमैन का स्थिर = 5.67 x 10 ^-5 ergs cm ^-2 sec ^-1 K ^-4

Ɛ = किसी निकाय की विमुद्रीकरण (0 <s> 1.0)

T = ° K में सतह का पूर्ण तापमान।

उदाहरण के लिए, 303 ° K पर एक शरीर से विकिरण प्रवाह का घनत्व 523% 273 ° K से अधिक है, हालांकि निरपेक्ष तापमान में वृद्धि केवल 30 ° K है।

3. प्लैंक का नियम:

विद्युत चुम्बकीय विकिरण में क्वांटा या कणों का प्रवाह होता है और प्रत्येक क्वांटम की ऊर्जा सामग्री (ई) आवृत्ति के लिए आनुपातिक होती है।

यह निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

ई = एचवी

कहां, ई = ऊर्जा सामग्री

h = प्लैंक का स्थिर = 6.625 x 10 ^-27 erg / sec

v = आवृत्ति

यह स्पष्ट है कि अधिक से अधिक आवृत्ति, तरंग दैर्ध्य कम और अधिक मात्रा की ऊर्जा सामग्री है। दूसरे शब्दों में, कम तरंग दैर्ध्य अधिक मात्रा की ऊर्जा है। इसलिए, पराबैंगनी प्रकाश का क्वांटा लाल प्रकाश की तुलना में अधिक ऊर्जावान है।

4. वीन का विस्थापन कानून:

इस कानून के अनुसार, एक काले शरीर से विकिरण के उत्सर्जन की अधिकतम तीव्रता का तरंग दैर्ध्य, विकिरण करने वाले शरीर के पूर्ण तापमान के विपरीत आनुपातिक होता है। यह निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

उत्सर्जन की अधिकतम तीव्रता का तरंग दैर्ध्य (λ _{अधिकतम} ) = (बी) / टी

कहा पे,

λ _{मैक्स} वेवलेंथ है जिस पर अधिकतम विकिरण उत्सर्जित होता है। तापमान बढ़ने के साथ यह घटता जाता है।

b निरंतर = 2897 है

केल्विन में T सतह का तापमान है

इसलिए, λ _{अधिकतम} (µ) = 2897 टी ^-1

सूर्य का तापमान 6000 ° K है, जिसके लिए अधिकतम तरंग लंबाई का मान 0.5 and है, और पृथ्वी का औसत तापमान 300 ° K है, जिसके लिए अधिकतम तरंगदैर्ध्य का मान 10µ है। सूरज द्वारा उत्सर्जित कुल ऊर्जा में से 7 प्रतिशत तरंगदैर्ध्य 0.4 than से कम है, 44 प्रतिशत तरंगदैर्ध्य 0.4 - 0.7µ से है और 49 प्रतिशत तरंगदैर्ध्य 0.7µ से अधिक है।