चौथा अध्याय
कार्रवाई में विद्युत चुम्बकीय बल

5. प्रकृति में विद्युत चुम्बकीय तरंगें

5-1। सूरज की किरणें

दोस्तोवस्की की प्रतिभा से पैदा हुए नायकों में से एक, इवान करमाज़ोव ने कहा, "वसंत में खिलने वाली चिपचिपी पत्तियाँ मुझे प्रिय हैं, नीला आकाश मुझे प्रिय है।"

सूरज की रोशनी हमेशा से रही है और एक व्यक्ति के लिए शाश्वत युवाओं का प्रतीक है, जो जीवन में सबसे अच्छा हो सकता है। सूर्य के नीचे रहने वाले मनुष्य का उत्साहपूर्ण आनंद चार साल के बच्चे की पहली कविता में महसूस किया जाता है:

सूरज हमेशा रहे
आसमान हमेशा रहे, माँ हमेशा रहे,
क्या मैं हमेशा रह सकता हूँ!

और अद्भुत कवि दिमित्री केद्रिन की यात्रा में:

आप कहते हैं कि हमारी आग बुझ गई है।
आप कहते हैं कि हम आपके साथ बूढ़े हो गए हैं,
देखो कितना नीला आकाश है!

डार्क किंगडम, डार्क किंगडम, केवल प्रकाश की अनुपस्थिति नहीं है, बल्कि मानव आत्मा पर अत्याचार करने वाली हर चीज का प्रतीक है।

सूर्य पूजा मानव जाति का सबसे पुराना और सबसे सुंदर पंथ है। यह पेरूवासियों का शानदार देवता कोन-टिकी है, यह प्राचीन मिस्रवासियों का देवता है - रा। अपने अस्तित्व के भोर में ही लोग यह समझने में सक्षम हो गए थे कि सूर्य जीवन है। हम लंबे समय से जानते हैं कि सूर्य देवता नहीं, बल्कि एक गर्म गेंद है, लेकिन इसके प्रति श्रद्धापूर्ण रवैया मानवता के साथ हमेशा बना रहेगा।

घटनाओं के सटीक पंजीकरण से निपटने के आदी एक भौतिक विज्ञानी भी महसूस करता है जैसे कि वह निन्दा कर रहा है जब वह कहता है कि सूर्य का प्रकाश एक निश्चित लंबाई की विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं और इससे अधिक कुछ नहीं। लेकिन यह बिल्कुल ऐसा ही है, और हमें अपनी किताब में केवल इसी बारे में बात करने की कोशिश करनी चाहिए।

प्रकाश के रूप में, हम विद्युत चुम्बकीय तरंगों को 0.4 माइक्रोमीटर से 0.72 माइक्रोमीटर के तरंग दैर्ध्य के साथ देखते हैं (और यदि लाल प्रकाश बहुत उज्ज्वल है, तो 0.8 माइक्रोमीटर या थोड़ा अधिक तक)। अन्य तरंगें दृश्य प्रभाव उत्पन्न नहीं करती हैं।

प्रकाश की तरंग दैर्ध्य बहुत कम होती है। एक औसत समुद्री लहर की कल्पना करें जो इतनी बढ़ गई है कि अमेरिका में न्यू यॉर्क से लेकर यूरोप में लिस्बन तक पूरे अटलांटिक महासागर में फैल गई है। एक ही आवर्धन पर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य केवल एक पुस्तक पृष्ठ की चौड़ाई से थोड़ी ही अधिक होगी।

5-2। गैस और विद्युत चुम्बकीय तरंगें

लेकिन हम अच्छी तरह जानते हैं कि पूरी तरह से अलग तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं। किलोमीटर तरंगें हैं; दृश्यमान प्रकाश से भी छोटे होते हैं: पराबैंगनी, एक्स-रे, आदि। प्रकृति ने हमारी आंख (साथ ही जानवरों की आंखों) को एक निश्चित, अपेक्षाकृत संकीर्ण, तरंग दैर्ध्य सीमा के प्रति संवेदनशील क्यों बनाया?

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने पर, दृश्य प्रकाश पराबैंगनी और अवरक्त किरणों के बीच एक छोटे से बैंड को घेरता है। किनारों के साथ परमाणु नाभिक द्वारा उत्सर्जित रेडियो तरंगों और गामा किरणों के व्यापक बैंड हैं।

ये सभी तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं, और ऐसा प्रतीत होता है कि वे हमारे लिए वही कर सकती हैं जो प्रकाश करता है। आंख उनके प्रति संवेदनशील हो सकती है।

बेशक, कोई तुरंत कह सकता है कि सभी तरंग दैर्ध्य उपयुक्त नहीं हैं। गामा किरणें और एक्स-किरणें विशेष परिस्थितियों में ही स्पष्ट रूप से उत्सर्जित होती हैं, और वे हमारे आसपास लगभग न के बराबर होती हैं। हाँ, और भगवान का शुक्र है। वे (यह विशेष रूप से गामा किरणों पर लागू होता है) विकिरण बीमारी का कारण बनता है, ताकि मानवता लंबे समय तक गामा किरणों में दुनिया की तस्वीर का आनंद न ले सके।

लंबी रेडियो तरंगें बेहद असुविधाजनक होंगी। वे स्वतंत्र रूप से मीटर-आकार की वस्तुओं के चारों ओर घूमते हैं, जैसे समुद्र की लहरें तटीय पत्थरों के चारों ओर घूमती हैं, और हम उन वस्तुओं की जांच नहीं कर सके जो हमारे लिए स्पष्ट रूप से महत्वपूर्ण हैं। बाधाओं (विवर्तन) के चारों ओर झुकने वाली लहरें इस तथ्य को जन्म देंगी कि हम दुनिया को "कीचड़ में मछली की तरह" देखेंगे।

लेकिन इन्फ्रारेड (थर्मल) किरणें भी हैं जो शरीर को गर्म कर सकती हैं, लेकिन हमारे लिए अदृश्य हैं। ऐसा लगता है कि वे उन तरंग दैर्ध्य को सफलतापूर्वक बदल सकते हैं जिन्हें आंख देखती है। या, अंत में, आंख पराबैंगनी किरणों के अनुकूल हो सकती है।

ठीक है, तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण पट्टी का चुनाव, जिसे हम दृश्य प्रकाश कहते हैं, पैमाने के इस खंड में पूरी तरह से यादृच्छिक है? सूर्य दृश्यमान प्रकाश और पराबैंगनी और अवरक्त किरणें दोनों उत्सर्जित करता है।

नहीं और नहीं! यह मामले से बहुत दूर है। सबसे पहले, सूर्य द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अधिकतम विकिरण दृश्यमान स्पेक्ट्रम के पीले-हरे क्षेत्र में ही होता है। लेकिन यह मुख्य बात नहीं है! स्पेक्ट्रम के पड़ोसी क्षेत्रों में भी उत्सर्जन काफी तीव्र होगा।

5-3। वातावरण में "विंडोज़"

हम वायु महासागर के तल पर रहते हैं। पृथ्वी एक वातावरण से घिरी हुई है। हम इसे पारदर्शी या लगभग पारदर्शी मानते हैं। और वह

वास्तव में ऐसा है, लेकिन केवल तरंग दैर्ध्य के एक संकीर्ण खंड के लिए (स्पेक्ट्रम का एक संकीर्ण खंड, जैसा कि भौतिक विज्ञानी ऐसे मामले में कहते हैं), जिसे हमारी आंख देखती है।

यह वातावरण में पहली, ऑप्टिकल "खिड़की" है। ऑक्सीजन दृढ़ता से पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करती है। जल वाष्प अवरक्त विकिरण को रोकता है। लंबी रेडियो तरंगें आयनमंडल से परावर्तित होकर वापस फेंकी जाती हैं।

केवल एक और "रेडियो विंडो" है, जो 0.25 सेंटीमीटर से लेकर लगभग 30 मीटर तक की तरंगों के लिए पारदर्शी है। लेकिन ये तरंगें, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, आंख के लिए खराब रूप से अनुकूल हैं, और सौर स्पेक्ट्रम में उनकी तीव्रता बहुत कम है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रडार के सुधार के कारण, इन तरंगों को मज़बूती से कैसे उठाया जाए, यह जानने के लिए इसने रेडियो प्रौद्योगिकी के विकास में एक बड़ी छलांग लगाई।

इस प्रकार, अस्तित्व के लिए संघर्ष की प्रक्रिया में, जीवित जीवों ने एक अंग प्राप्त किया जो उन विकिरणों पर ठीक से प्रतिक्रिया करता था जो उनके उद्देश्य के लिए सबसे तीव्र और बहुत उपयुक्त थे।

तथ्य यह है कि सूर्य का अधिकतम विकिरण "ऑप्टिकल विंडो" के ठीक बीच में पड़ता है, शायद प्रकृति से एक अतिरिक्त उपहार माना जाना चाहिए। (सामान्य रूप से प्रकृति हमारे ग्रह के प्रति असाधारण रूप से उदार हो गई। हम कह सकते हैं कि उसने अपनी शक्ति में सब कुछ, या लगभग सब कुछ किया, ताकि हम पैदा हो सकें और खुशी से रह सकें। बेशक, वह सब कुछ "पूर्वानुमान" नहीं कर सकती थी। उसकी उदारता के परिणाम, लेकिन इसने हमें कारण दिया और इस तरह हमें अपने भविष्य के भाग्य के लिए जिम्मेदार बनाया।) सूर्य के अधिकतम विकिरण के वातावरण की अधिकतम पारदर्शिता के अद्भुत संयोग को शायद दूर किया जा सकता है। सूर्य की किरणें देर-सवेर वैसे भी पृथ्वी पर जीवन को जगा देंगी और भविष्य में इसका समर्थन करने में सक्षम होंगी।

5-4। नीला आकाश

यदि आप इस पुस्तक को आत्म-शिक्षा के लिए एक मैनुअल के रूप में नहीं पढ़ रहे हैं, जिसे छोड़ना अफ़सोस की बात है, क्योंकि समय और पैसा पहले ही खर्च हो चुका है, लेकिन "भावना, समझ, व्यवस्था" के साथ, तो आपको एक स्पष्ट पर ध्यान देना चाहिए, ऐसा प्रतीत होता है, विरोधाभास। सूर्य का अधिकतम विकिरण वर्णक्रम के पीले-हरे भाग पर पड़ता है, और हम इसे पीले रंग के रूप में देखते हैं।

माहौल को दोष दो। यह स्पेक्ट्रम के दीर्घ-लहर वाले हिस्से (पीले) को बेहतर तरीके से प्रसारित करता है और शॉर्ट-वेव वाला हिस्सा खराब होता है। इसलिए, हरी बत्ती बहुत कमजोर है।

लघु तरंगदैर्घ्य आमतौर पर वायुमंडल द्वारा सभी दिशाओं में विशेष तीव्रता के साथ बिखराए जाते हैं। इसलिए, हमारे ऊपर "आसमान नीला चमक रहा है", न कि पीला या लाल। यदि कोई वातावरण नहीं होता, तो हमारे ऊपर कोई अभ्यस्त आकाश नहीं होता। इसके बजाय, चमकदार सूरज के साथ एक काली खाई है। अभी तक सिर्फ अंतरिक्ष यात्रियों ने ही इसे देखा है।

सुरक्षात्मक कपड़ों के बिना ऐसा सूर्य घातक होता है। पहाड़ों में ऊँचे, जब साँस लेने के लिए अभी भी कुछ होता है, तो सूरज असहनीय रूप से जलता है *): आप बिना कपड़ों के नहीं रह सकते, और बर्फ में - बिना काले चश्मे के। आप आंखों की त्वचा और रेटिना को जला सकते हैं।

*) पराबैंगनी विकिरण वायुमंडल की ऊपरी परतों द्वारा अपर्याप्त रूप से अवशोषित होता है।

नोट सुपरकूक। पृथ्वी के आकाश के नीलेपन का मुख्य स्रोत वायुमंडल की ऑक्सीजन (नाइट्रोजन रंगहीन होती है) है। हवा में धूल ऑक्सीजन के इस नीलेपन को बिखेर देती है, जिससे वह सफेद हो जाती है। हवा जितनी साफ होगी, आसमान उतना ही चमकदार और नीला होगा। यदि पृथ्वी पर क्लोरीन का वातावरण होता, तो आकाश हरा होता।

5-5। सूर्य के उपहार

पृथ्वी पर गिरने वाली प्रकाश तरंगें प्रकृति की अमूल्य देन हैं। सबसे पहले, वे गर्मी देते हैं, और इसके साथ जीवन। उनके बिना, लौकिक ठंडक ने पृथ्वी को झकझोर कर रख दिया होता। यदि मानव जाति (ईंधन, गिरते पानी और हवा) द्वारा खपत की जाने वाली सभी ऊर्जा की मात्रा 30 गुना बढ़ जाती है, तो भी यह उस ऊर्जा का केवल एक हजारवाँ हिस्सा होगा जो सूर्य हमें मुफ्त में और बिना किसी परेशानी के प्रदान करता है।

इसके अलावा, मुख्य प्रकार के ईंधन - कोयला और तेल - "डिब्बाबंद सनबीम" के अलावा और कुछ नहीं हैं। ये वनस्पति के अवशेष हैं जो एक बार हमारे ग्रह को हरे-भरे रंग से ढक देते हैं, और शायद, जानवरों की दुनिया के हिस्से में।

बिजली संयंत्रों के टर्बाइनों में पानी एक बार भाप के रूप में सूर्य की किरणों की ऊर्जा से ऊपर उठाया गया था। यह सूर्य की किरणें हैं जो हमारे वायुमंडल में वायुराशियों को चलाती हैं।

लेकिन यह बिलकुल भी नहीं है। प्रकाश तरंगें न केवल ऊष्मा देती हैं। वे पदार्थ में एक रासायनिक गतिविधि को जगाते हैं जो साधारण ताप पैदा नहीं कर सकता। फैब्रिक फेडिंग और टैनिंग रासायनिक प्रतिक्रियाओं का परिणाम है।

सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाएं "चिपचिपी वसंत पत्तियों" में होती हैं, साथ ही सुइयों की सुइयों, घास, पेड़ों की पत्तियों और कई सूक्ष्मजीवों में भी होती हैं। सूर्य के नीचे एक हरी पत्ती में, पृथ्वी पर सभी जीवन के लिए आवश्यक प्रक्रियाएँ होती हैं। वे हमें भोजन देते हैं, वे हमें सांस लेने के लिए ऑक्सीजन भी देते हैं।

हमारा शरीर, अन्य उच्च जानवरों के जीवों की तरह, शुद्ध रासायनिक तत्वों को कार्बनिक पदार्थों के परमाणुओं - अणुओं की जटिल श्रृंखलाओं में संयोजित करने में सक्षम नहीं है। हमारी सांस लगातार वातावरण को जहरीला बना देती है। जब हम महत्वपूर्ण ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं, तो हम कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को बाहर निकालते हैं, ऑक्सीजन को बांधते हैं और हवा को सांस के लिए अनुपयुक्त बनाते हैं। इसे लगातार साफ करने की जरूरत है। यह हमारे लिए भूमि पर पौधों और महासागरों में सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाता है।

पत्तियां हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करती हैं और इसे अपने घटक भागों में तोड़ती हैं: कार्बन और ऑक्सीजन। कार्बन का उपयोग जीवित पौधों के ऊतकों के निर्माण के लिए किया जाता है, और शुद्ध ऑक्सीजन हवा में लौटा दी जाती है। पृथ्वी से उनकी जड़ों द्वारा निकाले गए अन्य तत्वों के परमाणुओं को कार्बन श्रृंखला से जोड़कर, पौधे प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के अणुओं का निर्माण करते हैं: हमारे लिए और जानवरों के लिए भोजन।

यह सब सूर्य की किरणों की ऊर्जा के कारण होता है। और यहां, न केवल ऊर्जा ही विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, बल्कि जिस रूप में यह आती है। प्रकाश संश्लेषण (जैसा कि वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को कहते हैं) स्पेक्ट्रम की एक निश्चित सीमा में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव में ही आगे बढ़ सकते हैं।

हम प्रकाश संश्लेषण की क्रियाविधि की व्याख्या करने का प्रयास नहीं करेंगे। यह अभी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं हो पाया है। जब ऐसा होगा तो संभवत: मानवता के लिए एक नए युग की शुरुआत होगी। प्रोटीन और अन्य कार्बनिक पदार्थों को सीधे नीले आकाश के नीचे रिटॉर्ट्स में उगाया जा सकता है।

5-6। हल्का दबाव

प्रकाश बेहतरीन रासायनिक प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न करता है। इसी समय, वह सरल यांत्रिक क्रियाओं में सक्षम है। वह आसपास के निकायों पर दबाता है। सच है, यहाँ भी प्रकाश एक निश्चित विनम्रता दिखाता है। हल्का दबाव बहुत कम है। एक स्पष्ट धूप वाले दिन पृथ्वी की सतह के एक वर्ग मीटर पर केवल लगभग आधा मिलीग्राम बल होता है।

पूरे ग्लोब पर लगभग 60,000 टन एक महत्वपूर्ण बल कार्य करता है, लेकिन यह गुरुत्वाकर्षण बल (1014 गुना कम) की तुलना में नगण्य है।

इसलिए, हल्के दबाव का पता लगाने के लिए पीएन लेबेडेव की विशाल प्रतिभा की जरूरत थी। हमारी सदी की शुरुआत में, उन्होंने न केवल ठोस पदार्थों पर बल्कि गैसों पर भी दबाव को मापा।

इस तथ्य के बावजूद कि हल्का दबाव बहुत कम होता है, इसका प्रभाव कभी-कभी सीधे नग्न आंखों से देखा जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको धूमकेतु देखने की जरूरत है।

यह लंबे समय से देखा गया है कि एक धूमकेतु की पूंछ, जिसमें सबसे छोटे कण होते हैं, जब यह सूर्य के चारों ओर घूमता है, हमेशा सूर्य से विपरीत दिशा में निर्देशित होता है।

धूमकेतु की पूँछ के कण इतने छोटे होते हैं कि हल्के दबाव की शक्तियाँ सूर्य के प्रति उनके आकर्षण की शक्तियों के बराबर या उससे भी बेहतर हो जाती हैं। इसलिए, धूमकेतु की पूंछ सूर्य से दूर हो जाती है।

ऐसा क्यों हो रहा है यह समझना मुश्किल नहीं है। गुरुत्वाकर्षण का बल द्रव्यमान के समानुपाती होता है और इसलिए, शरीर के रैखिक आयामों का घन होता है। सौर दबाव सतह के आकार के समानुपाती होता है और इसलिए रैखिक आयामों के वर्ग के समानुपाती होता है। जैसे-जैसे कण घटते हैं, गुरुत्वाकर्षण बल दबाव की तुलना में तेजी से घटते हैं, और पर्याप्त रूप से छोटे कण आकार के लिए वे बन जाते हैं कम ताकतहल्का दबाव।

अमेरिकी उपग्रह "इको" के साथ एक दिलचस्प घटना घटी। उपग्रह के कक्षा में प्रवेश करने के बाद, एक बड़ा पॉलीथीन खोल संपीड़ित गैस से भर गया। लगभग 30 मीटर व्यास वाली एक हल्की गेंद बनाई गई। अप्रत्याशित रूप से, यह पता चला कि सूर्य की किरणों के दबाव से एक चक्कर में, यह कक्षा से 5 मीटर विस्थापित हो जाता है। परिणामस्वरूप, योजना के अनुसार 20 वर्षों के बजाय, उपग्रह एक वर्ष से भी कम समय के लिए कक्षा में रहा।

तारों के अंदर, कई मिलियन डिग्री के तापमान पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का दबाव एक विशाल मान तक पहुँच जाना चाहिए। यह माना जाना चाहिए कि, गुरुत्वाकर्षण बल और साधारण दबाव के साथ, यह इंट्रास्टेलर प्रक्रियाओं में एक आवश्यक भूमिका निभाता है।

हल्के दबाव की उपस्थिति का तंत्र तुलनात्मक रूप से सरल है, और हम इसके बारे में कुछ शब्द कह सकते हैं। किसी पदार्थ पर विद्युत चुम्बकीय तरंग की घटना का विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को हिलाता है। वे अनुप्रस्थ दिशा में तरंग प्रसार की दिशा में दोलन करना शुरू करते हैं। लेकिन यह अपने आप में दबाव का कारण नहीं बनता है।

तरंग का चुंबकीय क्षेत्र स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करना शुरू कर देता है। यह केवल इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश किरण के साथ धकेलता है, जो अंततः एक पूरे के रूप में पदार्थ के एक टुकड़े पर दबाव की उपस्थिति की ओर जाता है।

5-7। दूर की दुनिया के अग्रदूत

हम जानते हैं कि ब्रह्मांड का असीम विस्तार कितना बड़ा है, जिसमें हमारी आकाशगंगा तारों का एक साधारण समूह है, और सूर्य पीले बौनों की संख्या से संबंधित एक विशिष्ट तारा है। केवल सौर मंडल के भीतर ही ग्लोब की विशेषाधिकार प्राप्त स्थिति का पता चलता है। सौर मंडल के सभी ग्रहों में पृथ्वी सबसे अधिक रहने योग्य है।

हम न केवल अनगिनत तारकीय दुनिया का स्थान जानते हैं, बल्कि उनकी रचना भी जानते हैं। वे हमारी पृथ्वी के समान परमाणुओं से निर्मित हैं। दुनिया एक है।

प्रकाश दूर की दुनिया का संदेशवाहक है। वह जीवन का स्रोत है, वह ब्रह्मांड के बारे में हमारे ज्ञान का स्रोत भी है। "दुनिया कितनी महान और सुंदर है," पृथ्वी पर आने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हमें बताती हैं। केवल विद्युत चुम्बकीय तरंगें "बोलती हैं" - गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र ब्रह्मांड के बारे में कोई समान जानकारी नहीं देते हैं।

तारों और तारों के समूह को नंगी आंखों से या टेलीस्कोप से देखा जा सकता है। लेकिन हम कैसे जानते हैं कि वे किस चीज से बने हैं? यहां वर्णक्रमीय उपकरण आंख की सहायता के लिए आता है, प्रकाश तरंगों को उनकी लंबाई के अनुसार "छांटना" और उन्हें अलग-अलग दिशाओं में भेजना।

गर्म ठोस या तरल पदार्थ एक निरंतर स्पेक्ट्रम का उत्सर्जन करते हैं, यानी, सभी संभव तरंग दैर्ध्य, लंबे इन्फ्रारेड से लेकर लघु पराबैंगनी तक।

एक पूरी तरह से अलग पदार्थ पदार्थ के गरमागरम वाष्प के पृथक या लगभग पृथक परमाणु होते हैं। उनका स्पेक्ट्रम अलग-अलग चमक की रंगीन रेखाओं का एक ताल है, जिसे चौड़ी गहरी धारियों द्वारा अलग किया जाता है। प्रत्येक रंगीन रेखा एक निश्चित लंबाई * की विद्युत चुम्बकीय तरंग से मेल खाती है)।

*) ध्यान दें, वैसे, हमारे बाहर प्रकृति में कोई रंग नहीं हैं, केवल विभिन्न लंबाई की तरंगें हैं।

सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि किसी भी रासायनिक तत्व के परमाणु अपना स्पेक्ट्रम देते हैं, अन्य तत्वों के परमाणुओं के स्पेक्ट्रा के विपरीत। मानव उंगलियों के निशान की तरह, परमाणुओं के रेखा स्पेक्ट्रा में एक अद्वितीय व्यक्तित्व होता है। उंगली की त्वचा पर पैटर्न की विशिष्टता अपराधी को खोजने में मदद करती है। उसी तरह, स्पेक्ट्रम की विशिष्टता भौतिकविदों के लिए किसी पिंड की रासायनिक संरचना को बिना छुए निर्धारित करना संभव बनाती है, और न केवल जब यह पास में होता है, बल्कि जब इसे दूर से हटा दिया जाता है, तो प्रकाश भी लाखों में यात्रा करता है। साल। यह केवल आवश्यक है कि शरीर तेज से चमकता रहे **)।

**) सूर्य और तारों की रासायनिक संरचना निर्धारित की जाती है, सख्ती से बोलना, उत्सर्जन स्पेक्ट्रा से नहीं, इसके लिए घने प्रकाशमंडल का एक सतत स्पेक्ट्रम है, लेकिन सूर्य के वातावरण के अवशोषण स्पेक्ट्रा से। किसी पदार्थ के वाष्प सबसे अधिक तीव्रता से उन तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं जो वे गर्म अवस्था में उत्सर्जित करते हैं। निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ गहरी अवशोषण रेखाएं आकाशीय पिंडों की संरचना को स्थापित करना संभव बनाती हैं।

वे तत्व जो पृथ्वी पर हैं वे सूर्य और तारों पर भी "पाए" गए थे। हीलियम पहले भी सूर्य पर खोजा गया था और फिर पृथ्वी पर पाया गया।

यदि विकिरण करने वाले परमाणु एक चुंबकीय क्षेत्र में हैं, तो उनका स्पेक्ट्रम महत्वपूर्ण रूप से बदल जाता है। अलग-अलग रंग की धारियों को कई पंक्तियों में विभाजित किया जाता है। यह वह है जो तारों के चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाना और उसके परिमाण का अनुमान लगाना संभव बनाता है।

तारे इतने दूर हैं कि हम सीधे नहीं देख सकते कि वे चल रहे हैं या नहीं। लेकिन उनसे आने वाली प्रकाश तरंगें हमें यह जानकारी भी पहुंचाती हैं। स्रोत की गति पर तरंग दैर्ध्य की निर्भरता (डॉपलर प्रभाव, जो पहले ही उल्लेख किया गया था) न केवल तारों की गति, बल्कि उनके रोटेशन को भी आंकना संभव बनाता है।

ब्रह्मांड के बारे में मुख्य जानकारी वायुमंडल में "ऑप्टिकल विंडो" के माध्यम से हमारे पास आती है। रेडियो खगोल विज्ञान के विकास के साथ, गैलेक्सी के बारे में अधिक से अधिक नई जानकारी "रेडियो विंडो" के माध्यम से आती है।

5-8। विद्युत चुम्बकीय तरंगें कहाँ से आती हैं

सुपरकूक नोट: विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एकमात्र स्रोत आवेशित कणों का त्वरण है।और ऐसी तेजी पूरी तरह से अलग कारणों से हो सकती है।

हम जानते हैं या सोचते हैं कि हम जानते हैं कि ब्रह्मांड में रेडियो तरंगें कैसे पैदा होती हैं। विकिरण के स्रोतों में से एक का उल्लेख पहले किया जा चुका है: आवेशित कणों के टकराने से उत्पन्न होने वाला तापीय विकिरण। अधिक रुचि गैर-थर्मल रेडियो उत्सर्जन है।

दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त और पराबैंगनी किरणें मूल रूप से लगभग विशेष रूप से ऊष्मीय होती हैं। गर्मीविद्युत चुम्बकीय तरंगों के जन्म का मुख्य कारण सूर्य और अन्य तारे हैं। तारे भी रेडियो तरंगों और एक्स-किरणों का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन उनकी तीव्रता बहुत कम होती है।

जब ब्रह्मांडीय किरणों के आवेशित कण पृथ्वी के वायुमंडल के परमाणुओं से टकराते हैं, तो शॉर्ट-वेव विकिरण पैदा होता है: गामा और एक्स-रे। सच है, वायुमंडल की ऊपरी परतों में पैदा होने के कारण, वे लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाते हैं, इसकी मोटाई से गुजरते हुए, और पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुँचते।

परमाणु नाभिक का रेडियोधर्मी क्षय पृथ्वी की सतह के पास गामा किरणों का मुख्य आपूर्तिकर्ता है। यहां, ऊर्जा प्रकृति के सबसे समृद्ध "ऊर्जा भंडार" - परमाणु नाभिक से खींची जाती है।

विकीर्ण विद्युत चुम्बकीय तरंगें और सभी जीवित प्राणी। सबसे पहले, किसी भी गर्म शरीर की तरह, इन्फ्रारेड किरणें। अलग-अलग कीड़े (जैसे जुगनू) और गहरे समुद्र में रहने वाली मछलियाँ दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करती हैं। यहाँ यह प्रदीप्त अंगों (शीत प्रकाश) में रासायनिक क्रियाओं के कारण उत्पन्न होता है।

अंत में, पौधों और जानवरों के ऊतकों के कोशिका विभाजन से जुड़ी रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, पराबैंगनी विकिरण उत्सर्जित होता है। ये तथाकथित माइटोजेनेटिक किरणें हैं, जिनकी खोज सोवियत वैज्ञानिक गुरविच ने की थी। एक समय ऐसा लगा कि उनके पास है बडा महत्वकोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि में, लेकिन बाद में और अधिक सटीक प्रयोग, जहाँ तक कोई न्याय कर सकता है, यहाँ कई संदेहों को जन्म दिया।

5-9। गंध और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भावना

यह नहीं कहा जा सकता कि केवल दृश्य प्रकाश ही ज्ञानेन्द्रियों पर कार्य करता है। यदि आप अपना हाथ गर्म केतली या चूल्हे पर रखते हैं, तो आप दूरी में गर्मी महसूस करेंगे, हमारा शरीर काफी तीव्र इन्फ्रारेड किरणों को समझने में सक्षम है। सच है, त्वचा में स्थित संवेदनशील तत्व सीधे विकिरण के लिए नहीं, बल्कि इसके कारण होने वाले ताप पर प्रतिक्रिया करते हैं। हो सकता है कि इंफ्रारेड किरणें शरीर पर कोई और प्रभाव न पैदा करें, लेकिन शायद ऐसा नहीं है। गंध की पहेली को सुलझाने के बाद अंतिम उत्तर प्राप्त होगा।

एक व्यक्ति, और इससे भी अधिक जानवर और कीड़े, कुछ पदार्थों की उपस्थिति को काफी दूरी पर कैसे सूंघते हैं? एक सरल उत्तर स्वयं सुझाता है: गंध के अंगों में घुसना, किसी पदार्थ के अणु इन अंगों की अपनी विशिष्ट जलन पैदा करते हैं, जिसे हम एक निश्चित गंध के रूप में देखते हैं।

लेकिन इस तथ्य की व्याख्या कैसे की जा सकती है: मधुमक्खियां शहद के लिए तब भी झुंड में आती हैं, जब इसे भली भांति बंद करके सील कर दिया जाता है ग्लास जार. या एक और तथ्य: कुछ कीड़े किसी पदार्थ की इतनी कम सांद्रता पर सूंघते हैं कि औसतन प्रति व्यक्ति एक अणु से कम होता है।

इस संबंध में, एक परिकल्पना सामने रखी गई है और विकसित की जा रही है, जिसके अनुसार गंध की भावना विद्युत चुम्बकीय तरंगों के कारण होती है, दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से 10 गुना अधिक होती है। ये तरंगें अणुओं की कम आवृत्ति वाले कंपनों द्वारा उत्सर्जित होती हैं और गंध के अंगों को प्रभावित करती हैं। यह उत्सुक है कि यह सिद्धांत अप्रत्याशित तरीके से हमारी आंख और नाक को एक साथ लाता है। दोनों विभिन्न प्रकार के रिसीवर और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विश्लेषक हैं। क्या यह सब वास्तव में ऐसा है अभी भी कहना काफी मुश्किल है।

5-10। महत्वपूर्ण "बादल"

पाठक, जो इस लंबे अध्याय के दौरान शायद इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म की अंतहीन विविधता की अभिव्यक्तियों से हैरान हो गए हैं, सुगंध के रूप में ऐसे नाजुक क्षेत्र में भी प्रवेश कर सकते हैं, यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इससे अधिक समृद्ध सिद्धांत दुनिया में कोई नहीं है। सच है, परमाणु की संरचना के बारे में बात करते समय कुछ अड़चन थी। बाकी इलेक्ट्रोडायनामिक्स दोषरहित और अजेय लगता है।

पिछली शताब्दी के अंत में भौतिकविदों के बीच इस तरह की महान भलाई की भावना पैदा हुई, जब परमाणु की संरचना अभी तक ज्ञात नहीं थी। यह भावना इतनी पूर्ण थी कि सदी के अंत में प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी थॉमसन के पास बादल रहित वैज्ञानिक क्षितिज की बात करने का कारण प्रतीत होता था, जिस पर उनकी टकटकी में केवल दो "छोटे बादल" दिखाई देते थे। यह प्रकाश की गति और तापीय विकिरण की समस्या को मापने पर माइकलसन के प्रयोगों के बारे में था। माइकलसन के प्रयोगों के परिणाम सापेक्षता के सिद्धांत का आधार बने। थर्मल रेडिएशन के बारे में विस्तार से बात करते हैं।

भौतिकविदों को आश्चर्य नहीं हुआ कि सभी गर्म पिंड विद्युत चुम्बकीय तरंगें विकीर्ण करते हैं। मैक्सवेलियन समीकरणों और न्यूटन के यांत्रिकी के नियमों की एक सुसंगत प्रणाली पर निर्भर करते हुए, इस घटना का मात्रात्मक वर्णन करना सीखना आवश्यक था। इस समस्या को हल करने से रेले और जीन को एक आश्चर्यजनक और विरोधाभासी परिणाम मिला। सिद्धांत से पूर्ण अपरिवर्तनीयता के साथ, उदाहरण के लिए, यहां तक ​​​​कि 36.6 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले मानव शरीर को भी चमकदार रूप से चमकना होगा, अनिवार्य रूप से ऊर्जा खोनी होगी और तेजी से लगभग पूर्ण शून्य तक ठंडा करना होगा।

सिद्धांत और वास्तविकता के बीच स्पष्ट संघर्ष सुनिश्चित करने के लिए यहां किसी सूक्ष्म प्रयोग की आवश्यकता नहीं है। और उसी समय, हम दोहराते हैं, रेले और जीन्स की गणना ने कोई संदेह नहीं किया। वे सिद्धांत के सबसे सामान्य कथनों के प्रत्यक्ष परिणाम थे। कोई भी तरकीब स्थिति को नहीं बचा सकी।

तथ्य यह है कि विद्युत चुंबकत्व के बार-बार परीक्षण किए गए कानून हड़ताल पर चले गए जैसे ही उन्हें लघु विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण की समस्या पर लागू करने की कोशिश की गई, भौतिकविदों को इतना स्तब्ध कर दिया कि वे "पराबैंगनी तबाही" *) के बारे में बात करने लगे। थॉमसन के दिमाग में यही था जब उन्होंने "बादलों" में से एक की बात की। केवल "बादल" ही क्यों? हां, क्योंकि उस समय भौतिकविदों को यह लग रहा था कि थर्मल विकिरण की समस्या एक छोटा सा निजी मुद्दा है, जो सामान्य विशाल उपलब्धियों की पृष्ठभूमि के खिलाफ महत्वपूर्ण नहीं है।

*) "तबाही" को पराबैंगनी कहा जाता था, क्योंकि मुसीबतें बहुत छोटी तरंगों के विकिरण से जुड़ी थीं।

हालाँकि, यह "बादल" बढ़ने के लिए नियत था और एक विशाल बादल में बदलकर, पूरे वैज्ञानिक क्षितिज को अस्पष्ट कर दिया, एक अभूतपूर्व मंदी को बहा दिया जिसने शास्त्रीय भौतिकी की पूरी नींव को धो डाला। लेकिन साथ ही, उन्होंने एक नया भौतिक विश्वदृष्टि भी जीवन में लाया, जिसे अब हम संक्षेप में दो शब्दों - "क्वांटम सिद्धांत" के साथ नामित करते हैं।

उस नए के बारे में बात करने से पहले, जिसने काफी हद तक विद्युत चुम्बकीय बल और सामान्य रूप से बल दोनों के बारे में हमारे विचारों को बदल दिया, आइए हम अपनी आँखें पीछे करें और कोशिश करें, जिस ऊँचाई से हम ऊपर उठे हैं, स्पष्ट रूप से कल्पना करें कि विद्युत चुम्बकीय बल क्यों खेलते हैं प्रकृति की इतनी उत्कृष्ट भूमिका है।

सर्वर का किराया। साइट होस्टिंग। कार्यक्षेत्र नाम:

नया सी --- रेडट्राम संदेश:

नई पोस्ट सी --- थोर:

लगभग सब कुछ जो हम ब्रह्मांड (और माइक्रोवर्ल्ड) के बारे में जानते हैं, हमें विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए जाना जाता है, अर्थात, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में उतार-चढ़ाव जो प्रकाश की गति से निर्वात में फैलते हैं। दरअसल, प्रकाश एक विशेष प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जो मानव आँख द्वारा महसूस की जाती हैं।

मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों और उनके प्रसार का सटीक विवरण दिया गया है। हालाँकि, इस प्रक्रिया को बिना किसी गणित के गुणात्मक रूप से समझाया जा सकता है। आइए एक इलेक्ट्रॉन को विरामावस्था में लें - लगभग एक बिंदु ऋणात्मक विद्युत आवेश। यह अपने चारों ओर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र बनाता है, जो अन्य शुल्कों को प्रभावित करता है। एक प्रतिकारक बल ऋणात्मक आवेशों पर कार्य करता है, और एक आकर्षक बल धनात्मक आवेशों पर कार्य करता है, और ये सभी बल हमारे इलेक्ट्रॉन से आने वाली त्रिज्या के साथ सख्ती से निर्देशित होते हैं। दूरी के साथ, अन्य आवेशों पर एक इलेक्ट्रॉन का प्रभाव कमजोर हो जाता है, लेकिन कभी शून्य नहीं होता। दूसरे शब्दों में, अपने चारों ओर के संपूर्ण अनंत स्थान में, इलेक्ट्रॉन एक रेडियल बल क्षेत्र बनाता है (यह केवल एक इलेक्ट्रॉन के लिए सही है जो एक बिंदु पर हमेशा के लिए आराम पर है)।

मान लीजिए कि एक निश्चित बल (हम इसकी प्रकृति को निर्दिष्ट नहीं करेंगे) ने अचानक शेष इलेक्ट्रॉन को विचलित कर दिया और इसे थोड़ा सा पक्ष में स्थानांतरित करने के लिए मजबूर किया। अब क्षेत्र रेखाओं को उस नए केंद्र से हटना चाहिए जहां इलेक्ट्रॉन चला गया है। लेकिन विद्युत क्षेत्र, चार्ज के आसपास, तुरंत खुद को पुनर्व्यवस्थित नहीं कर सकता। पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी पर, बल की रेखाएँ आने वाले लंबे समय के लिए आवेश के प्रारंभिक स्थान की ओर इशारा करेंगी। तो यह तब तक होगा जब तक कि विद्युत क्षेत्र के पुनर्गठन की लहर, जो प्रकाश की गति से फैलती है, दृष्टिकोण न हो। यह एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, और इसकी गति हमारे ब्रह्मांड में अंतरिक्ष की मौलिक संपत्ति है। बेशक, यह विवरण बेहद सरल है, और इसमें से कुछ गलत भी हैं, लेकिन यह पहली छाप देता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें कैसे फैलती हैं।

इस विवरण में क्या गलत है यह है। वर्णित प्रक्रिया वास्तव में एक लहर नहीं है, जो कि एक आवधिक आवधिक दोलन प्रक्रिया है। हमारे पास वितरण है, लेकिन कोई झिझक नहीं है। लेकिन इस कमी को दूर करना बहुत आसान है। आइए उसी बल को बल दें जो इलेक्ट्रॉन को उसकी मूल स्थिति से बाहर लाए, उसे तुरंत उसके स्थान पर लौटा दें। फिर रेडियल विद्युत क्षेत्र की पहली पुनर्व्यवस्था तुरंत दूसरे के बाद होगी, मूल स्थिति को बहाल करना। अब इलेक्ट्रॉन को समय-समय पर इस गति को दोहराने दें, और फिर वास्तविक तरंगें सभी दिशाओं में विद्युत क्षेत्र की बल की रेडियल रेखाओं के साथ चलेंगी। यह तस्वीर पहले से काफी बेहतर है। हालाँकि, यह भी पूरी तरह सच नहीं है - तरंगें विशुद्ध रूप से विद्युत हैं, विद्युत चुम्बकीय नहीं।

यहाँ विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम को याद करने का समय है: एक परिवर्तनशील विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, और एक परिवर्तित चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। ये दोनों क्षेत्र एक दूसरे से जुड़े हुए प्रतीत होते हैं। जैसे ही हम विद्युत क्षेत्र में तरंग जैसा परिवर्तन करते हैं, उसमें तुरंत एक चुंबकीय तरंग जुड़ जाती है। तरंगों की इस जोड़ी को अलग करना असंभव है - यह एक एकल विद्युत चुम्बकीय घटना है।

आप विवरण को और अधिक परिष्कृत कर सकते हैं, धीरे-धीरे अशुद्धियों और मोटे अनुमानों से छुटकारा पा सकते हैं। यदि हम इस मामले को अंत तक लाते हैं, तो हमें केवल पहले से उल्लेखित मैक्सवेल समीकरण प्राप्त होंगे। लेकिन हम बीच में ही रुक जाते हैं, क्योंकि अभी हमारे लिए इस मुद्दे की केवल गुणात्मक समझ महत्वपूर्ण है, और हमारे मॉडल से सभी मुख्य बिंदु पहले से ही स्पष्ट हैं। मुख्य एक अपने स्रोत से एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की स्वतंत्रता है।

वास्तव में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की तरंगें, हालांकि वे आवेश के दोलनों के कारण उत्पन्न हुईं, लेकिन इससे दूर पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से फैलती हैं। स्रोत चार्ज के साथ जो कुछ भी होता है, उसके बारे में संकेत आउटगोइंग इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव के साथ नहीं पकड़ेगा - आखिरकार, यह प्रकाश की तुलना में तेजी से नहीं फैलेगा। यह हमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों को स्वतंत्र भौतिक घटनाओं के साथ-साथ उन आवेशों पर विचार करने की अनुमति देता है जो उन्हें उत्पन्न करते हैं।

आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की विशेषता एक मुख्य पैरामीटर है - क्रेस्ट की संख्या जो पर्यवेक्षक द्वारा प्रति सेकंड गुजरती है (या डिटेक्टर में प्रवेश करती है)। इस मान को विकिरण आवृत्ति ν कहा जाता है। चूंकि सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए निर्वात में गति ( साथ) वही है, आवृत्ति से तरंग दैर्ध्य λ निर्धारित करना आसान है:

λ = साथ/ν.

हम केवल एक ही समय में दोलनों की संख्या से प्रति सेकंड प्रकाश द्वारा तय किए गए पथ को विभाजित करते हैं और एक दोलन की लंबाई प्राप्त करते हैं। तरंग दैर्ध्य एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि यह सीमा के पैमाने को निर्धारित करता है: तरंग दैर्ध्य की तुलना में काफी अधिक दूरी पर, विकिरण ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों का पालन करता है, इसे किरणों के प्रसार के रूप में वर्णित किया जा सकता है। कम दूरी पर, प्रकाश की तरंग प्रकृति, बाधाओं के चारों ओर प्रवाहित होने की क्षमता, बीम की स्थिति को सटीक रूप से स्थानीयकृत करने की असंभवता आदि को ध्यान में रखना नितांत आवश्यक है।

इन विचारों से, विशेष रूप से, यह इस प्रकार है कि वस्तुओं की एक छवि प्राप्त करना असंभव है यदि उनका आकार विकिरण के तरंग दैर्ध्य के क्रम में या उससे कम है जिस पर अवलोकन किया जाता है। यह, विशेष रूप से, सूक्ष्मदर्शी की क्षमताओं पर एक सीमा डालता है। दृश्यमान प्रकाश में, आधे माइक्रोन से छोटी वस्तुओं को नहीं देखा जा सकता है; तदनुसार, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के लिए 1-2 हजार गुना से अधिक की वृद्धि अर्थहीन है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज का इतिहास

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज प्रयोग और सिद्धांत के बीच परस्पर क्रिया का एक उल्लेखनीय उदाहरण है। यह दर्शाता है कि कैसे भौतिकी ने पूरी तरह से असमान गुणों - बिजली और चुंबकत्व - को संयुक्त किया है - उनमें एक ही भौतिक घटना के विभिन्न पहलुओं को प्रकट करते हुए - विद्युत चुम्बकीय संपर्क। आज यह चार ज्ञात मूलभूत भौतिक अंतःक्रियाओं में से एक है, जिसमें मजबूत और कमजोर परमाणु संपर्क और गुरुत्वाकर्षण भी शामिल हैं। इलेक्ट्रोविक इंटरैक्शन का सिद्धांत पहले ही बनाया जा चुका है, जो एक एकीकृत दृष्टिकोण से विद्युत चुम्बकीय और कमजोर परमाणु बलों का वर्णन करता है। अगला एकीकृत सिद्धांत भी है - क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स - जो इलेक्ट्रोवीक और मजबूत इंटरैक्शन को कवर करता है, लेकिन इसकी सटीकता कुछ कम है। वर्णन करना सभीएक एकीकृत स्थिति से मौलिक बातचीत अभी तक प्राप्त नहीं हुई है, हालांकि इस दिशा में गहन शोध भौतिकी के ऐसे क्षेत्रों के ढांचे के भीतर स्ट्रिंग सिद्धांत और क्वांटम गुरुत्व के रूप में किया जा रहा है।

महान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लार्क मैक्सवेल द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी (शायद 1862 में पहली बार उनके काम "ऑन फिजिकल लाइन्स ऑफ फोर्स" में, हालांकि सिद्धांत का विस्तृत विवरण 1867 में सामने आया था)। उन्होंने लगन और बड़े सम्मान के साथ माइकल फैराडे की विद्युत और चुंबकीय घटनाओं का वर्णन करने वाली कुछ भोली तस्वीरों के साथ-साथ अन्य वैज्ञानिकों के परिणामों को सख्त गणितीय भाषा में अनुवाद करने की कोशिश की। सभी विद्युत और चुंबकीय परिघटनाओं को एक ही क्रम में रखने के बाद, मैक्सवेल ने कई विरोधाभासों और समरूपता की कमी की खोज की। फैराडे के नियम के अनुसार, वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। लेकिन यह ज्ञात नहीं था कि वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं या नहीं। मैक्सवेल विरोधाभास से छुटकारा पाने में कामयाब रहे और समीकरणों में एक अतिरिक्त शब्द का परिचय देकर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की समरूपता को बहाल किया, जिसने विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन होने पर एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति का वर्णन किया। उस समय तक, ओर्स्टेड के प्रयोगों के लिए धन्यवाद, यह पहले से ही ज्ञात था कि प्रत्यक्ष धारा कंडक्टर के चारों ओर एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। नया शब्द चुंबकीय क्षेत्र के एक अन्य स्रोत का वर्णन करता है, लेकिन इसे किसी प्रकार के काल्पनिक विद्युत प्रवाह के रूप में सोचा जा सकता है, जिसे मैक्सवेल कहते हैं बायस करंटकंडक्टर और इलेक्ट्रोलाइट्स में साधारण करंट से अलग करने के लिए - कंडक्शन करंट। नतीजतन, यह पता चला कि वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, और वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र चुंबकीय उत्पन्न करते हैं। और फिर मैक्सवेल ने महसूस किया कि इस तरह के संयोजन में, दोलनशील विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र उन कंडक्टरों से अलग हो सकते हैं जो उन्हें उत्पन्न करते हैं और एक निश्चित, लेकिन बहुत तेज गति से वैक्यूम के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। उन्होंने इस गति की गणना की और यह लगभग तीन लाख किलोमीटर प्रति सेकंड निकली।

परिणाम से हैरान, मैक्सवेल विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन, जिन्होंने विशेष रूप से, पूर्ण तापमान पैमाने की शुरुआत की) को लिखते हैं: "हमारे काल्पनिक माध्यम में अनुप्रस्थ तरंग दोलनों की गति, कोलराउश और वेबर के विद्युत चुम्बकीय प्रयोगों से गणना की जाती है, इसलिए मेल खाता है ठीक प्रकाश की गति के साथ, Fizeau के ऑप्टिकल प्रयोगों से गणना की गई कि हम शायद ही इस निष्कर्ष को नकार सकें प्रकाश में एक ही माध्यम के अनुप्रस्थ कंपन होते हैं, जो विद्युत और चुंबकीय घटना का कारण है"। और पत्र में आगे: "मैंने प्रांतों में रहते हुए अपने समीकरण प्राप्त किए और चुंबकीय प्रभावों के प्रसार की गति की निकटता पर संदेह नहीं किया, जो मैंने प्रकाश की गति को पाया, इसलिए मुझे लगता है कि मेरे पास चुंबकीय पर विचार करने का हर कारण है और चमकदार मीडिया एक और एक ही माध्यम के रूप में। ... "

मैक्सवेल के समीकरण स्कूल के भौतिकी पाठ्यक्रम के दायरे से बहुत आगे तक जाते हैं, लेकिन वे इतने सुंदर और संक्षिप्त हैं कि उन्हें भौतिकी कक्षा में एक प्रमुख स्थान पर रखा जाना चाहिए, क्योंकि अधिकांश प्राकृतिक घटनाएं जो मनुष्य के लिए महत्वपूर्ण हैं, उन्हें सिर्फ शब्दों में वर्णित किया जा सकता है। इन समीकरणों की कुछ पंक्तियाँ। जब पहले के असमान तथ्यों को जोड़ दिया जाता है तो इस तरह से सूचना को संकुचित किया जाता है। यहाँ विभेदक प्रतिनिधित्व में मैक्सवेल के समीकरणों में से एक प्रकार है। प्रशंसा करना।

मैं इस बात पर जोर देना चाहूंगा कि मैक्सवेल की गणना से एक निराशाजनक परिणाम प्राप्त हुआ: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के दोलन अनुप्रस्थ होते हैं (जिस पर उन्होंने स्वयं हर समय जोर दिया था)। और अनुप्रस्थ कंपन केवल ठोस पदार्थों में ही फैलते हैं, तरल और गैसों में नहीं। उस समय तक, यह मज़बूती से मापा गया था कि ठोस में अनुप्रस्थ कंपन की गति (केवल ध्वनि की गति) अधिक होती है, मोटे तौर पर बोलना, कठिन माध्यम (यंग का मापांक जितना अधिक और घनत्व कम होता है) और कर सकते हैं प्रति सेकंड कई किलोमीटर तक पहुँचें। ठोस पदार्थों में ध्वनि की गति की तुलना में अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति लगभग एक लाख गुना अधिक थी। और यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जड़ के नीचे एक ठोस में ध्वनि की गति के लिए समीकरण में कठोरता विशेषता शामिल है। यह पता चला कि जिस माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें (और प्रकाश) गुजरती हैं, उनमें राक्षसी लोचदार विशेषताएँ होती हैं। एक अत्यंत कठिन प्रश्न उठा: "अन्य शरीर इतने ठोस माध्यम से कैसे चल सकते हैं और इसे महसूस नहीं कर सकते?" काल्पनिक माध्यम को कहा जाता था - ईथर, एक ही समय में इसके लिए अजीब और आम तौर पर बोलना, पारस्परिक रूप से अनन्य गुण - अत्यधिक लोच और असाधारण हल्कापन।

मैक्सवेल के काम से समकालीन वैज्ञानिकों को झटका लगा। फैराडे ने स्वयं आश्चर्य के साथ लिखा: "जब मैंने इस तरह के गणितीय बल को प्रश्न पर लागू किया, तो मैं पहले तो डर गया, लेकिन फिर मुझे यह देखकर आश्चर्य हुआ कि प्रश्न इतनी अच्छी तरह से सामना कर रहा है।" इस तथ्य के बावजूद कि मैक्सवेल के विचारों ने अनुप्रस्थ तरंगों के प्रसार के बारे में और सामान्य रूप से तरंगों के बारे में उस समय ज्ञात सभी विचारों को उलट दिया, दूरदर्शी वैज्ञानिकों ने समझा कि प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति का संयोग एक मौलिक परिणाम है, जो कहता है कि यह यहाँ है कि मुख्य सफलता भौतिकी की प्रतीक्षा कर रही है।

दुर्भाग्य से, मैक्सवेल जल्दी मर गया और अपनी गणनाओं की विश्वसनीय प्रायोगिक पुष्टि देखने के लिए जीवित नहीं रहा। हेनरिक हर्ट्ज के प्रयोगों के परिणामस्वरूप अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक राय बदल गई, जिन्होंने 20 साल बाद (1886-89) प्रयोगों की एक श्रृंखला में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की पीढ़ी और स्वागत का प्रदर्शन किया। हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगशाला के शांत वातावरण में सही परिणाम प्राप्त किया, बल्कि मैक्सवेल के विचारों का उत्साहपूर्वक और बिना समझौता किए बचाव किया। इसके अलावा, उन्होंने खुद को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व के प्रायोगिक प्रमाण तक सीमित नहीं रखा, बल्कि प्रकाश के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों की पूरी पहचान दिखाते हुए उनके मूल गुणों (दर्पणों से परावर्तन, प्रिज्म में अपवर्तन, विवर्तन, हस्तक्षेप, आदि) की भी जांच की।

यह उत्सुक है कि हर्ट्ज से सात साल पहले, 1879 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डेविड एडवर्ड ह्यूजेस (ह्यूजेस - डी। ई। ह्यूजेस) ने भी अन्य प्रमुख वैज्ञानिकों (उनमें से शानदार भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ जॉर्ज-गेब्रियल स्टोक्स भी थे) के प्रसार के प्रभाव का प्रदर्शन किया था। हवा में विद्युत चुम्बकीय तरंगें। चर्चाओं के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वे फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना को देखते हैं। ह्यूज परेशान थे, खुद पर विश्वास नहीं करते थे, और परिणाम केवल 1899 में प्रकाशित हुए, जब मैक्सवेल-हर्ट्ज सिद्धांत आम तौर पर स्वीकार किया गया। इस उदाहरण से पता चलता है कि विज्ञान में प्राप्त परिणामों का लगातार प्रसार और प्रचार अक्सर वैज्ञानिक परिणाम से कम महत्वपूर्ण नहीं होता है।

हेनरिक हर्ट्ज़ ने अपने प्रयोगों के परिणामों को निम्न तरीके से अभिव्यक्त किया: "वर्णित प्रयोग, जैसा कि मुझे कम से कम लगता है, प्रकाश, थर्मल विकिरण और इलेक्ट्रोडायनामिक तरंग गति की पहचान के बारे में संदेह को खत्म करते हैं।"

भव्य एकीकरण

हेनरिक हर्ट्ज़ के शब्दों में, एक ऐसे व्यक्ति के गंभीर, यद्यपि संयमित, नोट्स महसूस होते हैं जो अभी तक एक और महान एकीकरण में शामिल है। यह न केवल प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक इकाई में जोड़ता है, बल्कि थर्मल (अब हम इन्फ्रारेड कहेंगे) विकिरण, जो मैक्सवेल की मृत्यु के बाद अच्छी तरह से अध्ययन किया गया था, और इसकी तरंग प्रकृति साबित हुई थी।

19वीं शताब्दी के अंत में, एक्स-रे (भारी जन आक्रोश के साथ) और गामा किरणें (आम जनता द्वारा बिल्कुल अनजान) की खोज की गई थी। यह पता चला कि उनके पास एक विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रकृति भी है - वे अन्य प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरह परावर्तित, अपवर्तित, विचलित और बाधित होती हैं। केवल उनकी तरंग दैर्ध्य प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है, और वे पदार्थ के साथ एक विशेष तरीके से बातचीत करते हैं।

सिल्वर क्लोराइड पर पराबैंगनी विकिरण की फोटोकेमिकल क्रिया पर जर्मन वैज्ञानिक जोहान विल्हेम रिटर और अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम हाइड वोलास्टन द्वारा 1801 में स्वतंत्र रूप से पराबैंगनी विकिरण की खोज की गई थी। वैक्यूम अल्ट्रावायलेट की खोज जर्मन वैज्ञानिक विक्टर शुमान ने एक फ्लोराइट प्रिज्म (1885-1903) के साथ एक वैक्यूम स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग करके और जिलेटिन मुक्त फोटोग्राफिक प्लेटों द्वारा की थी। अमेरिकी वैज्ञानिक थिओडोर लाइमैन ने अवतल विवर्तन झंझरी के साथ पहला वैक्यूम स्पेक्ट्रोग्राफ बनाया। वह 25 एनएम (1924) तक की तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी को पंजीकृत करने में सक्षम था।

गुग्लिर्मो मार्कोनी, निकोला टेस्ला और अलेक्जेंडर स्टेपानोविच पोपोव (अन्य वैज्ञानिकों के बीच) ने स्पेक्ट्रम की लंबी-लहर वाले हिस्से - रेडियो रेंज की विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके "बिना तारों के" सूचना प्रसारित करना सीखा। 1901 में मार्कोनी ने समुद्र के पार एक विद्युत चुम्बकीय संकेत प्रसारित करके विश्व समुदाय को चौंका दिया (जो, बिना कारण नहीं, कई वैज्ञानिकों को विश्वास नहीं हुआ, क्योंकि इस तरंग दैर्ध्य की रेडियो तरंगें पृथ्वी के चारों ओर नहीं जा सकती थीं), इस प्रकार गलती से एक विशाल प्राकृतिक दर्पण खुल गया - आयनमंडल, जिससे मार्कोनी की तरंगें परावर्तित होती हैं (नोबेल पुरस्कार 1909)। दस साल बाद, रेडियो आम घरेलू उपकरण बन गए हैं। मानव आवाज और संगीत ने विश्व ईथर को भर दिया, जिससे सूचना का प्रसारण लगभग तात्कालिक और आश्चर्यजनक रूप से सस्ता हो गया (भौतिक शब्द "ईथर" रेडियो और टेलीविजन प्रसारण के लिए एक सामान्य शब्द और शब्द बन गया है: "सुनो तुम, अलेक्जेंडर जेनरिकोविच, तुम चालू हो हवा")।

इस प्रकार, यह पता चला कि प्राकृतिक घटनाओं की एक विशाल विविधता को एक ही घटना - विद्युत चुम्बकीय तरंगों में कम किया जा सकता है। इसके बाद, बहुत सटीक मापों ने दिखाया सभीविद्युत चुम्बकीय तरंगें निर्वात में लगभग 300 हजार किमी/सेकंड की समान गति से चलती हैं। इसके अलावा, एक और आश्चर्यजनक परिणाम प्राप्त हुआ - निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति सभी रिपोर्टिंग प्रणालियों में स्थिर है और किसी भी भौतिक प्रक्रिया में इसे (आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार) पार करना असंभव है। अधिक सटीक मापों ने एक मान दिया साथ= 299 792 458 मी/से एक मीटर प्रति सेकंड की सटीकता के साथ। लेकिन फिर यह पता चला कि प्रकाश की गति को मापने की सटीकता लंबाई मानक - एक मीटर की सटीकता से अधिक है। और फिर यह निर्णय लिया गया कि प्रकाश की गति के उपरोक्त मान को परिभाषा के अनुसार सटीक माना जाए, और मीटर को एक सेकंड के 1/299,792,458 में निर्वात में प्रकाश द्वारा तय किए गए पथ के रूप में परिभाषित किया जाए। ब्रह्मांड की एक मौलिक संपत्ति के रूप में प्रकाश की गति की निरंतरता ने अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (1905) का आधार बनाया, जिसने 20 वीं शताब्दी में वैज्ञानिक क्रांतियों की एक श्रृंखला खोली।

रेडियो रेंज से लेकर गामा किरणों तक सभी प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंगों की एकमात्र विशिष्ट विशेषता तरंग दैर्ध्य (या आवृत्ति) थी। तथ्य यह है कि विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के विभिन्न भागों को अलग-अलग (प्रकाश, एक्स-रे, गामा किरणें, आदि) कहा जाता है, हमें याद दिलाता है कि इन विकिरणों को शुरू में एक अलग प्रकृति की घटना माना जाता था और इसे संयोजित करने के लिए दर्जनों प्रमुख वैज्ञानिकों के प्रयासों की आवश्यकता थी। इन घटनाओं को एक इकाई में।

यह भी पता चला कि विद्युत चुम्बकीय तरंग उस समय ज्ञात एकमात्र भौतिक तरंग थी जिसे प्रसार के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं थी। इसने ईथर के अतुलनीय गुणों की व्याख्या की। एक माध्यम के रूप में कोई ईथर नहीं है जिसके माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें फैलती हैं। उसकी जरूरत नहीं है। चर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र, शास्त्रीय अवधारणाओं के अनुसार, एक दूसरे को उत्पन्न करते हुए, खाली स्थान के माध्यम से बड़ी गति से दौड़ते हैं।

मैक्सवेल के समीकरण आवेशों और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के शास्त्रीय व्यवहार का वर्णन करते हैं। समय के साथ, समीकरणों को चार-आयामी रूप में फिर से लिखा गया, जो सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुरूप था। लेकिन आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार सबसे विकसित सिद्धांत, जो इस समय फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की प्राथमिक बातचीत का सबसे अच्छा वर्णन करता है, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स है। यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अब तक का सबसे सटीक सिद्धांत है। इसमें, क्षेत्र के मुख्य पैरामीटर संवेग और फोटॉन के ध्रुवीकरण हैं। सिद्धांत उन प्रक्रियाओं की संभावनाओं के आयाम की गणना करना संभव बनाता है जो फोटॉनों और आवेशित कणों के साथ बातचीत करते समय घटित होंगी। मैक्सवेल का शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स का एक विशेष मामला है और इससे प्राप्त होता है।

क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स प्रयोग के साथ उत्कृष्ट समझौते में है। इसके निर्माण के लिए, 1965 का नोबेल पुरस्कार सिनिचिरो टोमोनागा, जूलियस श्विंगर, रिचर्ड फेनमैन को दिया गया था। लेकिन कई वैज्ञानिक इसे अर्ध-अनुभवजन्य मानते हैं: “इस तरह से प्राप्त परिणामों की शुद्धता में हमारा विश्वास, अंतिम विश्लेषण में, अनुभव के साथ उनके उत्कृष्ट समझौते पर आधारित है, न कि बुनियादी सिद्धांतों की आंतरिक स्थिरता और तार्किक सामंजस्य पर। सिद्धांत का ”(रिचर्ड फेनमैन)। मैक्सवेल के समय से, भौतिकविदों ने इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन को समझने और उसका वर्णन करने में महत्वपूर्ण प्रगति की है, लेकिन अब भी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन का एक पूरा सिद्धांत नहीं बनाया गया है। और वे लोग जो आज अपने डेस्क पर बैठे हैं और भौतिकी में रुचि रखते हैं, उनके पास विद्युत चुम्बकीय विकिरण के तार्किक रूप से सुसंगत सिद्धांत बनाने का मौका है।

क्वांटम ऊर्जा

सभी शास्त्रीय यांत्रिक तरंगों (तरल, गैसों और ठोस पदार्थों में) के लिए, लहर की ऊर्जा निर्धारित करने वाला मुख्य पैरामीटर इसका आयाम (अधिक सटीक, आयाम का वर्ग) है। प्रकाश के मामले में, आयाम विकिरण की तीव्रता को निर्धारित करता है। हालांकि, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना का अध्ययन करते समय - प्रकाश द्वारा एक धातु से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालना - यह पाया गया कि खटखटाए गए इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा विकिरण की तीव्रता (आयाम) से संबंधित नहीं है, बल्कि केवल इसके पर निर्भर करती है आवृत्ति। यहां तक ​​कि कमजोर नीली रोशनी भी धातु से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देती है, और सबसे शक्तिशाली पीला स्पॉटलाइट उसी धातु से एक भी इलेक्ट्रॉन को बाहर नहीं निकाल सकता है। तीव्रता निर्धारित करती है कि कितने इलेक्ट्रॉनों को खटखटाया जाएगा - लेकिन केवल अगर आवृत्ति कुछ सीमा से अधिक हो। यह पता चला कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में ऊर्जा भागों में विखंडित होती है, जिसे क्वांटा कहा जाता है। एक विद्युत चुम्बकीय विकिरण क्वांटम की ऊर्जा निश्चित और बराबर होती है

इ = एचν ,

कहाँ एच= 4 10 -15 ईवी· साथ= 6 10 -34 जे· साथ- प्लैंक का स्थिरांक, एक अन्य मौलिक भौतिक मात्रा जो हमारी दुनिया के गुणों को निर्धारित करती है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दौरान एक अलग क्वांटम एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन के साथ संपर्क करता है, और यदि इसकी ऊर्जा पर्याप्त नहीं है, तो यह इलेक्ट्रॉन को धातु से बाहर नहीं कर सकता है। प्रकाश की प्रकृति के बारे में लंबे समय से चले आ रहे विवाद - चाहे वह तरंगें हों या कणों की धारा - एक प्रकार के संश्लेषण के पक्ष में हल किया गया था। कुछ परिघटनाओं का वर्णन तरंग समीकरणों द्वारा किया जाता है, जबकि अन्य का वर्णन फोटोन, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के क्वांटा के बारे में विचारों द्वारा किया जाता है, जिन्हें दो जर्मन भौतिकविदों - मैक्स प्लैंक और अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा प्रचलन में लाया गया था।

भौतिकी में क्वांटा की ऊर्जा आमतौर पर इलेक्ट्रॉन वोल्ट में व्यक्त की जाती है। यह ऊर्जा माप की एक ऑफ-सिस्टम इकाई है। एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट (1 ईवी) उस ऊर्जा के बराबर है जो एक इलेक्ट्रॉन 1 वोल्ट के विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होने पर प्राप्त करता है। सी यूनिट 1 में यह बहुत छोटा मान है ईवी= 1.6 10 -19 जे. लेकिन परमाणुओं और अणुओं के पैमाने पर, एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट काफी ठोस मान होता है।

पदार्थ पर एक निश्चित प्रभाव उत्पन्न करने के लिए विकिरण की क्षमता सीधे क्वांटा की ऊर्जा पर निर्भर करती है। पदार्थ में कई प्रक्रियाएं एक थ्रेशोल्ड ऊर्जा की विशेषता होती हैं - यदि व्यक्तिगत क्वांटा कम ऊर्जा ले जाती है, तो चाहे उनमें से कितनी भी हों, वे सीमा से ऊपर की प्रक्रिया को भड़काने में सक्षम नहीं होंगी।

थोड़ा आगे देखते हुए, आइए कुछ उदाहरण देखें। माइक्रोवेव क्वांटा की ऊर्जा पानी जैसे कुछ अणुओं के जमीनी इलेक्ट्रॉनिक-कंपन अवस्था के घूर्णी स्तरों को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। इलेक्ट्रॉन वोल्ट का एक ऊर्जा अंश परमाणुओं और अणुओं में जमीनी अवस्था के कंपन स्तरों को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। यह निर्धारित करता है, उदाहरण के लिए, वातावरण में अवरक्त विकिरण का अवशोषण। दृश्यमान प्रकाश क्वांटा में 2-3 की ऊर्जा होती है ईवी- यह रासायनिक बंधनों को तोड़ने और कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को भड़काने के लिए पर्याप्त है, उदाहरण के लिए, जो फोटोग्राफिक फिल्म और आंख के रेटिना में होते हैं। पराबैंगनी क्वांटा मजबूत रासायनिक बंधों को तोड़ सकता है, साथ ही बाहरी इलेक्ट्रॉनों को अलग करके परमाणुओं को आयनित कर सकता है। यह पराबैंगनी जीवन के लिए खतरा बना देता है। एक्स-रे विकिरण परमाणुओं के आंतरिक गोले से इलेक्ट्रॉनों को खींच सकता है, और परमाणु नाभिक के अंदर कंपन को उत्तेजित भी कर सकता है। गामा विकिरण परमाणु नाभिक को नष्ट करने में सक्षम है, और सबसे ऊर्जावान गामा किरणें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन जैसे प्राथमिक कणों की संरचना में भी प्रवेश करती हैं।

विकिरण तापमान

अंत में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण को चिह्नित करने का एक और तरीका है - इसके तापमान को निर्दिष्ट करके। कड़ाई से बोलना, यह विधि केवल तथाकथित ब्लैक-बॉडी या थर्मल रेडिएशन के लिए उपयुक्त है। भौतिकी में, एक बिल्कुल काला शरीर एक वस्तु है जो अपने ऊपर पड़ने वाले सभी विकिरणों को अवशोषित कर लेता है। हालांकि, आदर्श अवशोषक गुण शरीर को स्वयं विकिरण उत्सर्जित करने से नहीं रोकते हैं। इसके विपरीत, इस तरह के आदर्श शरीर के लिए विकिरण स्पेक्ट्रम के आकार की सटीक गणना करना संभव है। यह तथाकथित प्लैंक वक्र है, जिसका आकार एकल पैरामीटर - तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस वक्र के प्रसिद्ध कूबड़ से पता चलता है कि एक गर्म पिंड बहुत लंबी और बहुत छोटी तरंग दैर्ध्य दोनों में बहुत कम विकिरण करता है। अधिकतम विकिरण एक अच्छी तरह से परिभाषित तरंग दैर्ध्य पर पड़ता है, जिसका मान सीधे तापमान के समानुपाती होता है।

इस तापमान को निर्दिष्ट करते समय, किसी को यह ध्यान रखना चाहिए कि यह स्वयं विकिरण का गुण नहीं है, बल्कि केवल एक आदर्श बिल्कुल काले शरीर का तापमान है, जिसमें किसी तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम विकिरण होता है। यदि यह मानने का कारण है कि विकिरण एक गर्म शरीर द्वारा उत्सर्जित होता है, तो इसके स्पेक्ट्रम में अधिकतम खोज कर, स्रोत का तापमान लगभग निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सूर्य की सतह का तापमान 6,000 डिग्री है। यह केवल दृश्यमान विकिरण सीमा के मध्य से मेल खाता है। यह शायद ही आकस्मिक है - सबसे अधिक संभावना है, विकास के दौरान आंख ने सूर्य के प्रकाश का सबसे कुशल उपयोग करने के लिए अनुकूलित किया है।

तापमान अस्पष्टता

स्पेक्ट्रम का वह बिंदु, जो अधिकतम ब्लैक-बॉडी रेडिएशन के लिए जिम्मेदार है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि हम किस अक्ष पर प्लॉट कर रहे हैं। यदि मीटर में तरंग दैर्ध्य समान रूप से भुज अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है, तो अधिकतम गिर जाएगा

λ अधिकतम = बी/टी= (2.9 10 -3 एम· को)/टी ,

कहाँ बी= 2.9 10 -3 एम· को. यह तथाकथित वीन का विस्थापन नियम है। यदि हम एक ही स्पेक्ट्रम की साजिश रचते हैं, तो y- अक्ष पर समान रूप से विकिरण आवृत्ति की साजिश रचते हुए, अधिकतम स्थान की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

ν अधिकतम = (α कश्मीर / घंटा) · टी= (5.9 10 10 हर्ट्ज/को) · टी ,

जहां α = 2.8, क= 1.4 10 -23 जे/कोबोल्ट्जमैन स्थिरांक है, एचप्लैंक नियतांक है।

सब कुछ ठीक हो जाएगा, लेकिन जैसा कि यह निकला λ अधिकतमऔर वी अधिकतमस्पेक्ट्रम के विभिन्न बिंदुओं के अनुरूप। यह स्पष्ट हो जाता है अगर हम ν के अनुरूप तरंग दैर्ध्य की गणना करें अधिकतम, तो आपको मिलता है:

λ’ अधिकतम = साथ/ν अधिकतम = (चौधरी/α क)/टी= (5.1 10 -3 मीटर के) / टी .

इस प्रकार, अधिकतम स्पेक्ट्रम, आवृत्ति द्वारा निर्धारित, में λ’ अधिकतम/ν अधिकतम = 1,8 तरंग दैर्ध्य से निर्धारित एक ही स्पेक्ट्रम के अधिकतम से तरंग दैर्ध्य (और इसलिए आवृत्ति में) में भिन्न होता है। दूसरे शब्दों में, अधिकतम ब्लैक-बॉडी रेडिएशन की आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य एक दूसरे के अनुरूप नहीं होते हैं: λ अधिकतम ≠ साथ/ν अधिकतम .

दृश्यमान सीमा में, यह तरंग दैर्ध्य के साथ अधिकतम थर्मल विकिरण स्पेक्ट्रम को इंगित करने के लिए प्रथागत है। सूर्य के वर्णक्रम में, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह दृश्यमान श्रेणी में आता है। हालाँकि, आवृत्ति के संदर्भ में, अधिकतम सौर विकिरण निकट अवरक्त सीमा में है।

और यहाँ 2.7 के तापमान के साथ अधिकतम ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव विकिरण है कोयह आवृत्ति - 160 द्वारा इंगित करने के लिए प्रथागत है मेगाहर्टज, जो 1.9 की तरंग दैर्ध्य के अनुरूप है मिमी. इस बीच, तरंग दैर्ध्य द्वारा ग्राफ में, अधिकतम ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि 1.1 पर आती है मिमी.

यह सब दिखाता है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण का वर्णन करने के लिए तापमान का उपयोग बहुत सावधानी से किया जाना चाहिए। इसका उपयोग केवल थर्मल विकिरण के स्पेक्ट्रम में करीब विकिरण के मामले में या सीमा के बहुत मोटे (परिमाण के क्रम तक) विशेषता के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, दृश्यमान विकिरण हजारों डिग्री, एक्स-रे - लाखों, माइक्रोवेव - लगभग 1 केल्विन के तापमान से मेल खाता है।

विकिरण बैंड और पदार्थ

यद्यपि सभी आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक ही तरह से निर्वात में फैलती हैं - प्रकाश की गति पर, पदार्थ के साथ उनकी बातचीत आवृत्ति (और तरंग दैर्ध्य और क्वांटम ऊर्जा पर भी) पर बहुत अधिक निर्भर करती है। पदार्थ के साथ बातचीत की प्रकृति के अनुसार, विकिरण को श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: गामा विकिरण, एक्स-रे, पराबैंगनी, दृश्य प्रकाश, अवरक्त विकिरण और रेडियो तरंगें, जो एक साथ विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम बनाती हैं। बदले में, ये पर्वतमालाएँ, उपश्रेणियों में विभाजित हैं, और विज्ञान में इस तरह के विभाजन की एक भी स्थापित परंपरा नहीं है। यहां बहुत कुछ विकिरण उत्पन्न करने और उसका पता लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तकनीकी साधनों पर निर्भर करता है। इसलिए, विज्ञान और प्रौद्योगिकी के प्रत्येक क्षेत्र में, उपश्रेणियों को अपने तरीके से परिभाषित किया जाता है, और अक्सर मुख्य श्रेणियों की सीमाओं को भी स्थानांतरित कर दिया जाता है।

दर्शनीय विकिरण

पूरे स्पेक्ट्रम में से, मानव आँख केवल दृश्य प्रकाश की एक बहुत ही संकीर्ण सीमा में विकिरण को पकड़ने में सक्षम है। एक किनारे से दूसरे किनारे तक, विकिरण आवृत्ति (साथ ही तरंग दैर्ध्य और फोटॉन ऊर्जा) दो से कम कारक से बदलती है। तुलना के लिए, सबसे लंबी रेडियो तरंगें दृश्य विकिरण की तुलना में 10-14 गुना अधिक लंबी हैं, और सबसे ऊर्जावान गामा किरणें 10-20 गुना अधिक ऊर्जावान हैं। फिर भी, कई हजारों वर्षों तक, हमारे आसपास की दुनिया के बारे में अधिकांश जानकारी दृश्यमान विकिरण सीमा से ली गई थी, जिसकी सीमाएँ मानव रेटिना की प्रकाश-संवेदनशील कोशिकाओं के गुणों द्वारा निर्धारित की जाती हैं।

दृश्यमान प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य मनुष्यों द्वारा अलग-अलग रंगों के रूप में देखी जाती हैं - लाल से बैंगनी तक। इंद्रधनुष के सात रंगों में दृश्यमान स्पेक्ट्रम का पारंपरिक विभाजन एक सांस्कृतिक सम्मेलन है। रंगों के बीच कोई स्पष्ट भौतिक सीमाएँ नहीं हैं। उदाहरण के लिए, अंग्रेज आमतौर पर इंद्रधनुष को छह रंगों में विभाजित करते हैं। अन्य विकल्प भी ज्ञात हैं। केवल तीन अलग-अलग प्रकार के रिसेप्टर्स दृश्यमान प्रकाश के रंगों और रंगों की पूरी विविधता की धारणा के लिए जिम्मेदार हैं, जो लाल, हरे और लाल रंग के प्रति संवेदनशील हैं। नीला रंग. यह आपको स्क्रीन पर इन तीन प्राथमिक रंगों को मिलाकर लगभग किसी भी रंग को पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देता है।

दूरस्थ ब्रह्मांडीय स्रोतों से दृश्य प्रकाश प्राप्त करने के लिए, अवतल दर्पणों का उपयोग किया जाता है, जो एक बड़े क्षेत्र से लगभग एक बिंदु तक विकिरण एकत्र करते हैं। जितना बड़ा दर्पण, उतना ही अधिक शक्तिशाली टेलीस्कोप। दर्पणों को अत्यंत उच्च सटीकता के साथ बनाया जाना चाहिए - आदर्श सतह के आकार से विचलन तरंग दैर्ध्य के दसवें - 40 नैनोमीटर, यानी 0.04 माइक्रोन से अधिक नहीं होना चाहिए। और दर्पण के किसी भी घुमाव पर ऐसी सटीकता बनाए रखनी चाहिए। यह बड़ी दूरबीनों की उच्च लागत को निर्धारित करता है। सबसे बड़े ऑप्टिकल उपकरणों के दर्पणों का व्यास - हवाई में कीक टेलीस्कोप - 10 मीटर है।

यद्यपि वातावरण दृश्य प्रकाश के लिए पारदर्शी है (पोस्टर पर नीले तीरों के साथ चिह्नित), फिर भी यह अवलोकनों के साथ गंभीर हस्तक्षेप पैदा करता है। भले ही आप बादलों के बारे में भूल जाएं, वातावरण प्रकाश की किरणों को थोड़ा मोड़ देता है, जिससे छवि की स्पष्टता कम हो जाती है। इसके अलावा, हवा स्वयं आपतित प्रकाश को बिखेरती है। दिन के दौरान, सूर्य की बिखरी रोशनी के कारण होने वाली यह नीली चमक, खगोलीय अवलोकन की अनुमति नहीं देती है, और रात में, सितारों की बिखरी हुई रोशनी (और हाल के दशकों में, शहरों से बाहरी प्रकाश व्यवस्था द्वारा आकाश की कृत्रिम रोशनी , कार, आदि) महल की वस्तुओं की दृश्यता को सीमित करता है। इन कठिनाइयों से निपटने के लिए अंतरिक्ष में दूरबीनों को हटाने की अनुमति मिलती है। हबल टेलीस्कोप, सांसारिक मानकों के अनुसार, बहुत मामूली आकार का है - 2.24 मीटर का व्यास, लेकिन इसके अतिरिक्त-वायुमंडलीय प्लेसमेंट के लिए धन्यवाद, इसने कई प्रथम श्रेणी की खगोलीय खोजों को बनाना संभव बना दिया है।

पराबैंगनी विकिरण

दृश्यमान प्रकाश की लघु-तरंगदैर्घ्य पक्ष पर पराबैंगनी सीमा होती है, जिसे निकट और निर्वात में विभाजित किया जाता है। दृश्य प्रकाश की तरह, निकट पराबैंगनी वातावरण के माध्यम से गुजरता है। एक व्यक्ति इसे इंद्रियों से नहीं देखता है, लेकिन पराबैंगनी विकिरण के पास त्वचा पर एक तन का कारण बनता है। यह पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में कुछ रासायनिक विकारों के लिए त्वचा की सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया है। तरंग दैर्ध्य जितना कम होगा, जैविक अणुओं में उतना ही अधिक व्यवधान पराबैंगनी विकिरण पैदा कर सकता है। यदि सभी पराबैंगनी प्रकाश वायुमंडल से होकर गुजरे, तो पृथ्वी की सतह पर जीवन असंभव हो जाएगा। हालाँकि, एक निश्चित आवृत्ति से ऊपर, वातावरण पराबैंगनी विकिरण को प्रसारित करना बंद कर देता है, क्योंकि इसकी क्वांटा की ऊर्जा वायु के अणुओं को नष्ट (पृथक) करने के लिए पर्याप्त हो जाती है। पहले पराबैंगनी झटकों में से एक ओजोन है, उसके बाद ऑक्सीजन। साथ में, वायुमंडलीय गैसें पृथ्वी की सतह को सूर्य के कठोर पराबैंगनी विकिरण से बचाती हैं, जिसे वैक्यूम विकिरण कहा जाता है, क्योंकि यह केवल शून्यता (वैक्यूम) में फैल सकता है। वैक्यूम पराबैंगनी की ऊपरी सीमा - 200 एनएम. इस तरंग दैर्ध्य से आणविक ऑक्सीजन (O2) पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करना शुरू कर देता है।

निकट पराबैंगनी विकिरण के लिए टेलीस्कोप उसी सिद्धांत के अनुसार बनाए जाते हैं जैसे दृश्यमान रेंज के लिए। वे एक पतली परावर्तक धातु की परत के साथ लेपित दर्पणों का भी उपयोग करते हैं, लेकिन उन्हें और भी अधिक सटीकता के साथ बनाया जाना चाहिए। निकट पराबैंगनी को पृथ्वी से देखा जा सकता है, निर्वात - केवल अंतरिक्ष से।

एक्स-रे विकिरण

हार्ड पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण के बीच कोई औपचारिक सीमा नहीं है। इसकी परिभाषा के दो मुख्य दृष्टिकोण हैं: एक ओर, एक्स-रे को परमाणु नाभिक के उत्तेजना पैदा करने में सक्षम विकिरण के रूप में संदर्भित करने के लिए प्रथागत है - जैसे दृश्यमान और अवरक्त विकिरण परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले को उत्तेजित करता है। इस मामले में, कुछ मामलों में हार्ड वैक्यूम पराबैंगनी को भी एक्स-रे के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। एक अन्य दृष्टिकोण में, परमाणुओं के चारित्रिक आकार (0.1.1) से कम तरंग दैर्ध्य वाला विकिरण एनएम). तब यह पता चला है कि अधिकांश नरम एक्स-रे रेंज को सुपरहार्ड पराबैंगनी माना जाना चाहिए।

नरम एक्स-रे अभी भी पॉलिश धातु से परिलक्षित हो सकते हैं, लेकिन केवल चराई की घटना के साथ - 1 डिग्री से कम के कोण पर। कठिन विकिरण को अन्य तरीकों से केंद्रित करना पड़ता है। दिशा निर्धारित करने के लिए, संकीर्ण ट्यूबों का उपयोग किया जाता है जो पक्ष से आने वाले क्वांटा को काटते हैं, और रिसीवर एक स्किंटिलेटर है जिसमें एक्स-रे क्वांटा परमाणुओं को आयनित करता है, और जो इलेक्ट्रॉनों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं, वे दृश्यमान या पराबैंगनी विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, जिसे उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है फोटोइलेक्ट्रॉन गुणक। वास्तव में, हार्ड एक्स-रे टेलीस्कोप में, व्यक्तिगत विकिरण क्वांटा की गणना की जाती है और उसके बाद ही कंप्यूटर का उपयोग करके एक छवि बनाई जाती है।

एक्स-रे से गामा तक

वह सीमा जिस पर एक्स-रे रेंज को गामा विकिरण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, वह भी सशर्त है। आमतौर पर यह क्वांटा की ऊर्जा से जुड़ा होता है जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होता है (या इसके विपरीत, वे उन्हें पैदा कर सकते हैं)। एक अन्य दृष्टिकोण इस तथ्य से संबंधित है कि थर्मल विकिरण को आमतौर पर गामा रेंज के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जाता है, चाहे उसकी ऊर्जा कितनी भी अधिक क्यों न हो। ब्रह्मांड में अपेक्षाकृत स्थिर स्थूल वस्तुएं देखी जाती हैं, जो लाखों डिग्री तक गर्म होती हैं - ये न्यूट्रॉन सितारों और ब्लैक होल के आसपास अभिवृद्धि डिस्क के केंद्रीय खंड हैं। लेकिन अरबों डिग्री के तापमान वाली वस्तुएं - उदाहरण के लिए, बड़े पैमाने पर लाल दिग्गजों का मूल - लगभग हमेशा एक अपारदर्शी खोल से ढका होता है। हालाँकि, अक्सर उनकी गहराई में विकिरण को भी नरम गामा विकिरण नहीं, बल्कि सुपरहार्ड एक्स-रे कहा जाता है। आधुनिक ब्रह्मांड में दसियों अरबों डिग्री से अधिक तापमान वाले स्थिर गठन अज्ञात हैं। यह विश्वास करने का कारण देता है कि गामा विकिरण हमेशा गैर-तापीय तरीके से उत्पन्न होता है। मुख्य तंत्र शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन सितारों द्वारा निकट-प्रकाश गति के लिए त्वरित आवेशित कणों की टक्कर से विकिरण है।

गामा विकिरण

उप-बैंडों में गामा विकिरण का विभाजन और भी अधिक सशर्त है। अल्ट्राहाई एनर्जी में गामा क्वांटा शामिल है, जिसका उत्पादन आधुनिक तकनीकों की क्षमताओं से परे है। ऐसे विकिरण के सभी स्रोत विशेष रूप से अंतरिक्ष से जुड़े हैं। लेकिन चूंकि प्रौद्योगिकी विकसित होती है, इसलिए इस परिभाषा को स्पष्ट नहीं कहा जा सकता।

वातावरण हमें गामा विकिरण से भी बचाता है। कोमल और कठोर उपश्रेणियों में, यह इसे पूरी तरह से अवशोषित कर लेता है। अल्ट्राहाई एनर्जी क्वांटा, वातावरण में परमाणुओं के नाभिक से टकराकर, कणों का कैस्केड उत्पन्न करता है, जिसकी ऊर्जा धीरे-धीरे कम हो जाती है और विलुप्त हो जाती है। हालांकि, उनमें कणों के पहले एखेलन प्रकाश की गति से तेज़ी से आगे बढ़ते हैं। हवा में. ऐसी परिस्थितियों में, आवेशित कण तथाकथित ब्रेम्सस्ट्रालुंग (चेरेंकोव) विकिरण उत्पन्न करते हैं, जो कुछ हद तक एक सुपरसोनिक विमान से ध्वनि शॉक वेव के समान है। अल्ट्रावायलेट और दृश्यमान ब्रेम्सस्ट्रालुंग क्वांटा पृथ्वी की सतह तक पहुंचते हैं, जहां उन्हें विशेष दूरबीनों द्वारा कैप्चर किया जाता है। यह कहा जा सकता है कि वायुमंडल स्वयं दूरबीन का हिस्सा बन जाता है, और इससे पृथ्वी से अति उच्च-ऊर्जा गामा विकिरण का निरीक्षण करना संभव हो जाता है। इसे पोस्टर पर लाल तीर से अंकित किया गया है।

इससे भी अधिक ऊर्जावान क्वांटा - अल्ट्रा-हाई एनर्जी - कणों के ऐसे शक्तिशाली कैस्केड उत्पन्न करते हैं कि वे वातावरण को छेदते हैं और पृथ्वी की सतह तक पहुंचते हैं। उन्हें व्यापक वायु बौछार (ईएएस) कहा जाता है और उन्हें जगमगाहट सेंसर द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है। ईएएस कण, स्थलीय चट्टानों की प्राकृतिक रेडियोधर्मिता के साथ, जैविक अणुओं, विशेष रूप से डीएनए को नुकसान पहुंचा सकते हैं, और जीवित जीवों में उत्परिवर्तन का कारण बन सकते हैं। ऐसा करने में, वे पृथ्वी पर जीवन के विकास में योगदान करते हैं। लेकिन अगर उनकी तीव्रता काफ़ी अधिक होती, तो यह जीवन के लिए एक गंभीर बाधा बन सकता था। सौभाग्य से, गामा किरणों की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, वे उतनी ही दुर्लभ होती हैं। लगभग 10 20 की ऊर्जा के साथ सबसे ऊर्जावान क्वांटा ईवीपृथ्वी की सतह के प्रति वर्ग किलोमीटर प्रति सौ वर्ष में एक बार आता है। ऐसे ऊर्जावान गामा क्वांटा की उत्पत्ति अभी भी पूरी तरह स्पष्ट नहीं है। क्वांटा में बहुत अधिक ऊर्जा नहीं हो सकती है, क्योंकि एक निश्चित सीमा से ऊपर वे अवशेष माइक्रोवेव विकिरण के साथ बातचीत करना शुरू करते हैं, जिससे आवेशित कणों का निर्माण होता है। दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड विकिरण के लिए अपारदर्शी है जो 10 21 -10 24 से अधिक ऊर्जावान है ईवी.

अवरक्त विकिरण

दृश्य प्रकाश से स्पेक्ट्रम की लंबी-तरंग दैर्ध्य की ओर जाने पर, हम इन्फ्रारेड रेंज में आते हैं। निकट अवरक्त विकिरण भौतिक रूप से दृश्यमान प्रकाश से अलग नहीं है, सिवाय इसके कि यह रेटिना द्वारा नहीं माना जाता है। इसे उन्हीं उपकरणों द्वारा, विशेष रूप से दूरबीनों में, दृश्य प्रकाश के रूप में पंजीकृत किया जा सकता है। एक व्यक्ति इन्फ्रारेड विकिरण को त्वचा के साथ - गर्मी के रूप में भी महसूस करता है। यह इन्फ्रारेड विकिरण के लिए धन्यवाद है कि हम आग से बैठने के लिए गर्म हैं। अधिकांश दहन ऊर्जा हवा के ऊपर की ओर प्रवाहित होती है, जिस पर हम एक बर्तन में पानी उबालते हैं, और अवरक्त (और दृश्यमान) विकिरण गैस के अणुओं, दहन उत्पादों और गर्म कोयले के कणों द्वारा पक्षों को उत्सर्जित किया जाता है।

जैसे-जैसे तरंग दैर्ध्य बढ़ता है, अवरक्त विकिरण के लिए वातावरण कम पारदर्शी होता जाता है। यह वायुमंडलीय गैस अणुओं के तथाकथित कंपन-घूर्णी अवशोषण बैंड के कारण है। क्वांटम वस्तुएं होने के नाते, अणु मनमाने ढंग से घूम या दोलन नहीं कर सकते हैं, जैसे वसंत पर भार। प्रत्येक अणु की ऊर्जा का अपना सेट होता है (और, तदनुसार, विकिरण आवृत्तियों), जिसे वे कंपन और घूर्णी आंदोलनों के रूप में संग्रहीत कर सकते हैं। हालांकि, यहां तक ​​​​कि सबसे जटिल वायु अणुओं के लिए, इन आवृत्तियों का सेट इतना व्यापक है कि, वास्तव में, वातावरण इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों में सभी विकिरण को अवशोषित करता है - ये तथाकथित इन्फ्रारेड अवशोषण बैंड हैं। वे छोटे-छोटे क्षेत्रों से घिरे हुए हैं जिनमें ब्रह्मांडीय अवरक्त विकिरण पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है - ये तथाकथित पारदर्शिता खिड़कियां हैं, जिनमें से लगभग एक दर्जन हैं। उनके अस्तित्व को पोस्टर पर इन्फ्रारेड में बिखरे नीले तीरों द्वारा दर्शाया गया है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि पृथ्वी की सतह के पास वायु घनत्व में वृद्धि के कारण आईआर विकिरण का अवशोषण लगभग पूरी तरह से वायुमंडल की निचली परतों में होता है। यह समताप मंडल में उठने वाले गुब्बारों और उच्च-ऊंचाई वाले विमानों से लगभग संपूर्ण इन्फ्रारेड रेंज में अवलोकन की अनुमति देता है।

इन्फ्रारेड रेडिएशन का सबरेंज में विभाजन भी बहुत सशर्त है। निकट और मध्य अवरक्त विकिरण के बीच की सीमा लगभग 300 K के पूर्ण तापमान के क्षेत्र में खींची जाती है, जो कि पृथ्वी की सतह पर वस्तुओं के लिए विशिष्ट है। इसलिए, वे सभी, उपकरणों सहित, अवरक्त विकिरण के शक्तिशाली स्रोत हैं। ऐसी परिस्थितियों में एक ब्रह्मांडीय स्रोत के विकिरण को अलग करने के लिए, उपकरण को पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करना पड़ता है और वातावरण से बाहर ले जाना पड़ता है, जो कि मध्य-आईआर रेंज में स्वयं तीव्रता से चमकता है - यह इस विकिरण के कारण होता है पृथ्वी सूर्य से लगातार आने वाली ऊर्जा को अंतरिक्ष में विसर्जित कर देती है। इस सीमा में मुख्य प्रकार का विकिरण रिसीवर एक बोलोमीटर है, जो कि एक छोटा काला शरीर है जो विकिरण को अवशोषित करता है, एक अल्ट्रा-सटीक थर्मामीटर से जुड़ा होता है।

सुदूर इन्फ्रारेड रेंज विकिरण उत्पन्न करने और पता लगाने दोनों के लिए सबसे कठिन है। हाल ही में, विशेष सामग्री और अल्ट्रा-फास्ट इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के लिए धन्यवाद, उन्होंने इसके साथ काफी कुशलता से काम करना सीख लिया है। इंजीनियरिंग में, इसे अक्सर टेराहर्ट्ज़ विकिरण कहा जाता है। वर्तमान में, निर्धारण के लिए गैर-संपर्क स्कैनर का विकास रासायनिक संरचनाटेराहर्ट्ज विकिरण जनरेटर पर आधारित वस्तुएं। वे एयरपोर्ट चेकपॉइंट्स पर प्लास्टिक विस्फोटक और ड्रग्स का पता लगाने में सक्षम होंगे।

खगोल विज्ञान में, इस सीमा को अक्सर सबमिलीमीटर विकिरण के रूप में जाना जाता है। यह दिलचस्प है क्योंकि इसमें (साथ ही साथ माइक्रोवेव रेंज से सटे) ब्रह्मांड के अवशेष विकिरण देखे जाते हैं। सबमिलीमीटर विकिरण समुद्र तल तक नहीं पहुंचता है, लेकिन यह मुख्य रूप से वायुमंडल की सबसे निचली परतों में अवशोषित होता है। इसलिए, समुद्र तल से लगभग 5 हजार मीटर की ऊँचाई पर चिली और मैक्सिको के पहाड़ों में, अब बड़ी सबमिलीमीटर दूरबीनें बनाई जा रही हैं - मेक्सिको में, 50-मीटर और चिली में, 12 के व्यास के साथ 64 दूरबीनों की एक सरणी मीटर।

माइक्रोवेव और रेडियो तरंगें

इन्फ्रारेड रेंज रेडियो उत्सर्जन से सटी हुई है, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के पूरे लंबे-तरंग दैर्ध्य किनारे को कवर करती है। रेडियो रेंज में क्वांटा की ऊर्जा बहुत कम होती है। यह आमतौर पर परमाणुओं और अणुओं की संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तनों के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन यह अणुओं के घूर्णी स्तरों के साथ बातचीत करने के लिए पर्याप्त है, उदाहरण के लिए, पानी। मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने के लिए रेडियो तरंगों की ऊर्जा भी पर्याप्त होती है, उदाहरण के लिए, कंडक्टरों में। रेडियो तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में उतार-चढ़ाव ऐन्टेना में इलेक्ट्रॉनों के तुल्यकालिक दोलनों का कारण बनता है, जो कि एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह है।

माइक्रोवेव विकिरण की उच्च तीव्रता पर, यह धारा पदार्थ के महत्वपूर्ण ताप का कारण बन सकती है। इस गुण का उपयोग माइक्रोवेव ओवन में पानी युक्त खाद्य पदार्थों को गर्म करने के लिए किया जाता है। माइक्रोवेव विकिरण को माइक्रोवेव विकिरण भी कहा जाता है। यह 1 के तरंग दैर्ध्य के साथ रेडियो उत्सर्जन का सबसे छोटा तरंग दैर्ध्य सबबैंड है मिमी 30 तक सेमी. माइक्रोवेव विकिरण उत्पादों की मोटाई में कई सेंटीमीटर की गहराई तक प्रवेश करता है, जो पूरे वॉल्यूम में हीटिंग सुनिश्चित करता है, न कि केवल सतह से, जैसा कि ग्रिल पर अवरक्त विकिरण के मामले में होता है। सभी सेल फोन और स्थानीय रेडियो संचार प्रणालियां, जैसे वायरलेस इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा उपयोग किए जाने वाले ब्लूटूथ और वाईफाई प्रोटोकॉल भी माइक्रोवेव रेंज में काम करते हैं।

रेडियो तरंग जितनी लंबी होती है, उतनी ही कम ऊर्जा वहन करती है और इसे पंजीकृत करना उतना ही कठिन होता है। रिसेप्शन के लिए, एक एंटीना जिसमें एक रेडियो तरंग की क्रिया के तहत विद्युत दोलन होते हैं, एक विद्युत सर्किट से जुड़ा होता है। जब अपनी आवृत्ति के साथ अनुनाद में मारा जाता है, तो दोलन बढ़ जाते हैं और उन्हें पंजीकृत किया जा सकता है। अंतरिक्ष से आने वाली रेडियो तरंगों को पकड़ने के लिए परवलयिक आकार के एंटीना दर्पणों का उपयोग किया जाता है, जो अपने पूरे क्षेत्र में रेडियो उत्सर्जन एकत्र करते हैं और इसे एक छोटे से एंटीना पर केंद्रित करते हैं। इससे यंत्र की संवेदनशीलता बढ़ जाती है।

अधिकांश माइक्रोवेव विकिरण (3-5 की तरंग दैर्ध्य के साथ शुरू मिमी) वायुमंडल से होकर गुजरती है। अल्ट्राशॉर्ट वेव्स (वीएचएफ) के बारे में भी यही कहा जा सकता है, जिस पर स्थानीय टेलीविजन और रेडियो स्टेशन (एफएम स्टेशनों सहित) प्रसारण और अंतरिक्ष रेडियो संचार आयोजित किए जाते हैं। उनके ट्रांसमीटरों का विकिरण एंटेना की दृष्टि की रेखा के भीतर ही दर्ज किया जाता है। रेडियो रेंज में वायुमंडलीय पारदर्शिता खिड़की (पोस्टर पर नीला तीर) लगभग 10-30 मीटर की तरंग दैर्ध्य पर समाप्त होती है।

लंबी रेडियो तरंगें पृथ्वी के आयनमंडल से परावर्तित होती हैं। यह ब्रह्मांडीय रेडियो स्रोतों को लंबी तरंग दैर्ध्य पर देखने की अनुमति नहीं देता है, लेकिन यह वैश्विक शॉर्टवेव रेडियो संचार की संभावना प्रदान करता है। 10 से 100 मीटर की सीमा में रेडियो तरंगें पूरी पृथ्वी के चारों ओर जा सकती हैं, जो आयनमंडल और पृथ्वी की सतह से कई बार परावर्तित होती हैं। सच है, उनका वितरण आयनमंडल की स्थिति पर निर्भर करता है, जो सौर गतिविधि से बहुत प्रभावित होता है। इसलिए, शॉर्टवेव संचार उच्च गुणवत्ता और विश्वसनीयता का नहीं है।

मध्यम और लंबी तरंगें भी आयनमंडल से परावर्तित होती हैं, लेकिन दूरी के साथ अधिक दृढ़ता से क्षीण होती हैं। एक हजार किलोमीटर से अधिक की दूरी पर सिग्नल पकड़ने के लिए बहुत शक्तिशाली ट्रांसमीटरों की आवश्यकता होती है। अल्ट्रा-लंबी रेडियो तरंगें, सैकड़ों और हजारों किलोमीटर की लंबाई के साथ, पृथ्वी के चारों ओर अब आयनमंडल के कारण नहीं, बल्कि तरंग प्रभावों के कारण चलती हैं, जो उन्हें समुद्र की सतह के नीचे कुछ गहराई तक घुसने की अनुमति भी देती हैं। इस सुविधा का उपयोग जलमग्न लड़ाकू पनडुब्बियों के साथ आपातकालीन संचार के लिए किया जाता है। अन्य रेडियो तरंगें समुद्र के पानी से नहीं गुजरती हैं, जो उसमें घुले लवणों के कारण एक अच्छा संवाहक है और रेडियो विकिरण को अवशोषित या परावर्तित करता है।

रेडियो तरंगों की लंबाई के लिए कोई सैद्धांतिक सीमा ज्ञात नहीं है। व्यवहार में, 38 हजार किमी की तरंग दैर्ध्य के साथ एक रेडियो तरंग बनाना और पंजीकृत करना प्रायोगिक रूप से संभव था। किमी(आवृत्ति 8 हर्ट्ज).

पोस्टर में क्या है

पूरी रचना के केंद्र में एक पुरुष है। लंबवत धुरी दृश्यमान सीमा से मेल खाती है - केवल एक व्यक्ति द्वारा प्रत्यक्ष रूप से माना जाता है। बाईं ओर स्पेक्ट्रम (पराबैंगनी, एक्स-रे, गामा) का शॉर्ट-वेव हिस्सा है, दाईं ओर - लॉन्ग-वेव (इन्फ्रारेड रेडिएशन और रेडियो तरंगें विशेष रूप से आवंटित माइक्रोवेव रेडिएशन की सब-रेंज के साथ)। स्पेक्ट्रम बैंडविड्थश्रेणियों और उपश्रेणियों में विभाजित, जिनकी सीमाओं पर तरंग दैर्ध्य के मूल्यों को इंगित किया गया है (और पोस्टर के "पेपर" संस्करण पर - विकिरण के संभावित स्रोत की आवृत्तियों, क्वांटम ऊर्जा और तापमान भी, यदि यह है थर्मल)। अंकन करते समय पैमाना नहीं देखा जाता है, लेकिन श्रेणियों के सापेक्ष आकार को ध्यान में रखा जाता है।

श्रेणियों के बीच की सीमाओं की पारंपरिकता पर जोर देने के लिए, उनके बीच के रंग संक्रमण को सुचारू बनाया जाता है। स्पेक्ट्रम के किनारों पर स्थित रेडियो और गामा बैंड को विस्तार और लुप्त होते हुए दिखाया गया है, जो बाकी श्रेणियों की तुलना में उनके विशाल आकार और बाहरी सीमाओं की अनुपस्थिति को दर्शाता है।

पोस्टर में एक बहु-स्तरीय लंबवत संरचना है। बाईं ओर पोस्टर पर स्तरों पर हस्ताक्षर किए गए हैं; जब नीचे से ऊपर की ओर बढ़ते हैं, तो वे विभिन्न विकिरणों के आवेदन के इंजीनियरिंग-व्यावहारिक पहलू से उदासीन-संज्ञानात्मक एक के बदलाव के अनुरूप होते हैं।

स्पेक्ट्रम पट्टी पर बाएँ और दाएँ पैमाने पर संकेतन को समझने के लिए आवश्यक बुनियादी अवधारणाओं और संबंधों को समझाया गया है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण अंतरिक्ष के बारे में हमारे ज्ञान का मुख्य, लेकिन एकमात्र स्रोत नहीं है। इस ओर ध्यान आकर्षित करने के लिए दाईं ओर एक अलग कॉलम में इसकी जानकारी दी गई है।

विकिरण रिसीवर

आधार स्तर पृथ्वी की सशर्त सतह है, जिस पर बच्चे खड़े होते हैं और एक पंक्ति होती है खगोलीय उपकरणजो पृथ्वी पर काम कर सके। ऊपर ट्रांसएटमॉस्फेरिक अवलोकनों के लिए उपयोग किए जाने वाले अंतरिक्ष यान का स्तर है। कुछ श्रेणियों में, ब्रह्मांड के बारे में जानकारी प्राप्त करने का एकमात्र तरीका अंतरिक्ष अवलोकन है।

भू-आधारित खगोलीय उपकरण(बाएं से दाएं):

• कई गामा, एक्स-रे, आदि टेलिस्कोप मेट्रिसेस में संयुक्त फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) का उपयोग करते हैं
• आकाश को विशेष उपकरणों के बिना या सरलतम के साथ किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, दूरबीन के माध्यम से)
• 24-मीटर मैगेलन ऑप्टिकल टेलीस्कोप (निर्माणाधीन; दृश्यमान, और इन्फ्रारेड रेंज)
• ALMA रेडियो टेलीस्कोप सिस्टम (64 टेलीस्कोप, निर्माणाधीन)

अंतरिक्ष उपकरण:

• गामा किरण वेधशाला इंटीग्रल (अंतर्राष्ट्रीय गामा-किरण खगोल भौतिकी प्रयोगशाला; एक्स-रे में भी प्रयोग किया जाता है)
• (दृश्यमान सीमा, पराबैंगनी, आईआर)
• अंतरिक्ष गुरुत्वाकर्षण दूरबीन LISA (परियोजना, )

भूमिगत उपकरण:

• (विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के बाहर)

पारदर्शिता खिड़कियां

उपकरणों के ऊपर एक स्पेक्ट्रम बैंड होता है, जिसका उल्लेख पहले ही किया जा चुका है। इसके ठीक नीचे, तीर तथाकथित को चिह्नित करते हैं पारदर्शिता खिड़कियां- वे श्रेणियाँ जिनमें पृथ्वी की सतह से प्रेक्षण किए जा सकते हैं। नीले तीर - ऐसी खिड़कियाँ जिनमें विकिरण सीधे पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है; गामा रेंज में लाल तीर वायुमंडल में विकिरण द्वारा उत्पन्न पृथ्वी के द्वितीयक प्रभावों को देखने की संभावना का संकेत देते हैं।

आकाश सर्वेक्षण

स्पेक्ट्रम का बैंड ग्राफिक रूप से सक्रिय मानव गतिविधि के क्षेत्र को आकाशीय पिंडों के क्षेत्र से अलग करता है, जो केवल निष्क्रिय अवलोकन के लिए उपलब्ध हैं। स्पेक्ट्रम के ठीक ऊपर पंक्ति है आकाश के दृश्य. ये चित्र दिखाते हैं कि विभिन्न श्रेणियों में आकाशीय गोला कैसा दिखता है।

सभी छवियों में रंग (दृश्य श्रेणी को छोड़कर) सशर्त हैं। पारंपरिक रूप से विश्व मानचित्र का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रक्षेपण में सभी समीक्षाएं की जाती हैं। हमारी गैलेक्सी, मिल्की वे के विमान को हर जगह भूमध्य रेखा के रूप में चुना गया है। लगभग सभी श्रेणियों में, यह आकाश में सबसे अधिक दिखाई देने वाली वस्तु है। प्रत्येक समीक्षा के लिए, इसका खगोलीय पदनाम इंगित किया गया है, जिसके द्वारा इंटरनेट पर अतिरिक्त जानकारी पाई जा सकती है।

पोस्टर आकाश सर्वेक्षण

• एमईवी(सीजीआरओ-कॉम्पटेल)
• अवरक्त आकाश के पास 1-4 माइक्रोन(COBE/DIRBE)
• मध्य अवरक्त आकाश 25 माइक्रोन(COBE/DIRBE)
• तरंग 21 पर रेडियो आकाश सेमी, 1420 मेगाहर्टज(डिक्की और लॉकमैन)

सूत्रों का कहना है

अंत में, समीक्षाओं के ऊपर उदाहरण हैं विकिरण स्रोत- अंतरिक्ष की वस्तुएं जिन्हें स्पेक्ट्रम की संगत श्रेणियों में देखा जा सकता है। ज्यादातर मामलों में, वे खगोलीय टिप्पणियों के दौरान प्राप्त वास्तविक छवियों द्वारा दर्शाए जाते हैं। कैप्शन में कुछ अपवादों का उल्लेख किया गया है।

दृश्यमान सीमा के विशेष महत्व के कारण, इसकी संकीर्णता के बावजूद, इसके लिए एक विस्तारित स्थान विशेष रूप से आवंटित किया गया है। वहाँ वस्तुओं को बाएँ से दाएँ बढ़ते हुए द्रव्यमान के क्रम में रखा गया है।

• अति उच्च-ऊर्जा गामा किरणों में सुपरनोवा अवशेष
• (चावल। कलाकार)
• एक करीबी बाइनरी सिस्टम में एक अभिवृद्धि डिस्क ( चावल। कलाकार)
• एक्स-रे में सौर प्रमुखताएँ
• पराबैंगनी में बृहस्पति पर अरोरा
• दृश्यमान सीमा में
• इन्फ्रारेड में, हबल टेलीस्कोप तारों की तुलना में अधिक आकाशगंगाओं को देख सकता है
• इन्फ्रारेड में सोम्ब्रेरो गैलेक्सी
• इन्फ्रारेड में आकाशगंगा के केंद्र के निकट नेबुला और धूल के बादल
• रेडियो बैंड में केकड़ा नीहारिका

पृथ्वी का अनुप्रयोग

पोस्टर के अंतिम स्तर में उदाहरण शामिल हैं स्थलीय आवेदनविभिन्न प्रकार के विकिरण, यह दिखाते हुए कि प्रौद्योगिकी में विभिन्न श्रेणियों के विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उपयोग कैसे किया जाता है। यह दिशा वास्तव में पोस्टर के मुख्य विषय के बाहर है। आदमी, विकिरण और ब्रह्मांड, लेकिन इन उदाहरणों की उपस्थिति एक और महत्वपूर्ण रेखा को चिह्नित करती है आदमी, विकिरण और प्रौद्योगिकी.

आरेख और रेखांकन

पोस्टर पर कई जगहों पर साधारण हाथ से खींचे गए रेखाचित्रों के साथ पत्रक हैं। उनका उद्देश्य उन तंत्रों को चित्रित करना है जो तस्वीरों या अन्य यथार्थवादी अभ्यावेदन से स्पष्ट नहीं हैं।

मूल अनुपात और माप की इकाइयाँ

λ = सी/ν
इ = एच ·ν

λ ( लैम्ब्डा) - तरंग दैर्ध्य

यूनिट 1 एम(मीटर);

1 माइक्रोन = 10 –6 एम- माइक्रोन, माइक्रोमीटर;
1 एनएम = 10 –9 एम- नैनोमीटर

ν ( नंगा) - आवृत्ति

यूनिट 1 हर्ट्ज- प्रति सेकंड एक दोलन;

1 kHz = 1000 हर्ट्ज- किलोहर्ट्ज़;
1 मेगाहर्टज = 10 6 हर्ट्ज = 1 000 000 हर्ट्ज- मेगाहर्ट्ज़;
1 गीगा = 10 9 हर्ट्ज= 1,000,000,000 - गीगाहर्ट्ज़

इ- ऊर्जा

यूनिट 1 ईवी= 1.6 10 -19 जे- इलेक्ट्रॉन वोल्ट, एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा जो 1 वोल्ट के संभावित अंतर से होकर गुजरी है;

1 कीव = 1000 ईवी- किलोइलेक्ट्रॉनवोल्ट;
1 एमईवी = 10 6 ईवी = 1 000 000 ईवी- मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट;
1 जीईवी = 10 9 ईवी = 1 000 000 000 ईवी- गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट

टी-काले शरीर का तापमान

यूनिट 1 को- केल्विन, डिग्री केल्विन।
पूर्ण शून्य से गिना जाता है; बर्फ का गलनांक - 273 को= 0 डिग्री सेल्सियस; जल का क्वथनांक - 373 को= 100 डिग्री सेल्सियस

साथ= 3 10 8 एमएस = 300 000 किमी/से- प्रकाश की गति

एच= 4 10 -15 ईवी· साथ- प्लैंक स्थिरांक

गामा विकिरण

सूत्रों का कहना है

एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर एक अभिवृद्धि डिस्क ( चावल। कलाकार)

बड़ी आकाशगंगाओं के विकास के दौरान, उनके केंद्रों में सुपरमैसिव ब्लैक होल बनते हैं, जिनका द्रव्यमान कई मिलियन से लेकर अरबों सौर द्रव्यमान तक होता है। वे एक ब्लैक होल पर इंटरस्टेलर मैटर और यहां तक ​​​​कि पूरे सितारों के अभिवृद्धि (गिरावट) के कारण बढ़ते हैं। तीव्र अभिवृद्धि के साथ, ब्लैक होल के चारों ओर एक तेजी से घूमने वाली डिस्क बनती है (पदार्थ के घूमने के क्षण के संरक्षण के कारण) छिद्र)। अलग-अलग गति से घूमने वाली परतों के चिपचिपे घर्षण के कारण, यह हर समय गर्म होता है और एक्स-रे रेंज में विकीर्ण होना शुरू हो जाता है। अभिवृद्धि के दौरान पदार्थ का हिस्सा जेट (जेट) के रूप में धुरी के साथ बाहर निकाला जा सकता है घूर्णन डिस्क। यह तंत्र आकाशगंगाओं और क्वासरों के नाभिक की गतिविधि सुनिश्चित करता है। हमारी आकाशगंगा (आकाशगंगा) के केंद्र में एक ब्लैक होल भी है। वर्तमान में, इसकी गतिविधि न्यूनतम है, लेकिन कुछ संकेतों के अनुसार, लगभग 300 साल पहले यह बहुत अधिक थी।

रिसीवर

नामीबिया में स्थित, इसमें 12 मीटर के व्यास के साथ 4 परवलयिक व्यंजन होते हैं, जिन्हें 250 मीटर मापने वाले मंच पर रखा जाता है। उनमें से प्रत्येक में 60 के व्यास के साथ 382 गोल दर्पण हैं सेमी, जो वातावरण में ऊर्जावान कणों की गति से उत्पन्न ब्रम्सस्ट्रालुंग को केंद्रित करते हैं (दूरबीन का चित्र देखें)। दूरबीन ने 2002 में काम करना शुरू किया। यह समान रूप से ऊर्जावान गामा क्वांटा और आवेशित कणों - ब्रह्मांडीय किरणों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। उनके मुख्य परिणामों में से एक लंबे समय से चली आ रही धारणा की प्रत्यक्ष पुष्टि थी कि सुपरनोवा अवशेष ब्रह्मांडीय किरणों के स्रोत हैं।

जब एक ऊर्जावान गामा किरण वायुमंडल में प्रवेश करती है, तो यह परमाणुओं में से एक के नाभिक से टकराकर उसे नष्ट कर देती है। इस मामले में, परमाणु नाभिक और कम ऊर्जा के गामा क्वांटा के कई टुकड़े उत्पन्न होते हैं, जो संवेग के संरक्षण के नियम के अनुसार, मूल गामा किरण के समान दिशा में चलते हैं। ये मलबा और क्वांटा शीघ्र ही अन्य नाभिकों से टकराते हैं, जिससे वातावरण में कणों का हिमस्खलन बन जाता है। इनमें से अधिकांश कण हवा में प्रकाश की गति से भी तेज गति से यात्रा करते हैं। नतीजतन, कण ब्रेम्सस्ट्रालुंग का उत्सर्जन करते हैं, जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है और ऑप्टिकल और पराबैंगनी दूरबीनों द्वारा इसका पता लगाया जा सकता है। वास्तव में, पृथ्वी का वातावरण ही गामा-रे टेलीस्कोप के एक तत्व के रूप में कार्य करता है। अल्ट्राहाई-एनर्जी गामा किरणों के लिए, पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली किरण का विचलन लगभग 1 डिग्री है। यह दूरबीन के संकल्प को निर्धारित करता है। गामा किरणों की और भी अधिक ऊर्जा पर, कणों का एक हिमस्खलन स्वयं सतह पर पहुँच जाता है - एक व्यापक वायु बौछार (ईएएस)। वे जगमगाहट सेंसर द्वारा रिकॉर्ड किए जाते हैं। पियरे ऑगर (ईएएस के खोजकर्ता के सम्मान में) के नाम पर एक वेधशाला वर्तमान में अर्जेंटीना में गामा विकिरण और अल्ट्रा-हाई-एनर्जी कॉस्मिक किरणों का निरीक्षण करने के लिए बनाई जा रही है। इसमें आसुत जल के कई हजार टैंक शामिल होंगे। उनमें स्थापित पीएमटी ऊर्जावान ईएएस कणों के प्रभाव में पानी में होने वाली चमक की निगरानी करेंगे।

दृश्य और पराबैंगनी विकिरण के कमजोर प्रवाह को मापने के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। पीएमटी एक वैक्यूम ट्यूब है जिसमें एक फोटोकैथोड और इलेक्ट्रोड का एक सेट होता है, जिसमें क्रमिक रूप से बढ़ते वोल्टेज को कई किलोवोल्ट तक की कुल गिरावट के साथ लागू किया जाता है। विकिरण क्वांटा फोटोकैथोड पर गिरता है और इससे इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है, जो पहले की ओर बढ़ते हैं इलेक्ट्रोड, एक कमजोर फोटोइलेक्ट्रिक करंट बनाता है। हालांकि, रास्ते में, इलेक्ट्रॉनों को लागू वोल्टेज द्वारा त्वरित किया जाता है और इलेक्ट्रोड से बहुत अधिक संख्या में इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल दिया जाता है। यह कई बार दोहराया जाता है - इलेक्ट्रोड की संख्या के अनुसार। नतीजतन, पिछले इलेक्ट्रोड से एनोड तक आने वाला इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्रारंभिक फोटोइलेक्ट्रिक करंट की तुलना में परिमाण के कई आदेशों से बढ़ जाता है। यह आपको व्यक्तिगत क्वांटा तक बहुत कमजोर प्रकाश प्रवाह दर्ज करने की अनुमति देता है। पीएमटी की एक महत्वपूर्ण विशेषता प्रतिक्रिया की गति है। यह उन्हें क्षणिक घटनाओं का पता लगाने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है, जैसे कि चमक जो एक स्किंटिलेटर में होती है जब एक ऊर्जावान आवेशित कण या क्वांटम अवशोषित होता है।

आकाश सर्वेक्षण

गामा किरणों में आकाश 100 ऊर्जा के साथ एमईवी(सीजीआरओ)

गामा किरणों में आकाश 1.8 की ऊर्जा के साथ एमईवी(सीजीआरओ-कॉम्पटेल)

पृथ्वी का अनुप्रयोग

एक्स-रे

सूत्रों का कहना है

क्रैब नेबुला एक सुपरनोवा का अवशेष है जो 1054 में हुआ था। निहारिका स्वयं अंतरिक्ष में बिखरा हुआ एक तारे का खोल है, और इसका कोर संकुचित होकर लगभग 20 के व्यास के साथ एक सुपरडेंस रोटेटिंग न्यूट्रॉन तारे का निर्माण करता है। किमीइस न्यूट्रॉन स्टार के रोटेशन को रेडियो रेंज में इसके विकिरण के सख्त आवधिक दोलनों द्वारा ट्रैक किया जाता है। लेकिन पल्सर दृश्यमान और एक्स-रे रेंज में भी निकलता है। एक्स-रे में, चंद्र टेलीस्कोप एक पल्सर के चारों ओर एक अभिवृद्धि डिस्क और उसके विमान के लंबवत छोटे जेट्स की छवि बनाने में सक्षम था (cf. एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के चारों ओर एक अभिवृद्धि डिस्क)।

एक करीबी बाइनरी सिस्टम में एक अभिवृद्धि डिस्क ( चावल। कलाकार)

सूर्य की दृश्यमान सतह लगभग 6 हजार डिग्री तक गर्म होती है, जो विकिरण की दृश्यमान सीमा से मेल खाती है। हालांकि, सूर्य के आसपास का कोरोना एक लाख डिग्री से अधिक के तापमान तक गर्म होता है और इसलिए स्पेक्ट्रम की एक्स-रे रेंज में चमकता है। यह छवि अधिकतम सौर गतिविधि के दौरान ली गई थी, जो 11 साल की अवधि के साथ बदलती रहती है। एक्स-रे में सूर्य की सतह व्यावहारिक रूप से विकिरण नहीं करती है और इसलिए काली दिखती है। सोलर मिनिमम के दौरान, सूर्य से एक्स-रे उत्सर्जन काफी कम हो जाता है। यह छवि जापानी योहकोह ("सनबीम") उपग्रह द्वारा ली गई थी, जिसे सोलर-ए के नाम से भी जाना जाता है, जो 1991 से 2001 तक संचालित था।

रिसीवर

नासा की चार "महान वेधशालाओं" में से एक, जिसका नाम भारतीय मूल के अमेरिकी खगोल वैज्ञानिक सुब्रमण्यन चंद्रशेखर (1910–95), नोबेल पुरस्कार विजेता (1983) के नाम पर रखा गया है, जो सितारों की संरचना और विकास के सिद्धांत के विशेषज्ञ हैं। वेधशाला 1 .2 के व्यास के साथ एक तिरछी घटना एक्स-रे टेलीस्कोप है एम, जिसमें चार नेस्टेड तिरछे परवलयिक दर्पण होते हैं (आरेख देखें) जो अतिशयोक्तिपूर्ण में बदल जाते हैं। वेधशाला को 1999 में कक्षा में लॉन्च किया गया था और यह सॉफ्ट एक्स-रे रेंज (100 ईवी-10 कीव). चंद्रा की कई खोजों में क्रैब नेबुला में पल्सर के चारों ओर अभिवृद्धि डिस्क की पहली छवि है।

आकाश सर्वेक्षण

माइक्रोवेव स्काई 1.9 मिमी(डब्लूएमएपी)

कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड, जिसे कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड भी कहा जाता है, गर्म ब्रह्मांड की ठंडी चमक है। यह पहली बार 1965 में ए पेनज़ियास और आर विल्सन द्वारा खोजा गया था (1978 में नोबेल पुरस्कार)। पहले माप से पता चला कि विकिरण पूरे आकाश में पूरी तरह से एक समान है। यह परिणाम सोवियत उपग्रह "Relikt-1" द्वारा प्राप्त किया गया था और अमेरिकी उपग्रह COBE (इन्फ्रारेड में स्काई देखें) द्वारा पुष्टि की गई थी। सीओबीई ने यह भी निर्धारित किया है कि सीएमबी स्पेक्ट्रम कृष्णिका के बहुत करीब है। इस परिणाम के लिए 2006 का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया। आकाश भर में ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण की चमक में भिन्नता एक प्रतिशत के सौवें हिस्से से अधिक नहीं है, लेकिन उनकी उपस्थिति उस पदार्थ के वितरण में बमुश्किल ध्यान देने योग्य असमानताओं को इंगित करती है जो अस्तित्व में थी प्राथमिक अवस्थाब्रह्मांड का विकास और आकाशगंगाओं और उनके समूहों के भ्रूण के रूप में कार्य किया। हालांकि, COBE और Relikt डेटा की सटीकता ब्रह्मांड संबंधी मॉडल का परीक्षण करने के लिए पर्याप्त नहीं थी, और इसलिए 2001 में एक नया और अधिक सटीक WMAP (विल्किंसन माइक्रोवेव अनिसोट्रॉपी प्रोब) उपकरण था लॉन्च किया गया, जिसने 2003 तक आकाशीय क्षेत्र पर पृष्ठभूमि विकिरण की तीव्रता के वितरण का एक विस्तृत नक्शा बनाया था। इन आंकड़ों के आधार पर, ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल और आकाशगंगाओं के विकास के बारे में विचार अब परिष्कृत किए जा रहे हैं।

अवशेष विकिरण तब उत्पन्न हुआ जब ब्रह्मांड की आयु लगभग 400 हजार वर्ष थी और विस्तार और शीतलन के कारण यह अपने स्वयं के तापीय विकिरण के लिए पारदर्शी हो गया। प्रारंभ में, विकिरण में लगभग 3000 के तापमान के साथ एक प्लैंक (ब्लैक-बॉडी) स्पेक्ट्रम था कऔर स्पेक्ट्रम की निकट अवरक्त और दृश्य श्रेणियों के लिए जिम्मेदार है। जैसे-जैसे ब्रह्मांड का विस्तार हुआ, ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि में एक रेडशिफ्ट का अनुभव हुआ, जिससे इसके तापमान में कमी आई। वर्तमान में, पृष्ठभूमि विकिरण का तापमान 2.7 है कोऔर यह स्पेक्ट्रम की माइक्रोवेव और दूर अवरक्त (सबमिलीमीटर) श्रेणियों पर पड़ता है। ग्राफ इस तापमान के लिए प्लैंक स्पेक्ट्रम का अनुमानित दृश्य दिखाता है। CMB स्पेक्ट्रम को पहली बार COBE उपग्रह (इन्फ्रारेड स्काई देखें) द्वारा मापा गया था, जिसके लिए 2006 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

तरंग 21 पर रेडियो आकाश सेमी, 1420 मेगाहर्टज(डिक्की और लॉकमैन)

21.1 की तरंग दैर्ध्य वाली प्रसिद्ध वर्णक्रमीय रेखा सेमीअंतरिक्ष में तटस्थ परमाणु हाइड्रोजन का निरीक्षण करने का एक और तरीका है। हाइड्रोजन परमाणु के जमीनी ऊर्जा स्तर के तथाकथित हाइपरफाइन विभाजन के कारण रेखा उत्पन्न होती है। एक अप्रकाशित हाइड्रोजन परमाणु की ऊर्जा प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन स्पिन के पारस्परिक अभिविन्यास पर निर्भर करती है। यदि वे समानांतर हैं, तो ऊर्जा थोड़ी अधिक होती है। इस तरह के परमाणु एक रेडियो उत्सर्जन क्वांटम का उत्सर्जन करते हुए, एंटीपैरल समानांतर स्पिन के साथ एक राज्य में अनायास संक्रमण कर सकते हैं जो ऊर्जा की एक छोटी सी अतिरिक्त मात्रा को दूर करता है। एक परमाणु के साथ, यह हर 11 मिलियन वर्षों में औसतन एक बार होता है। लेकिन ब्रह्मांड में हाइड्रोजन का विशाल वितरण इस आवृत्ति पर गैस के बादलों का निरीक्षण करना संभव बनाता है।

73.5 की लहर पर रेडियो आकाश सेमी, 408 मेगाहर्टज(बॉन)

पृथ्वी का अनुप्रयोग

मुख्य लाभ माइक्रोवेव ओवन- पूरी मात्रा में उत्पादों के समय के साथ ताप, और न केवल सतह से। माइक्रोवेव विकिरण, एक लंबी तरंग दैर्ध्य होने के कारण, उत्पादों की सतह के नीचे अवरक्त से अधिक गहरा प्रवेश करता है। भोजन के अंदर, विद्युत चुम्बकीय कंपन पानी के अणुओं के घूर्णी स्तर को उत्तेजित करते हैं, जिसकी गति मूल रूप से भोजन को गर्म करने का कारण बनती है। इस प्रकार, माइक्रोवेव (मेगावाट) उत्पादों का सूखना, डीफ्रॉस्टिंग, खाना बनाना और गर्म करना होता है। इसके अलावा, वैकल्पिक विद्युत धाराएं उच्च आवृत्ति धाराओं को उत्तेजित करती हैं। ये धाराएं उन पदार्थों में हो सकती हैं जहां मोबाइल चार्ज कण मौजूद हैं। लेकिन तेज और पतली धातु की वस्तुओं को माइक्रोवेव ओवन में नहीं रखा जाना चाहिए (यह विशेष रूप से चांदी और सोने के लिए धातु के छिड़काव वाले व्यंजनों के लिए सच है)। यहां तक ​​​​कि प्लेट के किनारे के साथ गिल्डिंग की एक पतली अंगूठी एक शक्तिशाली विद्युत निर्वहन का कारण बन सकती है जो उस उपकरण को नुकसान पहुंचाएगी जो भट्टी (मैग्नेट्रॉन, क्लेस्ट्रॉन) में एक विद्युत चुम्बकीय तरंग बनाता है।

सेलुलर टेलीफोनी के संचालन का सिद्धांत ग्राहक और बेस स्टेशनों में से एक के बीच संचार के लिए एक रेडियो चैनल (माइक्रोवेव रेंज में) के उपयोग पर आधारित है। डिजिटल केबल नेटवर्क के माध्यम से, एक नियम के रूप में, बेस स्टेशनों के बीच सूचना प्रसारित की जाती है। बेस स्टेशन की सीमा - एक सेल का आकार - कई दसियों से लेकर कई हजार मीटर तक है। यह परिदृश्य और सिग्नल की शक्ति पर निर्भर करता है, जिसे चुना जाता है ताकि एक सेल में बहुत अधिक सक्रिय ग्राहक न हों। जीएसएम मानक में, एक बेस स्टेशन एक ही समय में 8 से अधिक टेलीफोन वार्तालाप प्रदान नहीं कर सकता है। बड़े पैमाने पर घटनाओं और प्राकृतिक आपदाओं के दौरान, कॉल करने वालों की संख्या नाटकीय रूप से बढ़ जाती है, जो बेस स्टेशनों को ओवरलोड करती है और सेलुलर संचार में रुकावट पैदा करती है। ऐसे मामलों में, सेलुलर ऑपरेटरों के पास मोबाइल बेस स्टेशन होते हैं जिन्हें जल्दी से लोगों की एक बड़ी भीड़ वाले क्षेत्र में पहुंचाया जा सकता है। सेल फोन से माइक्रोवेव विकिरण के संभावित नुकसान के बारे में बहुत विवाद है। बातचीत के दौरान, ट्रांसमीटर व्यक्ति के सिर के करीब होता है। बार-बार किए गए अध्ययन अभी तक स्वास्थ्य पर सेल फोन से रेडियो उत्सर्जन के नकारात्मक प्रभावों को मज़बूती से पंजीकृत नहीं कर पाए हैं। हालांकि शरीर के ऊतकों पर कमजोर माइक्रोवेव विकिरण के प्रभाव को पूरी तरह से बाहर करना असंभव है, गंभीर चिंता का कोई आधार नहीं है।

टेलीविजन छवि मीटर और डेसीमीटर तरंगों पर प्रसारित होती है। प्रत्येक फ्रेम को रेखाओं में बांटा गया है, जिसके साथ चमक एक निश्चित तरीके से बदलती है। टेलीविजन स्टेशन का ट्रांसमीटर लगातार एक निश्चित आवृत्ति के रेडियो सिग्नल को प्रसारित करता है, इसे वाहक आवृत्ति कहा जाता है। टीवी के प्राप्त करने वाले सर्किट को इसमें समायोजित किया जाता है - इसमें वांछित आवृत्ति पर एक प्रतिध्वनि होती है, जिससे कमजोर विद्युत चुम्बकीय दोलनों को पकड़ना संभव हो जाता है। छवि के बारे में जानकारी दोलनों के आयाम द्वारा प्रेषित होती है: बड़ा आयाम - उच्च चमक, कम आयाम - छवि का एक अंधेरा क्षेत्र। इस सिद्धांत को आयाम मॉडुलन कहा जाता है। ध्वनि एक समान तरीके से रेडियो स्टेशनों द्वारा प्रेषित होती है (एफएम स्टेशनों को छोड़कर) डिजिटल टेलीविजन में संक्रमण के साथ, छवि कोडिंग नियम बदलते हैं, लेकिन वाहक आवृत्ति और इसके मॉडुलन का सिद्धांत संरक्षित है।

माइक्रोवेव और वीएचएफ बैंड में एक भूस्थैतिक उपग्रह से संकेत प्राप्त करने के लिए परवलयिक एंटीना। ऑपरेशन का सिद्धांत जैसा ही है रेडियो टेलीस्कोप, लेकिन डिश को जंगम बनाने की जरूरत नहीं है। स्थापना के समय, इसे उपग्रह में भेजा जाता है, जो हमेशा पृथ्वी संरचनाओं के सापेक्ष एक ही स्थान पर रहता है।यह उपग्रह को लगभग 36 हजार मीटर की ऊँचाई वाली भूस्थैतिक कक्षा में स्थापित करके प्राप्त किया जाता है। किमीपृथ्वी के भूमध्य रेखा के ऊपर। इस कक्षा के साथ क्रांति की अवधि सितारों के सापेक्ष अपनी धुरी के चारों ओर पृथ्वी के घूमने की अवधि के बराबर है - 23 घंटे 56 मिनट 4 सेकंड। डिश का आकार उपग्रह ट्रांसमीटर की शक्ति और उसके विकिरण पैटर्न पर निर्भर करता है। प्रत्येक उपग्रह का एक मुख्य सेवा क्षेत्र होता है जहाँ इसके संकेत 50-100 के व्यास वाले एक डिश द्वारा प्राप्त किए जाते हैं सेमी, और परिधीय क्षेत्र, जहां सिग्नल तेजी से कमजोर होता है और 2–3 तक के एंटीना की आवश्यकता हो सकती है एम.

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम से परे

एक व्यक्ति दृष्टि के माध्यम से अधिकांश जानकारी प्राप्त करता है, अर्थात दृश्य प्रकाश की एक संकीर्ण सीमा में विद्युत चुम्बकीय विकिरण को पकड़कर। खगोलविदों के बारे में भी यही कहा जा सकता है, केवल उनके लिए उपलब्ध आदेशों की सीमा व्यापकता के 30 आदेश हैं। लेकिन सूचना प्राप्त करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण एकमात्र चैनल नहीं है।

एक व्यक्ति करीबी गर्म वस्तुओं की गर्मी महसूस करता है, और खगोलविद न्यूट्रिनो को पंजीकृत करते हैं - सूक्ष्म कण जो सूर्य सहित सितारों की गहराई में अनगिनत मात्रा में पैदा होते हैं और स्वतंत्र रूप से बाहर जाते हैं।

एक व्यक्ति वाष्पशील पदार्थों द्वारा की गई गंधों को मानता है। खगोल विज्ञान में एक एनालॉग ब्रह्मांडीय किरणें हैं - ऊर्जावान आवेशित कण, मुख्य रूप से प्रोटॉन, जो विभिन्न ब्रह्मांडीय प्रलय में प्रचंड गति से गति करते हैं, और फिर पृथ्वी तक पहुँचते हैं।

एक व्यक्ति को स्पर्श की भावना होती है, और खगोलविद ब्रह्मांडीय पदार्थ को महसूस कर सकते हैं - उल्कापिंड जो पृथ्वी पर गिरे हैं, पड़ोसी आकाशीय पिंडों की मिट्टी, अंतरिक्ष में एकत्रित धूल और गैस के कण।

और बहुत जल्द खगोल विज्ञान को श्रवण का एक एनालॉग प्राप्त करना चाहिए - गुरुत्वाकर्षण तरंगों को दर्ज करने की क्षमता, अंतरिक्ष में ही उतार-चढ़ाव, विशाल द्रव्यमान के तेज आंदोलनों से उत्पन्न, उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन तारे और ब्लैक होल।

स्पेस ग्रेविटी टेलीस्कोप LISA ( परियोजना)

पोस्टर फिर से

), जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्णन करता है, सैद्धांतिक रूप से दिखाया गया है कि निर्वात में एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोतों - आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में भी मौजूद हो सकता है। स्रोतों के बिना एक क्षेत्र में परिमित गति से फैलने वाली तरंगों का रूप होता है, जो निर्वात में प्रकाश की गति के बराबर होती है: साथ= 299792458±1.2 मी./से. पहले मापी गई प्रकाश की गति के साथ निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति के संयोग ने मैक्सवेल को यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। इस निष्कर्ष ने बाद में प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत का आधार बनाया।

1888 में, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत को जी। हर्ट्ज के प्रयोगों में प्रायोगिक पुष्टि मिली। एक उच्च वोल्टेज स्रोत और वाइब्रेटर (हर्ट्ज वाइब्रेटर देखें) का उपयोग करके, हर्ट्ज एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की गति और इसकी लंबाई निर्धारित करने के लिए सूक्ष्म प्रयोग करने में सक्षम था। यह प्रायोगिक रूप से पुष्टि की गई थी कि विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है, जो प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति को सिद्ध करती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्पेक्ट्रम।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों को लैम्ब्डा वेवलेंथ या संबद्ध f तरंग आवृत्ति के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। हम यह भी ध्यान देते हैं कि ये पैरामीटर न केवल लहर की विशेषता रखते हैं, बल्कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम गुण भी हैं। तदनुसार, पहले मामले में, इस खंड में अध्ययन किए गए शास्त्रीय कानूनों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंग का वर्णन किया गया है, और दूसरे मामले में, क्वांटम कानूनों द्वारा, इस मैनुअल के खंड 5 में अध्ययन किया गया है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम की अवधारणा पर विचार करें। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्पेक्ट्रमप्रकृति में मौजूद विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति बैंड कहा जाता है।

बढ़ती हुई आवृत्ति के क्रम में विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्पेक्ट्रम है:

1) रेडियो तरंगें;

2) इन्फ्रारेड विकिरण;

3) प्रकाश उत्सर्जन;

4) एक्स-रे विकिरण;

5) गामा विकिरण।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के विभिन्न खंड स्पेक्ट्रम के एक या दूसरे भाग से संबंधित तरंगों के उत्सर्जन और प्राप्त करने के तरीके में भिन्न होते हैं। इस कारण से, विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के विभिन्न भागों के बीच कोई स्पष्ट सीमाएँ नहीं हैं।

शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स द्वारा रेडियो तरंगों का अध्ययन किया जाता है। इन्फ्रारेड प्रकाश और पराबैंगनी विकिरण का शास्त्रीय प्रकाशिकी और क्वांटम भौतिकी दोनों द्वारा अध्ययन किया जाता है। एक्स-रे और गामा विकिरण का अध्ययन क्वांटम और परमाणु भौतिकी में किया जाता है।

आइए हम अधिक विस्तार से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम पर विचार करें।

रेडियो तरंगें।

रेडियो तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी लंबाई 0.1 मिमी (आवृत्ति 3 10 12 हर्ट्ज = 3000 गीगाहर्ट्ज से कम) से अधिक है।

रेडियो तरंगों में विभाजित हैं:

1. 10 किमी से अधिक तरंग दैर्ध्य वाली अल्ट्रा-लंबी तरंगें (आवृत्ति 3 10 4 हर्ट्ज = 30 किलोहर्ट्ज़ से कम);

2. लंबाई में लंबी तरंगें 10 किमी से 1 किमी तक होती हैं (सीमा 3 10 4 हर्ट्ज - 3 10 5 हर्ट्ज = 300 किलोहर्ट्ज़ में आवृत्ति);

3. लंबाई में मध्यम तरंगें 1 किमी से 100 मीटर तक होती हैं (सीमा 3 10 5 हर्ट्ज -310 6 हर्ट्ज = 3 मेगाहर्ट्ज में आवृत्ति);

4. तरंग दैर्ध्य में लघु तरंगें 100 मीटर से 10 मीटर तक (310 6 हर्ट्ज-310 7 हर्ट्ज = 30 मेगाहर्ट्ज की सीमा में आवृत्ति);

5. 10 मीटर से कम तरंग दैर्ध्य वाली अल्ट्राशॉर्ट तरंगें (आवृत्ति 310 7 हर्ट्ज = 30 मेगाहर्ट्ज से अधिक)।

अल्ट्राशॉर्ट तरंगें, बदले में, में विभाजित हैं:

ए) मीटर तरंगें;

बी) सेंटीमीटर तरंगें;

ग) मिलीमीटर तरंगें;

d) सबमिलिमीटर या माइक्रोमीटर।

1m से कम तरंग दैर्ध्य (300MHz से कम आवृत्ति) वाली तरंगों को माइक्रोवेव या माइक्रोवेव कहा जाता है।

परमाणुओं के आकार की तुलना में रेडियो रेंज के तरंग दैर्ध्य के बड़े मूल्यों के कारण, माध्यम की परमाणु संरचना को ध्यान में रखे बिना रेडियो तरंगों के प्रसार पर विचार किया जा सकता है, अर्थात। अभूतपूर्व रूप से, जैसा कि मैक्सवेल के सिद्धांत के निर्माण में प्रथागत है। रेडियो तरंगों के क्वांटम गुण केवल स्पेक्ट्रम के अवरक्त भाग से सटे सबसे छोटी तरंगों और तथाकथित के प्रसार के दौरान प्रकट होते हैं। 10 -12 सेकंड - 10 -15 सेकंड के क्रम की अवधि के साथ अल्ट्राशॉर्ट दालों, परमाणुओं और अणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनों के दोलनों के समय के साथ तुलनीय।

इन्फ्रारेड और प्रकाश विकिरण।

अवरक्त, रोशनी, शामिल पराबैंगनी, विकिरण हैं विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का ऑप्टिकल क्षेत्रशब्द के व्यापक अर्थ में। इन तरंगों के स्पेक्ट्रम के वर्गों की निकटता ने उनके अध्ययन और व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों और उपकरणों की समानता को जन्म दिया। ऐतिहासिक रूप से, लेंस, विवर्तन झंझरी, प्रिज्म, डायाफ्राम, वैकल्पिक रूप से सक्रिय पदार्थ जो विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों (इंटरफेरोमीटर, पोलराइज़र, मॉड्यूलेटर, आदि) का हिस्सा हैं, इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किए गए थे।

दूसरी ओर, स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल क्षेत्र के विकिरण में विभिन्न माध्यमों के पारित होने के सामान्य पैटर्न होते हैं, जिन्हें ज्यामितीय प्रकाशिकी का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो ऑप्टिकल उपकरणों और ऑप्टिकल सिग्नल प्रसार चैनलों दोनों की गणना और निर्माण के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम 210 -6 मीटर = 2 माइक्रोन से 10 -8 मीटर = 10 एनएम (1.510 14 हर्ट्ज से 310 16 हर्ट्ज की आवृत्ति में) की सीमा में विद्युत चुम्बकीय तरंग लंबाई की एक सीमा पर कब्जा कर लेता है। ऑप्टिकल रेंज की ऊपरी सीमाइन्फ्रारेड रेंज की लंबी-तरंग दैर्ध्य सीमा द्वारा निर्धारित, और कम शॉर्टवेव पराबैंगनी सीमा(अंजीर। 2.14)।

ऑप्टिकल आवृत्ति बैंडविड्थलगभग 18 सप्तक है 1 , जिनमें से ऑप्टिकल रेंज लगभग एक सप्तक () के लिए है; पराबैंगनी के लिए - 5 सप्तक (), अवरक्त विकिरण के लिए - 11 सप्तक (

स्पेक्ट्रम के ऑप्टिकल भाग में, पदार्थ की परमाणु संरचना के कारण होने वाली घटनाएँ महत्वपूर्ण हो जाती हैं। इस कारण से, ऑप्टिकल विकिरण के तरंग गुणों के साथ-साथ क्वांटम गुण प्रकट होते हैं।

एक्स-रे और गामा विकिरण।

एक्स-रे और गामा विकिरण के क्षेत्र में विकिरण के क्वांटम गुण सामने आते हैं।

एक्स-रे विकिरणतेजी से आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, आदि) के मंदी के साथ-साथ परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है।

गामा विकिरणपरमाणु नाभिक के अंदर होने वाली घटनाओं के साथ-साथ परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होने वाली घटनाओं का परिणाम है। एक्स-रे और गामा विकिरण के बीच की सीमा सशर्त रूप से ऊर्जा क्वांटम के परिमाण द्वारा निर्धारित की जाती है 2 किसी दिए गए विकिरण आवृत्ति के अनुरूप।

एक्स-रे विकिरण में 50 एनएम से 10 -3 एनएम की लंबाई वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं, जो 20 ईवी से 1 मेव की क्वांटम ऊर्जा से मेल खाती हैं।

गामा विकिरण 10 -2 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, जो 0.1 MeV से अधिक फोटॉन ऊर्जा से मेल खाती हैं।

प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति।

रोशनीविद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग का प्रतिनिधित्व करता है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.4 माइक्रोन से 0.76 माइक्रोन के अंतराल पर कब्जा कर लेती है। ऑप्टिकल विकिरण के प्रत्येक वर्णक्रमीय घटक को एक विशिष्ट रंग से जोड़ा जा सकता है। ऑप्टिकल विकिरण के वर्णक्रमीय घटकों का रंगउनकी तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित। तरंग दैर्ध्य घटने पर विकिरण का रंग बदलता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, सियान, इंडिगो, बैंगनी।

सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य के अनुरूप लाल बत्ती स्पेक्ट्रम के लाल सिरे को परिभाषित करती है। बैंगनी प्रकाश - बैंगनी सीमा से मेल खाता है।

प्राकृतिक प्रकाशरंगीन नहीं है और पूरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सुपरपोजिशन का प्रतिनिधित्व करता है। प्राकृतिक प्रकाश उत्तेजित परमाणुओं द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन से आता है। उत्तेजना की प्रकृति भिन्न हो सकती है: थर्मल, रासायनिक, विद्युत चुम्बकीय, आदि। उत्तेजना के परिणामस्वरूप, परमाणु विद्युत चुम्बकीय तरंगों को लगभग 10 -8 सेकंड के लिए अराजक तरीके से उत्सर्जित करते हैं। चूँकि परमाणुओं की उत्तेजना का ऊर्जा स्पेक्ट्रम काफी विस्तृत है, विद्युत चुम्बकीय तरंगें पूरे दृश्य स्पेक्ट्रम से उत्सर्जित होती हैं, जिसका प्रारंभिक चरण, दिशा और ध्रुवीकरण यादृच्छिक होता है। इस कारण प्राकृतिक प्रकाश ध्रुवित नहीं होता है। इसका मतलब यह है कि परस्पर लंबवत ध्रुवीकरण वाले प्राकृतिक प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय तरंगों के वर्णक्रमीय घटकों का "घनत्व" समान है।

प्रकाश श्रेणी में हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कहा जाता है एकरंगा. एक रंग की प्रकाश तरंग के लिए, मुख्य विशेषताओं में से एक तीव्रता है। प्रकाश तरंग की तीव्रताऊर्जा प्रवाह घनत्व का औसत मूल्य है (1.25) लहर द्वारा ले जाया गया:

पॉयंटिंग वेक्टर कहां है।

सूत्र के अनुसार ढांकता हुआ और चुंबकीय पारगम्यता के साथ एक सजातीय माध्यम में एक विद्युत क्षेत्र आयाम के साथ एक प्रकाश, विमान, मोनोक्रोमैटिक तरंग की तीव्रता की गणना (1.35) ध्यान में रखना (1.30) और (1.32) देता है:

माध्यम का अपवर्तनांक कहाँ है; - वैक्यूम प्रतिबाधा।

परंपरागत रूप से, ऑप्टिकल घटनाओं को किरणों की मदद से माना जाता है। किरणों की सहायता से प्रकाशीय परिघटनाओं का वर्णन कहलाता है ज्यामितीय-ऑप्टिकल. ज्यामितीय प्रकाशिकी में विकसित किरण प्रक्षेपवक्र खोजने के नियम व्यापक रूप से ऑप्टिकल घटना के विश्लेषण और विभिन्न ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण में उपयोग किए जाते हैं।

आइए प्रकाश तरंगों के विद्युत चुम्बकीय प्रतिनिधित्व के आधार पर बीम की परिभाषा दें। सबसे पहले, किरणें वे रेखाएँ होती हैं जिनके साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगें फैलती हैं। इस कारण से रेएक रेखा है, जिसके प्रत्येक बिंदु पर एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का औसत पॉयंटिंग वेक्टर इस रेखा पर स्पर्शरेखा के रूप में निर्देशित होता है।

सजातीय आइसोट्रोपिक मीडिया में, माध्य पॉयंटिंग वेक्टर की दिशा सामान्य से तरंग सतह (इक्विफ़ेज़ सतह) के साथ मेल खाती है, अर्थात। लहर वेक्टर के साथ।

इस प्रकार, सजातीय आइसोट्रोपिक मीडिया में, किरणें विद्युत चुम्बकीय तरंग के संगत तरंगाग्र के लंबवत होती हैं।

उदाहरण के लिए, बिंदु मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित किरणों पर विचार करें। ज्यामितीय प्रकाशिकी के दृष्टिकोण से, रेडियल दिशा में स्रोत बिंदु से निकलने वाली किरणों का एक सेट। प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय सार की स्थिति से, एक गोलाकार विद्युत चुम्बकीय तरंग स्रोत बिंदु से फैलती है। स्रोत से पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी पर, तरंग मोर्चे की वक्रता को उपेक्षित किया जा सकता है, यह मानते हुए कि स्थानीय रूप से गोलाकार तरंग समतल है। लहर के मोर्चे की सतह को बड़ी संख्या में स्थानीय रूप से समतल वर्गों में विभाजित करके, प्रत्येक खंड के केंद्र के माध्यम से एक सामान्य खींचना संभव है, जिसके साथ समतल तरंग फैलती है, अर्थात। बीम की ज्यामितीय-ऑप्टिकल व्याख्या में। इस प्रकार, दोनों दृष्टिकोण विचारित उदाहरण का समान विवरण देते हैं।

ज्यामितीय प्रकाशिकी का मुख्य कार्य बीम (प्रक्षेपवक्र) की दिशा का पता लगाना है। प्रक्षेपवक्र समीकरण तथाकथित के न्यूनतम को खोजने की परिवर्तनशील समस्या को हल करने के बाद पाया जाता है। वांछित पथ पर कार्रवाई। इस समस्या के कठोर सूत्रीकरण और समाधान के विवरण में जाने के बिना, हम यह मान सकते हैं कि किरणें सबसे छोटी कुल ऑप्टिकल लंबाई वाली प्रक्षेपवक्र हैं। यह कथन फ़र्मेट के सिद्धांत का परिणाम है।

किरणों के प्रक्षेपवक्र को निर्धारित करने के लिए परिवर्तनशील दृष्टिकोण को अमानवीय मीडिया पर भी लागू किया जा सकता है, अर्थात। ऐसा मीडिया, जिसमें अपवर्तक सूचकांक माध्यम के बिंदुओं के निर्देशांक का एक कार्य है। यदि फलन एक अमानवीय माध्यम में तरंगाग्र सतह के आकार का वर्णन करता है, तो इसे आंशिक अवकल समीकरण के हल के आधार पर पाया जा सकता है जिसे कहा जाता है आर्थिक समीकरण, और विश्लेषणात्मक यांत्रिकी में समीकरण के रूप में हैमिल्टन - जैकोबी:

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के ज्यामितीय-ऑप्टिकल सन्निकटन का गणितीय आधार ईकोनल समीकरण या किसी अन्य तरीके से किरणों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के क्षेत्रों को निर्धारित करने के लिए विभिन्न तरीकों से बना है। तथाकथित गणना करने के लिए रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में अभ्यास में ज्यामितीय-ऑप्टिकल सन्निकटन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अर्ध-ऑप्टिकल सिस्टम।

अंत में, हम ध्यान दें कि मैक्सवेल के समीकरणों को हल करके और किरणों की मदद से एक साथ और तरंग स्थितियों से प्रकाश का वर्णन करने की क्षमता, जिसकी दिशा कणों की गति का वर्णन करने वाले हैमिल्टन-जैकोबी समीकरणों से निर्धारित होती है, अभिव्यक्तियों में से एक है प्रकाश के द्वैतवाद के बारे में, जैसा कि ज्ञात है, क्वांटम यांत्रिकी के मुख्य सिद्धांतों के सूत्रीकरण का नेतृत्व किया।

व्लादिमीर क्षेत्रीय
औद्योगिक - वाणिज्यिक
लिसेयुम

अमूर्त

विद्युतचुम्बकीय तरंगें

पुरा होना:
छात्र 11 "बी" वर्ग
लावोव माइकल
जाँच की गई:

व्लादिमीर 2001

1. परिचय ………………………………………… 3

2. एक लहर की अवधारणा और इसकी विशेषताएं …………………………… 4

3. विद्युत चुम्बकीय तरंगें ……………………………………… 5

4. अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण
विद्युत चुम्बकीय तरंगें ………………………………………… 6

5. विद्युत चुम्बकीय विकिरण प्रवाह का घनत्व ……………। 7

6. रेडियो का अविष्कार…………………………………………………… 9

7. विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण …………………………… 10

8. मॉड्यूलेशन और डिटेक्शन ………………………………… 10

9. रेडियो तरंगों के प्रकार और उनका प्रसार………………………… 13

परिचय

तरंग प्रक्रियाएं प्रकृति में अत्यंत व्यापक हैं। प्रकृति में दो प्रकार की तरंगें होती हैं: यांत्रिक और विद्युत चुम्बकीय। यांत्रिक तरंगें पदार्थ में फैलती हैं: गैस, तरल या ठोस। विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उनके प्रसार के लिए किसी पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है, जिसमें विशेष रूप से रेडियो तरंगें और प्रकाश शामिल होते हैं। एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक निर्वात में मौजूद हो सकता है, अर्थात एक ऐसे स्थान में जिसमें परमाणु नहीं होते हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों और यांत्रिक तरंगों के बीच महत्वपूर्ण अंतर के बावजूद, उनके प्रसार के दौरान विद्युत चुम्बकीय तरंगें यांत्रिक तरंगों की तरह व्यवहार करती हैं। लेकिन दोलनों की तरह, सभी प्रकार की तरंगों को समान या लगभग समान कानूनों द्वारा मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जाता है। अपने काम में, मैं विद्युत चुम्बकीय तरंगों के कारणों, उनके गुणों और हमारे जीवन में अनुप्रयोगों पर विचार करने का प्रयास करूँगा।

लहर की अवधारणा और इसकी विशेषताएं

लहरवे कंपन कहलाते हैं जो समय के साथ अंतरिक्ष में फैलते हैं।

तरंग की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उसकी गति है। किसी भी प्रकृति की तरंगें अंतरिक्ष में तुरंत नहीं फैलती हैं। उनकी गति परिमित है।

जब एक यांत्रिक तरंग का प्रसार होता है, गति शरीर के एक भाग से दूसरे भाग में संचरित होती है। गति का स्थानांतरण ऊर्जा के हस्तांतरण से जुड़ा है। सभी तरंगों की मुख्य संपत्ति, उनकी प्रकृति की परवाह किए बिना, पदार्थ के हस्तांतरण के बिना ऊर्जा का स्थानांतरण है। ऊर्जा एक स्रोत से आती है जो कॉर्ड, स्ट्रिंग आदि की शुरुआत में कंपन को उत्तेजित करती है और तरंग के साथ फैलती है। ऊर्जा किसी भी अनुप्रस्थ काट से निरंतर प्रवाहित होती है। यह ऊर्जा कॉर्ड के वर्गों के संचलन की गतिज ऊर्जा और इसके लोचदार विरूपण की संभावित ऊर्जा से बनी है। तरंग के प्रसार के दौरान दोलनों के आयाम में क्रमिक कमी यांत्रिक ऊर्जा के आंतरिक भाग के परिवर्तन से जुड़ी होती है।

यदि एक तनी हुई रबड़ की रस्सी के सिरे को एक निश्चित आवृत्ति v के साथ हार्मोनिक रूप से दोलन करने के लिए बनाया जाता है, तो ये कंपन कॉर्ड के साथ फैलना शुरू कर देंगे। कॉर्ड के किसी भी हिस्से के दोलन उसी आवृत्ति और आयाम के साथ होते हैं जैसे कॉर्ड के अंत के दोलन। लेकिन केवल इन दोलनों को एक दूसरे के सापेक्ष चरण में स्थानांतरित किया जाता है। ऐसी तरंगें कहलाती हैं एकरंगा .

यदि कॉर्ड के दो बिंदुओं के दोलनों के बीच चरण बदलाव 2n के बराबर है, तो ये बिंदु बिल्कुल उसी तरह दोलन करते हैं: आखिरकार, cos (2lvt + 2n) \u003d =cos2n वीटी . ऐसे उतार-चढ़ाव कहलाते हैं चरणबद्ध(समान चरणों में होता है)।

एक दूसरे के निकटतम बिंदुओं के बीच की दूरी, समान चरणों में दोलन करती है, तरंग दैर्ध्य कहलाती है।

तरंग दैर्ध्य λ, आवृत्ति v और तरंग प्रसार गति c के बीच संबंध। दोलनों की एक अवधि के लिए, तरंग λ दूरी पर फैलती है। इसलिए, इसकी गति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

काल से टीऔर आवृत्ति v T = 1 / v से संबंधित हैं

एक तरंग की गति तरंग दैर्ध्य और दोलन आवृत्ति के उत्पाद के बराबर होती है।

विद्युतचुम्बकीय तरंगें

अब हम सीधे वैद्युतचुंबकीय तरंगों के विचार की ओर मुड़ते हैं।

प्रकृति के मूलभूत नियम उन तथ्यों से कहीं अधिक दे सकते हैं जिनके आधार पर वे व्युत्पन्न हुए हैं। इनमें से एक मैक्सवेल द्वारा खोजे गए विद्युत चुंबकत्व के नियम हैं।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के मैक्सवेलियन कानूनों से उत्पन्न होने वाले अनगिनत, बहुत ही रोचक और महत्वपूर्ण परिणामों में से एक विशेष ध्यान देने योग्य है। यह निष्कर्ष है कि विद्युत चुम्बकीय संपर्क एक परिमित गति से फैलता है।

शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत के अनुसार, एक आवेश को स्थानांतरित करने से उसके पास विद्युत क्षेत्र बदल जाता है। यह वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र अंतरिक्ष के पड़ोसी क्षेत्रों में वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र, बदले में, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र आदि उत्पन्न करता है।

आवेश की गति इस प्रकार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के "विस्फोट" का कारण बनती है, जो फैलते समय, आसपास के सभी बड़े क्षेत्रों को कवर करता है।

मैक्सवेल ने गणितीय रूप से सिद्ध किया कि इस प्रक्रिया की प्रसार गति निर्वात में प्रकाश की गति के बराबर है।

कल्पना कीजिए कि विद्युत आवेश को केवल एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर स्थानांतरित नहीं किया जाता है, बल्कि किसी सीधी रेखा के साथ तीव्र दोलनों में लाया जाता है। तब आवेश के निकटवर्ती क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र समय-समय पर बदलना शुरू हो जाएगा। इन परिवर्तनों की अवधि स्पष्ट रूप से आवेश दोलनों की अवधि के बराबर होगी। एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र समय-समय पर बदलते चुंबकीय क्षेत्र को उत्पन्न करेगा, और बाद में, चार्ज से अधिक दूरी पर पहले से ही एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति का कारण होगा, आदि।

अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ समय-समय पर बदलते रहते हैं। बिंदु आवेश से जितना दूर होगा, उसके क्षेत्र दोलन उतने ही बाद में पहुंचेंगे। नतीजतन, चार्ज से अलग दूरी पर, विभिन्न चरणों के साथ दोलन होते हैं।

विद्युत क्षेत्र की ताकत और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के दोलन करने वाले वैक्टर की दिशा तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत होती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग अनुप्रस्थ होती है।

दोलन आवेशों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्सर्जित होती हैं। यह आवश्यक है कि ऐसे आवेशों की गति की गति समय के साथ बदलती रहती है, अर्थात वे त्वरण के साथ चलते हैं। त्वरण की उपस्थिति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण के लिए मुख्य स्थिति है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक ध्यान देने योग्य तरीके से विकीर्ण होता है, न केवल जब आवेश में उतार-चढ़ाव होता है, बल्कि इसकी गति में किसी भी तीव्र परिवर्तन के साथ भी। उत्सर्जित तरंग की तीव्रता जितनी अधिक होती है, उतना ही अधिक त्वरण जिसके साथ आवेश गति करता है।

मैक्सवेल विद्युत चुम्बकीय तरंगों की वास्तविकता के बारे में गहराई से आश्वस्त थे। लेकिन वह उनकी प्रायोगिक खोज को देखने के लिए जीवित नहीं रहे। उनकी मृत्यु के केवल 10 साल बाद, हर्ट्ज़ द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया गया था।

अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण

विद्युतचुम्बकीय तरंगें

यांत्रिक तरंगों के विपरीत विद्युत चुम्बकीय तरंगें दिखाई नहीं देतीं, लेकिन फिर उनका पता कैसे लगाया गया? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हर्ट्ज़ के प्रयोगों पर विचार करें।

वैकल्पिक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के परस्पर संबंध के कारण एक विद्युत चुम्बकीय तरंग बनती है। एक क्षेत्र को बदलने से दूसरे की उपस्थिति होती है। जैसा कि आप जानते हैं, समय के साथ चुंबकीय प्रेरण जितनी तेजी से बदलता है, उभरते हुए विद्युत क्षेत्र की ताकत उतनी ही अधिक होती है। और बदले में, जितनी तेजी से विद्युत क्षेत्र बदलता है, चुंबकीय प्रेरण उतना ही अधिक होता है।

तीव्र विद्युत चुम्बकीय तरंगों के निर्माण के लिए पर्याप्त उच्च आवृत्ति के विद्युत चुम्बकीय दोलनों का निर्माण करना आवश्यक है।

ऑसिलेटरी सर्किट का उपयोग करके उच्च आवृत्ति दोलन प्राप्त किए जा सकते हैं। दोलन आवृत्ति 1/√ एलसी है। यहाँ से यह देखा जा सकता है कि सर्किट का इंडक्शन और कैपेसिटेंस जितना बड़ा होगा, उतना ही छोटा होगा।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्राप्त करने के लिए, जी। हर्ट्ज़ ने एक सरल उपकरण का उपयोग किया, जिसे अब हर्ट्ज वाइब्रेटर कहा जाता है।

यह डिवाइस एक ओपन ऑसिलेटरी सर्किट है।

एक बंद सर्किट से एक खुले सर्किट में स्विच करना संभव है यदि कैपेसिटर प्लेट्स को धीरे-धीरे अलग किया जाता है, जिससे उनका क्षेत्र कम हो जाता है और साथ ही कॉइल में घुमावों की संख्या कम हो जाती है। अंत में, यह सिर्फ एक सीधा तार होगा। यह ओपन ऑसिलेटरी सर्किट है। हर्ट्ज वाइब्रेटर की कैपेसिटेंस और इंडक्शन छोटी होती है। इसलिए, दोलन आवृत्ति बहुत अधिक है।

एक खुले सर्किट में, शुल्क सिरों पर केंद्रित नहीं होते हैं, लेकिन पूरे कंडक्टर में वितरित होते हैं। कंडक्टर के सभी वर्गों में एक निश्चित समय पर एक ही दिशा में निर्देशित किया जाता है, लेकिन कंडक्टर के विभिन्न वर्गों में वर्तमान ताकत समान नहीं होती है। अंत में, यह शून्य के बराबर है, और बीच में यह अधिकतम तक पहुंचता है (पारंपरिक एसी सर्किट में, सभी वर्गों में वर्तमान ताकत एक निश्चित समय में समान होती है।) विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सर्किट के पास पूरे स्थान को भी कवर करता है। .

हर्ट्ज़ ने एक उच्च वोल्टेज स्रोत का उपयोग करके वाइब्रेटर में तेज़-वैकल्पिक वर्तमान दालों की एक श्रृंखला को उत्तेजित करके विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्राप्त कीं। वाइब्रेटर में विद्युत आवेशों के दोलन एक विद्युत चुम्बकीय तरंग बनाते हैं। वाइब्रेटर में केवल दोलन एक आवेशित कण द्वारा नहीं, बल्कि बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों द्वारा कंसर्ट में चलते हुए किया जाता है। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में, वेक्टर ई और बी एक दूसरे के लंबवत होते हैं। वेक्टर E वाइब्रेटर से गुजरने वाले एक तल में स्थित है, और वेक्टर B इस तल के लंबवत है। कंपन की धुरी के लंबवत दिशा में तरंगों का विकिरण अधिकतम तीव्रता के साथ होता है। अक्ष के साथ कोई विकिरण नहीं है।

हर्ट्ज़ द्वारा एक प्राप्त वाइब्रेटर (गुंजयमान यंत्र) का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय तरंगों को रिकॉर्ड किया गया था, जो रेडिएटिंग वाइब्रेटर के समान उपकरण है। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, वाइब्रेटर प्राप्त करने में वर्तमान दोलन उत्तेजित होते हैं। यदि प्राप्त वाइब्रेटर की प्राकृतिक आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंग की आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो प्रतिध्वनि देखी जाती है। गुंजयमान यंत्र में दोलन एक बड़े आयाम के साथ होते हैं जब यह विकिरण करने वाले वाइब्रेटर के समानांतर स्थित होता है। हर्ट्ज़ ने इन कंपनों का पता रिसीविंग वाइब्रेटर के कंडक्टरों के बीच बहुत कम जगह में चिंगारी देखकर लगाया। हर्ट्ज़ ने न केवल वैद्युतचुम्बकीय तरंगें प्राप्त की बल्कि यह भी खोजा कि वे अन्य प्रकार की तरंगों की तरह ही व्यवहार करती हैं।

वाइब्रेटर के विद्युत चुम्बकीय दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति की गणना करके। हर्ट्ज सूत्र c \u003d λ v द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति निर्धारित करने में सक्षम था . यह लगभग प्रकाश की गति के बराबर निकला: c = 300,000 किमी/सेकंड। हर्ट्ज़ के प्रयोगों ने शानदार ढंग से मैक्सवेल की भविष्यवाणियों की पुष्टि की।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रवाह घनत्व

अब आइए विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुणों और विशेषताओं पर विचार करें। विद्युत चुम्बकीय तरंगों की विशेषताओं में से एक विद्युत चुम्बकीय विकिरण का घनत्व है।

क्षेत्रफल S के साथ एक सतह पर विचार करें जिसके माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण प्रवाह I का घनत्व विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा W का अनुपात है जो क्षेत्र S और समय t के उत्पाद के लिए एक क्षेत्र S के साथ किरणों के लंबवत सतह के माध्यम से समय t में गुजरता है।

एसआई में विकिरण प्रवाह घनत्व, वाट प्रति वर्ग मीटर (डब्ल्यू / एम 2) में व्यक्त किया गया है। कभी-कभी इस मात्रा को तरंग की तीव्रता कहा जाता है।

परिवर्तनों की एक श्रृंखला के बाद, हम पाते हैं कि I = w c.

यानी, विकिरण प्रवाह का घनत्व विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के घनत्व और इसके प्रसार की गति के उत्पाद के बराबर है।

हम भौतिकी में स्वीकृति के वास्तविक स्रोतों के आदर्शीकरण के साथ एक से अधिक बार मिल चुके हैं: एक भौतिक बिंदु, एक आदर्श गैस, आदि। यहाँ हम एक दूसरे से मिलेंगे।

एक विकिरण स्रोत को बिंदु स्रोत माना जाता है यदि इसके आयाम उस दूरी से बहुत छोटे होते हैं जिस पर इसके प्रभाव का अनुमान लगाया जाता है। इसके अलावा, यह माना जाता है कि ऐसा स्रोत समान तीव्रता के साथ सभी दिशाओं में विद्युत चुम्बकीय तरंगें भेजता है।

आइए स्रोत से दूरी पर विकिरण प्रवाह घनत्व की निर्भरता पर विचार करें।

ऊर्जा जो विद्युत चुम्बकीय तरंगें अपने साथ ले जाती हैं, समय के साथ एक बड़ी और बड़ी सतह पर वितरित होती हैं। इसलिए, प्रति इकाई समय में एक इकाई क्षेत्र के माध्यम से स्थानांतरित ऊर्जा, यानी विकिरण प्रवाह घनत्व, स्रोत से दूरी के साथ घट जाती है। त्रिज्या के साथ एक क्षेत्र के केंद्र में एक बिंदु स्रोत रखकर स्रोत की दूरी पर विकिरण प्रवाह घनत्व की निर्भरता का पता लगाना संभव है आर . गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल S= 4 n R^2। यदि हम मान लें कि स्रोत t समय के दौरान सभी दिशाओं में ऊर्जा W विकिरित करता है

एक बिंदु स्रोत से विकिरण प्रवाह घनत्व स्रोत की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती में घटता है।

आइए अब हम विकिरण प्रवाह घनत्व की आवृत्ति निर्भरता पर विचार करें। जैसा कि आप जानते हैं, आवेशित कणों की त्वरित गति के दौरान विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण होता है। विद्युत क्षेत्र की शक्ति और विद्युत चुम्बकीय तरंग का चुंबकीय प्रेरण त्वरण के समानुपाती होता है एउत्सर्जित कण। हार्मोनिक त्वरण आवृत्ति के वर्ग के समानुपाती होता है। इसलिए, विद्युत क्षेत्र की ताकत और चुंबकीय प्रेरण आवृत्ति के वर्ग के समानुपाती होते हैं

विद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व क्षेत्र की ताकत के वर्ग के समानुपाती होता है। चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा चुंबकीय प्रेरण के वर्ग के समानुपाती होती है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की कुल ऊर्जा घनत्व विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा घनत्व के योग के बराबर है। इसलिए, विकिरण प्रवाह घनत्व आनुपातिक है: (ई ^ 2 + बी ^ 2)। यहाँ से हम पाते हैं कि I, w^4 के समानुपातिक है।

विकिरण प्रवाह घनत्व आवृत्ति की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है।

रेडियो का आविष्कार

हर्ट्ज के प्रयोगों में दुनिया भर के भौतिकविदों की दिलचस्पी थी। वैज्ञानिकों ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जक और रिसीवर को बेहतर बनाने के तरीकों की तलाश शुरू कर दी है। रूस में, क्रोनस्टैड में अधिकारी पाठ्यक्रमों के एक शिक्षक, अलेक्जेंडर स्टेपानोविच पोपोव विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अध्ययन करने वाले पहले लोगों में से एक थे।

ए.एस. पोपोव ने एक कोहेरर का उपयोग एक हिस्से के रूप में किया जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों को सीधे "महसूस" करता है। यह डिवाइस एक ग्लास ट्यूब है जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं। छोटे धातु के बुरादे को ट्यूब में रखा जाता है। डिवाइस का संचालन धातु पाउडर पर विद्युत निर्वहन के प्रभाव पर आधारित है। सामान्य परिस्थितियों में, कोहेरर का उच्च प्रतिरोध होता है, क्योंकि चूरा का एक दूसरे के साथ खराब संपर्क होता है। आने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंग कोहेरर में एक उच्च आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा बनाती है। चूरा के बीच सबसे छोटी चिंगारी कूदती है, जो चूरा को पाप करती है। नतीजतन, कोहेरर का प्रतिरोध तेजी से गिरता है (ए.एस. पोपोव के प्रयोगों में 100,000 से 1000-500 ओम तक, यानी 100-200 के कारक से)। आप डिवाइस को हिलाकर फिर से उच्च प्रतिरोध पर लौटा सकते हैं। वायरलेस संचार के लिए आवश्यक स्वचालित रिसेप्शन सुनिश्चित करने के लिए, ए.एस. पोपोव ने सिग्नल प्राप्त करने के बाद कोहेरर को हिलाने के लिए एक रिंगिंग डिवाइस का उपयोग किया। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के आगमन के क्षण में एक संवेदनशील रिले के माध्यम से विद्युत घंटी सर्किट को बंद कर दिया गया था। लहर के स्वागत के अंत के साथ, घंटी का काम तुरंत बंद हो गया, क्योंकि घंटी के हथौड़े ने न केवल बेल कप, बल्कि कोहेरर को भी मारा। कोहिरर के आखिरी झटके के साथ, उपकरण एक नई लहर प्राप्त करने के लिए तैयार था।

डिवाइस की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए, ए.एस. पोपोव ने कोहिरर लीड्स में से एक को ग्राउंड किया और दूसरे को तार के अत्यधिक उठाए गए टुकड़े से जोड़ा, जिससे बेतार संचार के लिए पहला प्राप्त एंटीना बन गया। ग्राउंडिंग पृथ्वी की प्रवाहकीय सतह को एक खुले ऑसिलेटरी सर्किट के हिस्से में बदल देता है, जिससे रिसेप्शन रेंज बढ़ जाती है।

हालांकि आधुनिक रेडियो रिसीवर ए.एस. पोपोव के रिसीवर से बहुत कम समानता रखते हैं, उनके संचालन के मूल सिद्धांत उनके डिवाइस के समान हैं। एक आधुनिक रिसीवर में एक एंटीना भी होता है जिसमें आने वाली तरंग बहुत कमजोर विद्युत चुम्बकीय दोलनों का कारण बनती है। ए एस पोपोव के रिसीवर के रूप में, इन दोलनों की ऊर्जा सीधे स्वागत के लिए उपयोग नहीं की जाती है। कमजोर संकेत केवल उन ऊर्जा स्रोतों को नियंत्रित करते हैं जो बाद के सर्किट को खिलाते हैं। अब अर्धचालक उपकरणों का उपयोग करके ऐसा नियंत्रण किया जाता है।

7 मई, 1895 को, सेंट पीटर्सबर्ग में रूसी फिजिकल एंड केमिकल सोसाइटी की बैठक में, ए.एस. पोपोव ने अपने डिवाइस के संचालन का प्रदर्शन किया, जो वास्तव में, दुनिया का पहला रेडियो रिसीवर था। 7 मई को रेडियो का जन्मदिन था।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण

आधुनिक रेडियो इंजीनियरिंग उपकरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुणों के अवलोकन पर बहुत ही प्रदर्शनात्मक प्रयोग करना संभव बनाते हैं। इस मामले में सेंटीमीटर रेंज की तरंगों का उपयोग करना सबसे अच्छा है। ये तरंगें एक विशेष माइक्रोवेव जनरेटर द्वारा उत्सर्जित होती हैं। जनरेटर के विद्युत दोलन ध्वनि आवृत्ति को नियंत्रित करते हैं। पहचान के बाद प्राप्त संकेत लाउडस्पीकर को खिलाया जाता है।

मैं सभी प्रयोगों के संचालन का वर्णन नहीं करूंगा, लेकिन मुख्य पर ध्यान केंद्रित करूंगा।

1. डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित करने में सक्षम हैं।

2. कुछ पदार्थ (उदाहरण के लिए, धातु) विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं।

3. विद्युत चुम्बकीय तरंगें परावैद्युत सीमा पर अपनी दिशा बदलने में सक्षम होती हैं।

4. विद्युत चुम्बकीय तरंगें अनुप्रस्थ तरंगें होती हैं। इसका मतलब यह है कि तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के वेक्टर ई और बी इसके प्रसार की दिशा के लंबवत हैं।

मॉड्यूलेशन और पहचान

पोपोव द्वारा रेडियो के आविष्कार के बाद से, कुछ समय बीत चुका है जब लोग छोटे और लंबे संकेतों से मिलकर टेलीग्राफ संकेतों के बजाय भाषण और संगीत प्रसारित करना चाहते थे। इस तरह रेडियोटेलेफोनी का आविष्कार हुआ। ऐसे कनेक्शन के संचालन के मूल सिद्धांतों पर विचार करें।

रेडियोटेलेफोन संचार में, ध्वनि तरंग में हवा के दबाव में उतार-चढ़ाव एक माइक्रोफोन द्वारा उसी रूप के विद्युत कंपन में परिवर्तित हो जाते हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि यदि इन कंपनों को प्रवर्धित करके ऐन्टेना में डाला जाए, तो विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके भाषण और संगीत को दूर तक प्रसारित करना संभव होगा। हालांकि, वास्तव में, संचरण का ऐसा तरीका संभव नहीं है। तथ्य यह है कि एक नई आवृत्ति की ध्वनि का कंपन अपेक्षाकृत धीमा कंपन होता है, और कम (ध्वनि) आवृत्ति की विद्युत चुम्बकीय तरंगें लगभग बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होती हैं। इस बाधा को दूर करने के लिए, मॉड्यूलेशन और डिटेक्शन विकसित किए गए, आइए उन पर विस्तार से विचार करें।

मॉड्यूलेशन। रेडियोटेलेफोन संचार करने के लिए, ऐन्टेना द्वारा तीव्रता से विकीर्ण उच्च आवृत्ति कंपन का उपयोग करना आवश्यक है। निरंतर उच्च-आवृत्ति वाले हार्मोनिक दोलन एक ऑसिलेटर द्वारा उत्पन्न होते हैं, जैसे कि एक ट्रांजिस्टर ऑसिलेटर।

ध्वनि संचारित करने के लिए, इन उच्च-आवृत्ति कंपन को कम (ध्वनि) आवृत्ति के विद्युत कंपन की सहायता से संशोधित किया जाता है, या जैसा कि वे कहते हैं, संशोधित किया जाता है। उदाहरण के लिए, ध्वनि आवृत्ति के साथ उच्च-आवृत्ति दोलनों के आयाम को बदलना संभव है। इस विधि को आयाम मॉडुलन कहा जाता है।

उच्च आवृत्ति दोलनों का एक ग्राफ, जिसे वाहक आवृत्ति कहा जाता है;

बी) ध्वनि आवृत्ति दोलनों का एक ग्राफ, अर्थात, दोलनों को संशोधित करना;

ग) आयाम-संग्राहक दोलनों का एक ग्राफ।

मॉडुलन के बिना, सबसे अच्छा, हम नियंत्रित कर सकते हैं कि स्टेशन काम कर रहा है या चुप है। मॉडुलन के बिना कोई टेलीग्राफ, टेलीफोन या टेलीविजन प्रसारण नहीं होता है।

निरंतर दोलनों के जनरेटर पर एक विशेष प्रभाव द्वारा उच्च-आवृत्ति दोलनों का आयाम मॉडुलन प्राप्त किया जाता है। विशेष रूप से, ऑसिलेटरी सर्किट पर स्रोत द्वारा बनाए गए वोल्टेज को बदलकर मॉडुलन किया जा सकता है। जनरेटर सर्किट पर जितना अधिक वोल्टेज होता है, उतनी ही अधिक ऊर्जा प्रति अवधि स्रोत से सर्किट तक आपूर्ति की जाती है। इससे सर्किट में दोलनों के आयाम में वृद्धि होती है। जब वोल्टेज घटता है तो परिपथ में प्रवेश करने वाली ऊर्जा भी कम हो जाती है। अतः परिपथ में दोलनों का आयाम भी घटता है।

आयाम मॉड्यूलेशन के लिए सबसे सरल डिवाइस में, डीसी वोल्टेज स्रोत के साथ श्रृंखला में कम आवृत्ति वैकल्पिक वोल्टेज का एक अतिरिक्त स्रोत जुड़ा हुआ है। यह स्रोत, उदाहरण के लिए, एक ट्रांसफॉर्मर की द्वितीयक वाइंडिंग हो सकता है, यदि एक ऑडियो फ्रीक्वेंसी करंट इसकी प्राथमिक वाइंडिंग से प्रवाहित होता है। नतीजतन, ट्रांजिस्टर के पार वोल्टेज में परिवर्तन के साथ जनरेटर के दोलन सर्किट में दोलनों का आयाम समय के साथ बदल जाएगा। इसका मतलब यह है कि उच्च-आवृत्ति दोलनों को कम-आवृत्ति सिग्नल द्वारा आयाम में संशोधित किया जाता है।

आयाम मॉडुलन के अलावा, कुछ मामलों में आवृत्ति मॉडुलन का उपयोग किया जाता है - नियंत्रण संकेत के अनुसार दोलन आवृत्ति में परिवर्तन। इसका लाभ हस्तक्षेप के लिए अधिक प्रतिरोध है।

पता लगाना। रिसीवर में, निम्न-आवृत्ति दोलनों को संशोधित उच्च-आवृत्ति दोलनों से अलग किया जाता है। इस सिग्नल रूपांतरण प्रक्रिया को डिटेक्शन कहा जाता है।

पता लगाने के परिणामस्वरूप प्राप्त संकेत उस ध्वनि संकेत से मेल खाता है जो ट्रांसमीटर माइक्रोफोन पर कार्य करता है। प्रवर्धन के बाद, कम आवृत्ति के कंपन को ध्वनि में बदला जा सकता है।

प्रवर्धन के बाद भी रिसीवर द्वारा प्राप्त संग्राहक उच्च आवृत्ति संकेत सीधे टेलीफोन झिल्ली या ऑडियो आवृत्ति के साथ लाउडस्पीकर के सींग के दोलनों का कारण बनने में सक्षम नहीं है। यह केवल उच्च-आवृत्ति वाले कंपन पैदा कर सकता है जो हमारे कान द्वारा महसूस नहीं किए जाते हैं। इसलिए, रिसीवर में, ऑडियो फ्रीक्वेंसी सिग्नल को उच्च-आवृत्ति संग्राहक दोलनों से अलग करना सबसे पहले आवश्यक है।

डिटेक्शन एक डिवाइस द्वारा किया जाता है जिसमें एक तरफ़ा चालन वाला एक तत्व होता है - एक डिटेक्टर। ऐसा तत्व वैक्यूम ट्यूब (वैक्यूम डायोड) या सेमीकंडक्टर डायोड हो सकता है।

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर के संचालन पर विचार करें। मान लीजिए कि यह युक्ति मॉडुलित दोलनों के स्रोत और भार के साथ श्रृंखला में जुड़ी हुई है। सर्किट में करंट मुख्य रूप से एक दिशा में प्रवाहित होगा।

परिपथ में एक स्पंदित धारा प्रवाहित होगी। इस स्पंदित धारा को एक फिल्टर द्वारा सुचारू किया जाता है। सबसे सरल फिल्टर एक लोड से जुड़ा कैपेसिटर है।

फिल्टर ऐसे काम करता है। ऐसे समय में जब डायोड करंट से गुजरता है, इसका एक हिस्सा लोड से होकर गुजरता है, और दूसरा हिस्सा कैपेसिटर में जाता है, इसे चार्ज करता है। करंट स्प्लिटिंग लोड से गुजरने वाली करंट की तरंग को कम करता है। लेकिन दालों के बीच के अंतराल में, जब डायोड लॉक होता है, तो कैपेसिटर लोड के माध्यम से आंशिक रूप से डिस्चार्ज हो जाता है।

इसलिए, स्पंदनों के बीच के अंतराल में, भार के माध्यम से धारा उसी दिशा में प्रवाहित होती है। प्रत्येक नई पल्स कैपेसिटर को रिचार्ज करती है। नतीजतन, एक ऑडियो-फ्रीक्वेंसी करंट लोड के माध्यम से प्रवाहित होता है, जिसकी तरंग ट्रांसमिटिंग स्टेशन पर कम-आवृत्ति सिग्नल के तरंग को लगभग सटीक रूप से पुन: पेश करती है।

रेडियो तरंगों के प्रकार और उनका प्रसार

हम पहले ही विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मूल गुणों, रेडियो में उनके अनुप्रयोग, रेडियो तरंगों के निर्माण पर विचार कर चुके हैं। आइए अब हम रेडियो तरंगों के प्रकार और उनके प्रसार से परिचित हों।

पृथ्वी की सतह के आकार और भौतिक गुणों के साथ-साथ वायुमंडल की स्थिति, रेडियो तरंगों के प्रसार को बहुत प्रभावित करती है।

आयनित गैस की परतों द्वारा रेडियो तरंगों के प्रसार पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव डाला जाता है ऊपरी हिस्सेपृथ्वी की सतह से 100-300 किमी की ऊँचाई पर वायुमंडल। इन परतों को आयनमंडल कहा जाता है। वायुमंडल की ऊपरी परतों की वायु का आयनीकरण सूर्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण और इसके द्वारा उत्सर्जित आवेशित कणों के प्रवाह के कारण होता है।

विद्युत प्रवाहकीय आयनमंडल सामान्य धातु की प्लेट की तरह 10 मीटर से अधिक तरंग दैर्ध्य वाली रेडियो तरंगों को परावर्तित करता है। लेकिन आयनमंडल की रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित और अवशोषित करने की क्षमता दिन और मौसम के समय के आधार पर काफी भिन्न होती है।

दृष्टि रेखा के बाहर पृथ्वी की सतह पर दूरस्थ बिंदुओं के बीच स्थिर रेडियो संचार आयनमंडल से तरंगों के परावर्तन और उत्तल पृथ्वी की सतह के चारों ओर रेडियो तरंगों के मुड़ने की क्षमता के कारण संभव है। यह झुकना अधिक स्पष्ट है, तरंग दैर्ध्य जितना लंबा होगा। इसलिए, पृथ्वी के चारों ओर झुकने वाली तरंगों के कारण लंबी दूरी पर रेडियो संचार केवल 100 मीटर से अधिक तरंग दैर्ध्य पर ही संभव है ( मध्यम और लंबी तरंगें)

लघु तरंगें(तरंग दैर्ध्य 10 से 100 मीटर तक) आयनमंडल और पृथ्वी की सतह से कई प्रतिबिंबों के कारण ही लंबी दूरी पर फैलता है। यह छोटी तरंगों की मदद से है कि पृथ्वी पर रेडियो स्टेशनों के बीच किसी भी दूरी पर रेडियो संचार किया जा सकता है।

अल्ट्राशॉर्ट रेडियो तरंगें (λ <10 м) проникают сквозь ионосферу и почти не огибают поверхность Земли. Поэтому они используются для радиосвязи между пунктами в пределах прямой видимости, а также для связи с космическими кораб­лями.

अब रेडियो तरंगों के एक अन्य अनुप्रयोग पर विचार करें। यह राडार है।

रेडियो तरंगों का उपयोग कर वस्तुओं का पता लगाने और सटीक स्थान को कहा जाता है रडार।राडार स्थापना - राडार(या रडार) - भागों को प्रसारित करने और प्राप्त करने के होते हैं। रडार अति-उच्च आवृत्ति विद्युत कंपन का उपयोग करता है। एक शक्तिशाली माइक्रोवेव जनरेटर एक एंटीना से जुड़ा होता है जो एक अत्यधिक दिशात्मक तरंग का उत्सर्जन करता है। तरंगों के योग के कारण विकिरण की तीक्ष्ण दिशा प्राप्त होती है। ऐन्टेना को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि प्रत्येक वाइब्रेटर द्वारा भेजी गई तरंगें, जब जोड़ी जाती हैं, केवल एक निश्चित दिशा में परस्पर एक दूसरे को सुदृढ़ करती हैं। अन्य दिशाओं में, जब तरंगों को जोड़ा जाता है, तो उनका पूर्ण या आंशिक पारस्परिक अवमंदन होता है।

परावर्तित तरंग को उसी ट्रांसमिटिंग एंटीना या किसी अन्य द्वारा कैप्चर किया जाता है, वह भी अत्यधिक दिशात्मक प्राप्त करने वाला एंटीना।

लक्ष्य की दूरी निर्धारित करने के लिए, स्पंदित विकिरण मोड का उपयोग किया जाता है। ट्रांसमीटर छोटी दालों में तरंगों का उत्सर्जन करता है। प्रत्येक स्पंद की अवधि एक सेकंड के लाखोंवें हिस्से में होती है, और स्पंदनों के बीच का अंतराल लगभग 1000 गुना अधिक होता है। ठहराव के दौरान, परावर्तित तरंगें प्राप्त होती हैं।

लक्ष्य तक और लक्ष्य से रेडियो तरंगों के कुल यात्रा समय को मापकर दूरी निर्धारित की जाती है। चूँकि रेडियो तरंगों की गति c \u003d 3 * 10 8 m / s वातावरण में व्यावहारिक रूप से स्थिर है, फिर R \u003d ct / 2।

भेजे गए और परावर्तित संकेतों को ठीक करने के लिए कैथोड रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है।

रेडियो तरंगों का उपयोग न केवल ध्वनि संचारित करने के लिए किया जाता है, बल्कि छवियों (टेलीविजन) को प्रसारित करने के लिए भी किया जाता है।

दूरी पर छवियों को प्रसारित करने का सिद्धांत इस प्रकार है। संचारण स्टेशन पर, छवि को विद्युत संकेतों के अनुक्रम में परिवर्तित किया जाता है। ये संकेत तब उच्च आवृत्ति जनरेटर द्वारा उत्पन्न दोलनों को संशोधित करते हैं। एक संग्राहक विद्युत चुम्बकीय तरंग लंबी दूरी पर सूचना ले जाती है। रिसीवर रिवर्स रूपांतरण करता है। उच्च-आवृत्ति संग्राहक दोलनों का पता लगाया जाता है और प्राप्त संकेत एक दृश्य छवि में परिवर्तित हो जाता है। आंदोलन को संप्रेषित करने के लिए, सिनेमा के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है: एक चलती हुई वस्तु (फ्रेम) की थोड़ी अलग छवियां प्रति सेकंड दर्जनों बार (हमारे टेलीविजन में 50 बार) प्रसारित की जाती हैं।

फ़्रेम की छवि को एक ट्रांसमिटिंग वैक्यूम इलेक्ट्रॉन ट्यूब - एक आइकोनोस्कोप द्वारा विद्युत संकेतों की एक श्रृंखला में परिवर्तित किया जाता है। आइकोनोस्कोप के अलावा, अन्य संचारण उपकरण भी हैं। आइकोनोस्कोप के अंदर एक मोज़ेक स्क्रीन होती है, जिस पर ऑप्टिकल सिस्टम की मदद से वस्तु की एक छवि पेश की जाती है। मोज़ेक की प्रत्येक कोशिका आवेशित होती है, और इसका आवेश कोशिका पर पड़ने वाले प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है। यह चार्ज तब बदलता है जब इलेक्ट्रॉन गन द्वारा निर्मित इलेक्ट्रॉन बीम सेल से टकराता है। इलेक्ट्रॉन बीम अनुक्रमिक रूप से सभी तत्वों को हिट करता है, पहले मोज़ेक की एक पंक्ति, फिर दूसरी पंक्ति, आदि (कुल 625 लाइनें)।

सेल के आवेश में कितना परिवर्तन होता है यह प्रतिरोधक में धारा की प्रबलता पर निर्भर करता है आर . इसलिए, फ्रेम की रेखाओं के साथ रोशनी में परिवर्तन के अनुपात में प्रतिरोधी में वोल्टेज बदलता है।

टेलीविजन रिसीवर में पता लगाने के बाद वही संकेत प्राप्त होता है। यह वीडियो संकेत।यह प्राप्त करने वाले वैक्यूम इलेक्ट्रॉन ट्यूब की स्क्रीन पर एक दृश्य छवि में परिवर्तित हो जाता है - kinescope.

टेलीविज़न रेडियो सिग्नल केवल अल्ट्राशॉर्ट (मीटर) तरंगों की सीमा में प्रसारित किए जा सकते हैं।

ग्रंथ सूची।

1. मायाकिशेव जी.वाई. , बुकोवत्सेव बी.बी. भौतिकी - 11. एम। 1993।

2. टेल्सिनिन आर.वी., याकोवलेव वी.एफ. भौतिकी पाठ्यक्रम। बिजली। एम। 1970

3. यावोर्स्की बी.एम., पिंस्की ए.ए. भौतिकी के मूल तत्व। वी। 2. एम। 1981