क्या फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन है: वह सब कुछ जो आपको जानना आवश्यक है

एक फोटॉन एक द्रव्यमान रहित कण होता है जो द्रव्यमान प्रदर्शित नहीं करता है लेकिन ऊर्जा लेता है जबकि इलेक्ट्रॉन एक नकारात्मक चार्ज कण होते हैं जिनमें कुछ द्रव्यमान होता है। आइए चर्चा करें कि क्या फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन है।

यद्यपि फोटॉन उत्पन्न होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं जबकि उच्च से निम्न ऊर्जा स्तरों में ऊर्जा को फोटॉन के रूप में ऊर्जा देते हुए, फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन नहीं है, लेकिन यह इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा लगा सकता है।

क्या एक फोटॉन इलेक्ट्रॉन बन सकता है?

एक फोटॉन निश्चित रूप से एक इलेक्ट्रॉन नहीं बन सकता है लेकिन यह इलेक्ट्रॉन को निम्न से उच्च ऊर्जा स्तरों तक कूदने के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकता है।

यदि फोटॉन की ऊर्जा परमाणु की आयनीकरण ऊर्जा से अधिक है तो आपतित फोटॉन इलेक्ट्रॉन को मुक्त करने वाले परमाणु के इलेक्ट्रॉन और नाभिक के बीच के आकर्षण को तोड़ सकता है।

परमाणु से इलेक्ट्रॉन को खोने से आयन उत्पन्न होता है और इसलिए इसे आयनीकरण प्रक्रिया कहा जाता है। फोटॉन इस भागते हुए इलेक्ट्रॉन को केवल ऊर्जा प्रदान करता है लेकिन यह सच नहीं है कि एक फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन में परिवर्तित हो जाता है।

क्या इलेक्ट्रॉन फोटॉन से बने होते हैं?

ऐसा कहा जाता है कि बिग बैंग के दौरान क्वार्क और ग्लून्स के इलेक्ट्रॉनों और प्लाज्मा के निर्माण में उच्च आवृत्ति वाले फोटॉन का उदय हुआ।

विद्युतचुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाले इलेक्ट्रॉन क्षेत्र द्वारा प्राप्त ऊर्जा को दूर करते हुए फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं। फोटॉन इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से बनते हैं। जैसे ही इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा प्राप्त होती है, वे अतिरिक्त ऊर्जा का उत्सर्जन करते हुए इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण दिखाते हैं।

ब्रह्मांड में प्रकाश ऊर्जा के पैकेज को ले जाने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों में यात्रा करने वाले फोटॉन के कारण दिखाई देता है। यह इलेक्ट्रॉनों द्वारा देखी गई विखंडन और संलयन प्रतिक्रिया के कारण है।

क्या फोटॉन एक इलेक्ट्रॉन से छोटा होता है?

एक फोटॉन का शेष द्रव्यमान शून्य होता है लेकिन यह प्रकाश की गति के बराबर गति से चलता है जबकि इलेक्ट्रॉन का शेष द्रव्यमान 9.1 * 10 होता है।^-31k

एक फोटान उच्च वेग के साथ एक द्रव्यमान रहित कण गति है और इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉन की गति बड़ी ऊर्जा के साथ फैलने वाले फोटॉन की तुलना में कम होती है।

फोटान की डी ब्रोग्ली तरंगदैर्घ्य है

इलेक्ट्रॉन की D'Broglie तरंगदैर्घ्य यदि वेग लगभग 0.9c है तो

इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य परमाणु विन्यास और इलेक्ट्रॉन द्वारा प्राप्त ऊर्जा के आधार पर भिन्न होती है। परमाणु का आकार जितना बड़ा होता है, उसकी तरंगदैर्घ्य उतनी ही कम होती है।

यह पाया जाता है कि इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य फोटॉन से छोटी होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन से बड़ा है।

क्या इलेक्ट्रॉन से फोटॉन उत्सर्जित होता है?

इलेक्ट्रॉन क्वार्क कणों के साथ प्रतिक्रिया करके प्रोटॉन और न्यूट्रॉन भी उत्पन्न करते हैं

एक फोटॉन इलेक्ट्रॉन द्वारा दूर दिया जाता है क्योंकि यह उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा अवस्था में कूदता है, जिससे उत्सर्जित फोटॉन को अपनी ऊर्जा मिलती है।

उत्सर्जित फोटॉन की तरंग दैर्ध्य की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है

जहां R रिडबर्ग का स्थिरांक है, Z परमाणु क्रमांक है। और n₁ और n₂ कक्षीय संख्याएँ हैं जिनमें संक्रमण होता है।

क्या एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन उत्सर्जित कर सकता है?

एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन उत्सर्जित कर सकता है यदि इलेक्ट्रॉन किसी रूप में ऊर्जा को अवशोषित करता है।

यह इलेक्ट्रॉन किसी अन्य कण के साथ बंध सकता है क्योंकि यह मुक्त यादृच्छिक गति में है और फोटॉन का उत्सर्जन कर सकता है। किसी अन्य सक्रिय कण के साथ प्रतिक्रिया करने पर, यह अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करता है जो एक फोटॉन के रूप में उत्सर्जित होती है।

अगर फोटॉन पूरी तरह से मुक्त इलेक्ट्रॉन के साथ बाध्यकारी है तो इलेक्ट्रॉन की गति प्रकाश की गति के बराबर हो सकती है।

फोटॉन और इलेक्ट्रॉन इंटरेक्शन

एक फोटॉन में 'p' और 'E' होते हैं और यदि एक इलेक्ट्रॉन के साथ प्रतिक्रिया करता है तो हमें कॉम्पटन प्रकीर्णन प्रभाव प्राप्त होता है। इलेक्ट्रॉन पर आपतित तरंगदैर्घ्य के आने वाले फोटॉन के रूप में, इसकी ऊर्जा का कुछ भाग इलेक्ट्रॉन को दिया जाता है और कम ऊर्जा के साथ वापस बिखर जाता है जिससे इसकी तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है.

यह एक प्रकार का अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन है क्योंकि आपतित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य प्रकीर्णित प्रकाश से भिन्न होती है तथा ऊर्जा भी कम हो जाती है। तरंग दैर्ध्य में यह परिवर्तन समीकरण द्वारा दिया गया है

जहाँ θ बिखरे हुए कण द्वारा बनाया गया कोण है।

दूसरे, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में फोटॉन इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन को भी देखा जा सकता है। यह प्रभाव तब होता है जब अत्यधिक सक्रिय फोटॉन परमाणुओं के समूह की घटना बन जाते हैं.

यदि इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है इसके बंधन से अधिक ऊर्जा ऊर्जा तो वह इसे परमाणु के भीतरी खोल से अलग कर देगी। इसे अब फोटोइलेक्ट्रॉन कहा जाता है।

उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन द्वारा प्राप्त गतिज ऊर्जा फोटॉन की ऊर्जा से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा के बराबर होती है। किसी परमाणु के आंतरिक कोश से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन से कोश में एक रिक्त स्थान बनता है जो कि पास के कोश में इलेक्ट्रॉन द्वारा भरा जाता है।

उच्च से निम्न ऊर्जा कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन के संक्रमण का तात्पर्य है कि इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा को कम करना पड़ता है और यह ऊर्जा उत्सर्जित होती है जिससे एक्स-रे उत्पन्न करने वाले फोटॉन को छोड़ दिया जाता है।

फोटॉन और इलेक्ट्रॉन अंतर

फोटॉन ऊर्जा का एक द्रव्यमान रहित क्वांटा है, इसका शेष द्रव्यमान शून्य होता है जबकि एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान होता है

. फोटॉन प्रकाश की गति से चलते हैं जबकि इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रकाश की गति से चलना असंभव है।

फोटॉन का कोई चार्ज नहीं होता है जबकि हम जानते हैं कि इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक रूप से चार्ज होता है। फोटॉन अधिक तरंग वर्ण दिखाता है जबकि इलेक्ट्रॉन अधिक कण गुण दिखाता है।

फोटॉन ऊर्जा का एक पैकेज है और द्रव्यमान प्राप्त करता है जो E/c . के बराबर होता है² क्योंकि यह प्रकाश की गति से चलता है और इसमें ऊर्जा और गति होती है। प्रकाश की गति से प्रसार करते समय फोटॉन की ऊर्जा द्रव्यमान में परिवर्तित हो जाती है, इसलिए यह पाया गया है कि यह कण व्यवहार भी प्रदर्शित करता है।

फोटॉन और इलेक्ट्रॉन तरंग दैर्ध्य

कण की गति समीकरण द्वारा इसकी तरंग दैर्ध्य के सीधे आनुपातिक है, v=fλ तदनुसार फोटॉन की तरंगदैर्घ्य इलेक्ट्रॉन से अधिक होनी चाहिए।

यदि फोटॉन और इलेक्ट्रॉन दोनों में 1ev की ऊर्जा हो तो दोनों की तरंगदैर्घ्य में क्या अंतर होगा, आइए इसकी गणना करके इसे समझते हैं।

फोटॉन प्रकाश की गति से यात्रा करता है इसलिए फोटॉन की ऊर्जा को समीकरण का उपयोग करके मापा जा सकता है,

E=pc क्योंकि फोटॉन की ऊर्जा केवल संवेग पद के कारण होती है।

आगे हम लिख सकते हैं,

जहाँ h प्लैंक नियतांक है, c गति है, और_p फोटॉन की तरंग दैर्ध्य है.

अतः इसके आधार पर हम फोटॉन की तरंगदैर्घ्य को इस प्रकार माप सकते हैं

आइए अब 1eV ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन की तरंगदैर्घ्य ज्ञात करें।

इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा है

चूँकि इलेक्ट्रॉन की तरंगदैर्घ्य सूत्र द्वारा ज्ञात की जा सकती है

इसलिए यह निष्कर्ष निकाला गया है कि फोटॉन की तरंग दैर्ध्य एक इलेक्ट्रॉन की तुलना में बड़ी होती है।

फोटॉन और इलेक्ट्रॉन मास

हालाँकि फोटॉन में गति है लेकिन यह ऊर्जा का एक द्रव्यमान रहित क्वांटा है। सापेक्षतावादी सिद्धांत के अनुसार, गति के कारण फोटॉन की ऊर्जा E=pc होती है और जब यह गति में होता है तो फोटॉन का द्रव्यमान बराबर होता है ई/सी²

गतिज ऊर्जा का उपयोग करके गति में होने पर इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान बदल जाता है। गति में इलेक्ट्रॉन का आपेक्षिक द्रव्यमान है

जहां

Rydberg स्थिरांक का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान की गणना की गई

जहां α स्पेक्ट्रोस्कोपी से मापी जाने वाली एक महीन संरचना है

इस प्रकार हम इस समीकरण का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन का शेष द्रव्यमान प्राप्त करते हैं

9.1*10 . पाया जाता है^-31kg

फोटॉन और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा

किसी भी कण की ऊर्जा उसके घटित होने की आवृत्ति से सीधे संबंधित होती है और किसके द्वारा दी जाती है?

ई = एचγ

जहाँ h एक प्लांक नियतांक है और एक आवृत्ति है।

= वी / λ

चूँकि फोटान की चाल c के बराबर है, तो

ई = एच / सीλ

प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधार पर, हम प्रकाश उत्सर्जित करने वाले फोटॉन से जुड़ी ऊर्जा का निर्धारण कर सकते हैं।

इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा उच्च ऊर्जा स्तर पर संक्रमण करने के लिए इलेक्ट्रॉन द्वारा ग्रहण की गई ऊर्जा के आधार पर भिन्न होती है या मौजूदा ऊर्जा की तुलना में कम ऊर्जा स्थिति पर कब्जा करने के लिए कुल ऊर्जा दी जाती है।

कण का संवेग संरक्षित रहता है और इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा की गणना सूत्र E=p . का उपयोग करके की जा सकती है²/2 मी. जैसे ही इलेक्ट्रॉन एक स्तर से दूसरे स्तर पर कूदता है, खोई या प्राप्त ऊर्जा की गणना इलेक्ट्रॉन की आवृत्ति में भिन्नता को जानकर की जा सकती है ΔE=hγΔ

इलेक्ट्रॉन और फोटॉन की तरंग दैर्ध्य का अनुपात क्या है?

इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य है λe=h/√2m/E जबकि फोटॉन का अनुपात h/√2m/E है

इलेक्ट्रॉन और फोटॉन की तरंग दैर्ध्य का अनुपात कुल ऊर्जा के वर्गमूल के बराबर है, जो इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के दोगुने गुणा फोटॉन की गति के व्युत्क्रम के बराबर है।

0.511MeV की ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य क्या है?

दिया हुआ: ई=0.511MeV

एम=9.1*10^-31kg

हमारे पास है,

इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य है 1.72pm.

निष्कर्ष

फोटॉन विद्युत चुम्बकीय तरंग में गतिमान ऊर्जा के पैकेज होते हैं जबकि इलेक्ट्रॉन प्रकृति में एक द्वैत दिखाता है और इसका द्रव्यमान होता है। उच्च से निम्न ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉन के संक्रमण से इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्सर्जित अतिरिक्त ऊर्जा को वहन करने वाला फोटान निकलता है।

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