विकिरण एक भौतिक प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। विकिरण के विपरीत प्रक्रिया को अवशोषण कहा जाता है। आइए इस मुद्दे पर अधिक विस्तार से विचार करें, और दैनिक जीवन और प्रकृति में विकिरण के उदाहरण भी दें।
विकिरण की घटना के भौतिकी
किसी भी पिंड में परमाणु होते हैं, जो बदले में, धनावेशित नाभिक द्वारा बनते हैं, और इलेक्ट्रॉन, जो नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन गोले बनाते हैं और ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं। परमाणुओं को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि वे विभिन्न ऊर्जा अवस्थाओं में हो सकते हैं, अर्थात उनमें उच्च और निम्न दोनों ऊर्जाएँ हो सकती हैं। जब किसी परमाणु की ऊर्जा सबसे कम होती है, तो वह उसकी जमीनी अवस्था कहलाती है, परमाणु की किसी अन्य ऊर्जा अवस्था को उत्तेजित कहा जाता है।
एक परमाणु की विभिन्न ऊर्जा अवस्थाओं का अस्तित्व इस तथ्य के कारण है कि उसके इलेक्ट्रॉन कुछ निश्चित ऊर्जा स्तरों पर स्थित हो सकते हैं। जब एक इलेक्ट्रॉन एक उच्च स्तर से निचले स्तर पर जाता है, तो परमाणु ऊर्जा खो देता है, जो वह एक फोटॉन के रूप में आसपास के स्थान में विकिरण करता है - एक वाहक कणविद्युतचुम्बकीय तरंगें। इसके विपरीत, एक इलेक्ट्रॉन का निम्न से उच्च स्तर तक संक्रमण एक फोटॉन के अवशोषण के साथ होता है।
एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित करने के कई तरीके हैं, जिसमें ऊर्जा का हस्तांतरण शामिल है। यह बाहरी विद्युत चुम्बकीय विकिरण के परमाणु पर प्रभाव, और यांत्रिक या विद्युत माध्यमों द्वारा ऊर्जा के हस्तांतरण दोनों पर प्रभाव हो सकता है। इसके अलावा, परमाणु रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं और फिर छोड़ सकते हैं।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम
भौतिकी में विकिरण के उदाहरणों पर आगे बढ़ने से पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक परमाणु ऊर्जा के कुछ अंश उत्सर्जित करता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जिन अवस्थाओं में एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु में हो सकता है, वे मनमानी नहीं हैं, लेकिन कड़ाई से परिभाषित हैं। तदनुसार, इन राज्यों के बीच संक्रमण एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा के उत्सर्जन के साथ होता है।
परमाणु भौतिकी से यह ज्ञात होता है कि परमाणु में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के परिणामस्वरूप उत्पन्न फोटॉन में एक ऊर्जा होती है जो उनकी दोलन आवृत्ति के सीधे आनुपातिक होती है और तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है (एक फोटॉन एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है जिसे विशेषता है प्रसार गति, लंबाई और आवृत्ति द्वारा)। चूंकि किसी पदार्थ का परमाणु केवल ऊर्जा का एक निश्चित सेट उत्सर्जित कर सकता है, इसका मतलब है कि उत्सर्जित फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य भी विशिष्ट होती है। इन सभी लंबाई के समुच्चय को विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम कहा जाता है।
अगर किसी फोटान की तरंगदैर्घ्य390 एनएम और 750 एनएम के बीच स्थित है, तो वे दृश्य प्रकाश के बारे में बात करते हैं, क्योंकि एक व्यक्ति इसे अपनी आंखों से देख सकता है, यदि तरंग दैर्ध्य 390 एनएम से कम है, तो ऐसी विद्युत चुम्बकीय तरंगों में उच्च ऊर्जा होती है और उन्हें पराबैंगनी, एक्स-रे कहा जाता है या गामा विकिरण। 750 एनएम से अधिक लंबाई के लिए, एक छोटी फोटॉन ऊर्जा विशेषता है, उन्हें इन्फ्रारेड, सूक्ष्म- या रेडियो विकिरण कहा जाता है।
पिंडों का थर्मल विकिरण
कोई भी पिंड जिसमें निरपेक्ष शून्य के अलावा कुछ तापमान होता है, ऊर्जा विकीर्ण करता है, इस मामले में हम थर्मल या थर्मल विकिरण की बात करते हैं। इस मामले में, तापमान थर्मल विकिरण के विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम और शरीर द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा दोनों को निर्धारित करता है। तापमान जितना अधिक होता है, शरीर उतनी ही अधिक ऊर्जा आसपास के स्थान में विकीर्ण करता है, और उतना ही इसका विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम उच्च आवृत्ति वाले क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाता है। थर्मल विकिरण की प्रक्रियाओं का वर्णन स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन, प्लैंक और वीन के नियमों द्वारा किया गया है।
दैनिक जीवन में विकिरण के उदाहरण
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, बिल्कुल कोई भी शरीर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में ऊर्जा का विकिरण करता है, लेकिन इस प्रक्रिया को हमेशा नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है, क्योंकि हमारे आसपास के पिंडों का तापमान आमतौर पर बहुत कम होता है, इसलिए उनका स्पेक्ट्रम मानव क्षेत्र के लिए अदृश्य कम आवृत्ति में निहित है।
दृश्य सीमा में विकिरण का एक आकर्षक उदाहरण एक विद्युत तापदीप्त लैंप है। एक सर्पिल में गुजरते हुए, विद्युत प्रवाह टंगस्टन फिलामेंट को 3000 K तक गर्म करता है। इस तरह के उच्च तापमान के कारण फिलामेंट विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करता है, अधिकतमजो दृश्यमान स्पेक्ट्रम के दीर्घ-तरंग दैर्ध्य भाग में आते हैं।
घर में विकिरण का एक और उदाहरण माइक्रोवेव ओवन है, जो मानव आंखों के लिए अदृश्य माइक्रोवेव का उत्सर्जन करता है। इन तरंगों को पानी युक्त वस्तुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिससे उनकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है और परिणामस्वरूप उनका तापमान बढ़ जाता है।
आखिरकार, इन्फ्रारेड रेंज में रोजमर्रा की जिंदगी में विकिरण का एक उदाहरण रेडिएटर का रेडिएटर है। हम इसका विकिरण नहीं देखते हैं, लेकिन हम इसकी गर्मी महसूस करते हैं।
प्राकृतिक दीप्तिमान वस्तुएं
शायद प्रकृति में विकिरण का सबसे ज्वलंत उदाहरण हमारा तारा - सूर्य है। सूर्य की सतह पर तापमान लगभग 6000 K है, इसलिए इसका अधिकतम विकिरण 475 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर पड़ता है, अर्थात यह दृश्य स्पेक्ट्रम के भीतर होता है।
सूर्य अपने चारों ओर के ग्रहों और उनके उपग्रहों को गर्म करता है, जो चमकने लगते हैं। यहां परावर्तित प्रकाश और तापीय विकिरण के बीच अंतर करना आवश्यक है। तो, हमारी पृथ्वी को परावर्तित सूर्य के प्रकाश के कारण अंतरिक्ष से नीली गेंद के रूप में देखा जा सकता है। अगर हम ग्रह के थर्मल विकिरण के बारे में बात करते हैं, तो यह भी होता है, लेकिन माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम (लगभग 10 माइक्रोन) के क्षेत्र में स्थित है।
परावर्तित प्रकाश के अलावा, प्रकृति में विकिरण का एक और उदाहरण देना दिलचस्प है, जो कि क्रिकेट से जुड़ा है। उनके द्वारा उत्सर्जित दृश्य प्रकाश किसी भी तरह से थर्मल विकिरण से संबंधित नहीं है और यह वायुमंडलीय ऑक्सीजन और लूसिफ़ेरिन (कीट कोशिकाओं में निहित पदार्थ) के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया का परिणाम है। यह घटना हैबायोलुमिनेसेंस का नाम।
