विकिरण समीकरण की तीव्रता: संपूर्ण अंतर्दृष्टि

इस लेख में हम विभिन्न कारकों को देखेंगे जिन पर विकिरण की तीव्रता निर्भर करती है और विकिरण समीकरण की तीव्रता क्या है।

विकिरण की तीव्रता उस वस्तु से निकलने वाली शक्ति है जिस पर प्रकाश तरंगें एक निश्चित कोण पर आपतित होती हैं। वस्तु के इकाई क्षेत्र से निकलने वाली ऊर्जा उसके उत्सर्जन की दर, वस्तु के तापमान और उसके आयामों पर निर्भर करती है।

विकिरण समीकरण और ठोस कोण की तीव्रता

विकिरण की तीव्रता प्रति इकाई क्षेत्र प्रणाली से विकिरणों का एक ठोस कोण बनाने वाली ऊर्जा है। इस प्रकार समीकरण द्वारा दिया गया,

मैं = ई / एθ

मैं कहाँ तीव्रता है,

ए एक क्षेत्र है,

ई विकिरित ऊर्जा है,

एक ठोस कोण है

जब हम किसी कोण को त्रिविमीय में मापते हैं, तो हम इसे ठोस कोण कहते हैं और इसे स्टेरेडियन के रूप में मापा जाता है।

'θ' कोण बनाने वाले शंकु द्वारा कवर किया गया क्षेत्र A=θ r . है². 'θ' कोण पर विकिरणित तरंगें इस क्षेत्र 'A' में उत्सर्जित होती हैं।

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क्या विकिरण की तीव्रता उत्सर्जन पर निर्भर करती है?

वस्तु की उत्सर्जकता वस्तु, आयाम, संरचना और रंग पर आपतित तरंगों की तीव्रता पर निर्भर करती है।

विकिरण की तीव्रता वस्तु के उत्सर्जन पर निर्भर करती है। गहरे रंग की वस्तुएँ चमकीले रंग की वस्तुओं की तुलना में बहुत कम विकिरण उत्सर्जित करती हैं। इसलिए, चमकीले रंग की वस्तुओं के मामले में विकिरण की तीव्रता अधिक होगी।

क्या विकिरण की तीव्रता तापमान पर निर्भर करती है?

विकिरण की तीव्रता आपतित तरंगों की तीव्रता और इन तरंगों के आपतित कोण पर निर्भर करती है।

यदि सिस्टम का तापमान अधिक है तो सिस्टम से विकिरण का उत्सर्जन अधिक होता है। प्रकाश की तीव्रता प्रणाली के तापमान में वृद्धि के लिए जिम्मेदार होगी क्योंकि अणुओं की चपलता बढ़ेगी और इस प्रकार विकिरण की तीव्रता में वृद्धि होगी।

विकिरण की शक्ति सूत्र द्वारा तापमान की चौथी शक्ति के सीधे आनुपातिक है,

पी = ɛ एटी⁴

जहाँ P एक विकिरण शक्ति है

वस्तु की उत्सर्जन है

=5.67* 10^-8 डब्ल्यू / मी²K⁴ स्टीफ़न स्थिरांक है

ए क्षेत्र है

टी एक तापमान है

जैसे-जैसे सिस्टम का तापमान बढ़ता है, सिस्टम के विकिरण की तीव्रता भी बढ़ती जाती है।

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क्या विकिरण की तीव्रता तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करती है?

उच्च तीव्रता वाले विकिरण में मूल रूप से उच्च तरंगें होती हैं आवृत्ति और ऊर्जा.

चूंकि प्रणाली को ऊर्जा देने पर अपवर्तित तरंगों की आवृत्ति कम हो जाती है, उत्सर्जित तरंगें लंबी तरंग दैर्ध्य की होती हैं और इस प्रकार कम तीव्रता होती हैं।

यदि हम विकिरित तरंगों की तरंगदैर्घ्य पर विचार करें, तो अब हम समीकरण द्वारा तीव्रता और तरंगदैर्घ्य के बीच संबंध लिख सकते हैं,

मैं=ई/ए λθ

जहाँ एक तरंग दैर्ध्य है

सिस्टम द्वारा उत्सर्जित तरंगों की तरंग दैर्ध्य हमेशा सिस्टम द्वारा अवशोषित आपतित तरंगों की तरंग दैर्ध्य से कम होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सघन माध्यम में प्रवेश करने से आपतित प्रकाश की ऊर्जा कम हो जाती है और सिस्टम द्वारा ऊर्जा को अवशोषित कर लिया जाता है और इसे तापीय ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है जिससे सिस्टम का तापमान बढ़ जाता है।

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विकिरण की तीव्रता का ग्राफ बनाम तरंगदैर्घ्य

यदि तरंगदैर्घ्य छोटा है तो तरंग की तीव्रता अधिक होगी और जैसे-जैसे तरंगदैर्घ्य बढ़ेगा, तीव्रता कम होती जाएगी। यदि तरंगदैर्घ्य अधिक है, तो विकिरण की आवृत्ति बहुत कम होती है।

यहां विभिन्न तापमानों पर प्लॉट किए गए विकिरण की तरंग दैर्ध्य v / s तीव्रता का एक ग्राफ है।

उपरोक्त ग्राफ स्पष्ट रूप से इंगित करता है कि जैसे-जैसे सिस्टम का तापमान बढ़ता है, उत्सर्जित विकिरणों की तीव्रता भी बढ़ती जाती है।

दृश्य स्पेक्ट्रम में विकिरण की तीव्रता अधिक होती है, क्योंकि पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले सूर्य के प्रकाश की तीव्रता अधिक होती है जो वस्तु में अवशोषित हो जाती है। उत्सर्जित होने पर, विकिरणित तरंगों की तीव्रता बहुत कम होती है क्योंकि उत्सर्जित तरंगों में तरंग दैर्ध्य अधिक होता है।

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क्या विकिरण की तीव्रता दूरी पर निर्भर करती है?

यदि वस्तु स्रोत के निकट है, तो वस्तु पर विकिरण की घटना अधिक होगी।

स्रोत के पास रखे जाने पर वस्तु द्वारा प्राप्त प्रकाश की किरणें अधिक होती हैं, लेकिन जैसे-जैसे वस्तु को स्रोत से दूर ले जाया जाता है, वस्तु द्वारा प्राप्त प्रकाश की तीव्रता कम हो जाती है।

जब वस्तु उस स्रोत के करीब होती है जहां से वस्तु पर प्रकाश पड़ता है, तो वस्तु के प्रति इकाई क्षेत्र में प्राप्त विकिरण अधिक होते हैं। जैसे-जैसे हम स्रोत और वस्तु से दूरी बढ़ाते हैं, स्रोत से निकलने वाली किरणों द्वारा कवर किया गया क्षेत्र बढ़ता है लेकिन प्रति इकाई क्षेत्र द्वारा प्राप्त विकिरण कम होता है, इस प्रकार प्रकाश की तीव्रता कम हो जाती है।

विकिरण की तीव्रता का ग्राफ बनाम दूरी

प्रकाश स्रोत और चमकदार वस्तु के बीच की खाई को बढ़ाकर देखे जाने वाले विकिरणों की तीव्रता में भिन्नता के लिए यहां एक ग्राफ तैयार किया गया है।

स्रोत से दूरी बढ़ाने पर जैसे-जैसे प्रकाश की तीव्रता कम होती जाती है, वैसे-वैसे तीव्रता v/s दूरी का ग्राफ थोड़ा घातांकीय वक्र दिखाता है।

प्रकाश की तीव्रता वस्तु पर आपतित प्रकाश की मात्रा पर निर्भर करती है। यह चमक के बराबर है। यदि प्रकाश की तीव्रता अधिक होगी, तो चमक अधिक होगी, और यदि कम होगी, तो हमारे पास प्रकाश का एक वास्तविक स्रोत होगा।

बारंबारता पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या पानी से परावर्तित प्रकाश की तीव्रता आपतित प्रकाश के समान होती है?

उत्सर्जित विकिरण की तरंगदैर्घ्य आपतित तरंगों की तुलना में अधिक होती है।

चूंकि प्रकाश का फोटोन वस्तु पर आपतित होता है, फोटॉन की ऊर्जा प्रणाली द्वारा अवशोषित कर ली जाती है जिससे विकिरण की तीव्रता कम हो जाती है।

अवरक्त विकिरण की तीव्रता दृश्य प्रकाश से कम क्यों होती है?

विकिरण की तीव्रता तरंग द्वारा वहन किए गए फोटॉन की ऊर्जा और उसकी आवृत्ति पर निर्भर करती है।

जब दृश्य किरण को किसी वस्तु द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो वस्तु से निकलने वाली तरंगें दृश्य प्रकाश की तुलना में अधिक तरंग दैर्ध्य की होती हैं, इस प्रकार IR की तीव्रता दृश्य प्रकाश से कम होती है।

तीव्रता वस्तु के क्षेत्रफल पर कैसे निर्भर करती है?

RSI तीव्रता क्षेत्र से विपरीत रूप से संबंधित है वस्तु का।

वस्तु का क्षेत्रफल जितना छोटा होगा, उसकी विकिरण को अवशोषित करने की क्षमता उतनी ही कम होगी, जिसके कारण वह वस्तु के आकार से अधिक तेजी से विकिरण उत्सर्जित करेगी, इसके विपरीत, उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता अधिक होगी।

तीव्रता विकिरण की ऊर्जा पर कैसे निर्भर करती है?

यदि आपतित प्रकाश की तीव्रता अधिक है, तो यह स्पष्ट है कि फोटॉन से जुड़ी ऊर्जा अधिक है।

तीव्रता विकिरण की ऊर्जा के सीधे आनुपातिक है। घटना पर, यह ऊर्जा उस वस्तु को प्रेषित होती है जिस पर यह घटना होती है, इसलिए उत्सर्जित विकिरणों में कम ऊर्जा होती है और कम आवृत्तियों पर उत्सर्जित होती है।

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