विकिरण: परिभाषा, प्रकार और उदाहरण

परमाणु दुर्घटनाओं से विकिरण का बुरा प्रभाव पड़ सकता है, लेकिन "विकिरण" शब्द वास्तव में घटनाओं की एक बड़ी श्रृंखला को समाहित करता है। विकिरण हर जगह है, और बड़ी संख्या में रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक उपकरण इस पर निर्भर हैं। सूर्य से विकिरण के बिना, पृथ्वी पर जीवन बहुत अलग दिखाई देगा, यदि यह अस्तित्व में है।

विकिरण की मूल परिभाषा बस है ऊर्जा का उत्सर्जनफोटॉन या अन्य उप-परमाणु कणों के रूप में। विकिरण खतरनाक है या नहीं यह इस बात पर निर्भर करता है कि उन कणों में कितनी ऊर्जा है। विकिरण के प्रकार शामिल कणों के प्रकार और उनकी ऊर्जाओं से भिन्न होते हैं।

विद्युतचुंबकीय विकिरण तरंगों के रूप में उत्सर्जित ऊर्जा है जिसे विद्युतचुंबकीय तरंगें या प्रकाश कहा जाता है। क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, प्रकाश एक कण और एक तरंग दोनों है। जब इसे एक कण के रूप में माना जा रहा है, तो इसे फोटॉन कहा जाता है। जब इसे तरंग के रूप में माना जाता है, तो इसे विद्युत चुम्बकीय तरंग या प्रकाश तरंग कहा जाता है।

प्रकाश को उसकी तरंग दैर्ध्य के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जो उसकी ऊर्जा के व्युत्क्रमानुपाती होता है: लंबी तरंग दैर्ध्य प्रकाश में लघु तरंग दैर्ध्य प्रकाश की तुलना में कम ऊर्जा होती है। इसके तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रम को आमतौर पर विभाजित किया जाता है: रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे और गामा किरणें। जब प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में उत्सर्जित होता है, तो इस विकिरण को भी इन श्रेणियों द्वारा वर्गीकृत किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जो, फिर से जोर देने के लिए, बस है रोशनी) ब्रह्मांड में और यहाँ पृथ्वी पर सर्वव्यापी है। लाइटबल्ब दृश्य प्रकाश विकीर्ण करते हैं; माइक्रोवेव माइक्रोवेव विकिरण करते हैं। एक रिमोट कंट्रोल एक टेलीविजन को सिग्नल भेजने के लिए अवरक्त विकिरण करता है। इस प्रकार के विकिरण कम ऊर्जा वाले होते हैं और आम तौर पर उस मात्रा में हानिकारक नहीं होते हैं जो आम तौर पर मनुष्यों के संपर्क में आते हैं।

दृश्य प्रकाश की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य वाले स्पेक्ट्रम का हिस्सा मानव ऊतक को नुकसान पहुंचा सकता है। स्पेक्ट्रम पर दृश्यमान प्रकाश के ठीक बगल में पराबैंगनी प्रकाश, सनबर्न और त्वचा कैंसर का कारण बन सकता है।

एक्स-रे और गामा किरणों के अलावा, पराबैंगनी स्पेक्ट्रम के उच्च-ऊर्जा छोर से विकिरण को जाना जाता है आयनकारी विकिरण के रूप में: यह इतना ऊर्जावान है कि परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को बंद करने में सक्षम है, परमाणुओं को आयन आयनकारी विकिरण डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है और कई स्वास्थ्य समस्याओं का कारण बन सकता है।

सितारों, सुपरनोवा और ब्लैक होल जेट से विकिरण खगोलविदों को उन्हें देखने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, गामा किरण फटना, बहुत ऊर्जावान विस्फोट हैं जो ब्रह्मांड में होने वाली सबसे तेज विकिरण घटनाएं हैं। दूर के सूरज से पता चला विकिरण खगोलविदों को उनकी उम्र, आकार और प्रकार का पता लगाने की अनुमति देता है।

जगह भी भरी हुई है ब्रह्मांडीय किरणों: तेजी से बढ़ने वाले प्रोटॉन और परमाणु नाभिक जो ब्रह्मांड के माध्यम से लगभग प्रकाश की गति से ज़िप करते हैं जो कि फोटॉन की तुलना में बहुत अधिक भारी होते हैं। उनके द्रव्यमान और गति के कारण, उनके पास अविश्वसनीय रूप से उच्च मात्रा में ऊर्जा है।

पृथ्वी पर कॉस्मिक किरणों से उत्पन्न खतरा नगण्य है। इन कणों की ऊर्जा ज्यादातर वातावरण में रासायनिक बंधनों को तोड़ने में खर्च होती है। हालांकि, अंतरिक्ष में मनुष्यों के लिए ब्रह्मांडीय किरणें एक प्रमुख विचार हैं।

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन सहित निम्न-पृथ्वी की कक्षा में यात्राएं अभी भी कई कारकों द्वारा ब्रह्मांडीय किरणों से सुरक्षित हैं। हालांकि, कम-पृथ्वी की कक्षा से परे किसी भी लंबी अवधि के क्रू मिशन, उदाहरण के लिए, या एक विस्तारित मिशन के लिए चंद्रमा के लिए, को कम करना पड़ता है स्वास्थ्य के लिए खतरा अपने अंतरिक्ष यात्रियों के लिए ब्रह्मांडीय किरणों की।

यूरेनियम या रेडॉन जैसे रेडियोधर्मी पदार्थ या रेडियोधर्मी सामग्री के नाभिक अस्थिर होते हैं। स्थिर करने के लिए, नाभिक परमाणु प्रतिक्रियाओं से गुजरेंगे, जिसमें अनायास टूटना, ऊर्जा को छोड़ना शामिल है। यह ऊर्जा कणों के रूप में उत्सर्जित होती है। पदार्थ के क्षय होने पर उत्सर्जित होने वाले कण यह निर्धारित करते हैं कि यह किस प्रकार का क्षय है। परमाणु क्षय से तीन मुख्य प्रकार के विकिरण होते हैं: अल्फा विकिरण, बीटा विकिरण और गामा विकिरण।

गामा विकिरण सबसे सरल है, क्योंकि यह स्पेक्ट्रम के गामा भाग में तरंग दैर्ध्य के साथ रेडियोधर्मी परमाणु से उत्सर्जित एक उच्च-ऊर्जा फोटॉन है।

बीटा विकिरण एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में रूपांतरण है, जो एक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन द्वारा सुगम होता है। यह प्रक्रिया एक पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन करके रिवर्स में भी हो सकती है (एक न्यूट्रॉन को एक प्रोटॉन में बदलना), जो एक इलेक्ट्रॉन का सकारात्मक चार्ज एंटीमैटर समकक्ष है। अन्य नाम होने के बावजूद इन कणों को बीटा कण कहा जाता है।

अल्फा विकिरण एक "अल्फा कण" का उत्सर्जन है, जो दो न्यूट्रॉन और दो प्रोटॉन से बना है। यह भी एक मानक हीलियम नाभिक है। इस क्षय के बाद, मूल परमाणु की परमाणु संख्या में 2 की कमी आई, इसकी मौलिक पहचान बदल गई, और इसके परमाणु भार में 4 की कमी आई। सभी तीन प्रकार के क्षय विकिरण हैं आयनीकृत.

रेडियोधर्मी क्षय के कई उपयोग हैं, जिनमें विकिरण चिकित्सा, रेडियोकार्बन डेटिंग आदि शामिल हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण के माध्यम से ऊष्मा ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जा सकता है। इस प्रकार सूर्य से अंतरिक्ष के निर्वात के माध्यम से ऊष्मा पृथ्वी तक पहुँचती है।

किसी वस्तु का रंग प्रभावित करता है कि वह कितनी अच्छी तरह गर्मी को अवशोषित कर सकता है। सफेद सबसे अधिक तरंग दैर्ध्य को दर्शाता है, जबकि काला अवशोषित करता है। चांदी और चमकदार वस्तुएं भी प्रतिबिंबित करती हैं। जितनी अधिक परावर्तक वस्तु होती है, उतनी ही कम विकिरण ऊर्जा वह अवशोषित करेगी, और विकिरण के संपर्क में आने पर वह उतनी ही कम गर्म होगी। यही कारण है कि काली वस्तुएं सफेद वस्तुओं की तुलना में धूप में अधिक गर्म हो जाती हैं।

अच्छे प्रकाश अवशोषक, जैसे कि काली वस्तुएं, भी अच्छे उत्सर्जक होते हैं जब वे अपने परिवेश की तुलना में गर्म होते हैं।

यदि विकिरण एक पारदर्शी या अर्ध-पारदर्शी सामग्री से एक संलग्न क्षेत्र में गुजरता है, तो यह अवशोषित हो सकता है और विभिन्न तरंग दैर्ध्य में फिर से उत्सर्जित हो सकता है।

इसलिए आपकी कार धूप में इतनी गर्म हो जाती है, भले ही वह बाहर 70 ही क्यों न हो; आपकी कार के अंदर की सतहें सूर्य से विकिरण को अवशोषित करती हैं, लेकिन इसे तरंग दैर्ध्य पर गर्मी के रूप में पुन: उत्सर्जित करती हैं जो खिड़की के शीशे में घुसने के लिए बहुत लंबी हैं। तो, इसके बजाय, गर्मी ऊर्जा कार के भीतर फंसी रहती है।

ऐसा पृथ्वी के वायुमंडल के साथ भी होता है। सूर्य-गर्म पृथ्वी और महासागर मूल रूप से सूर्य के प्रकाश की तुलना में अलग-अलग तरंग दैर्ध्य पर कुछ अवशोषित ऊष्मा का पुन: उत्सर्जन करेंगे। इससे वायुमंडल के माध्यम से गर्मी का वापस आना असंभव हो जाएगा, जिससे यह पृथ्वी के करीब फंस जाएगा।

एक ब्लैकबॉडी है a सैद्धांतिकआदर्श वस्तु जो प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करती है और प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन करती है। हालांकि, यह अलग-अलग तीव्रता के अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उत्सर्जन करता है।

प्रकाश की तीव्रता, या प्रवाह, को ब्लैक बॉडी से उत्सर्जित होने वाले प्रति यूनिट क्षेत्र में फोटॉनों की संख्या के रूप में वर्णित किया जा सकता है। एक ब्लैकबॉडी स्पेक्ट्रम, x-अक्ष पर तरंग दैर्ध्य और y-अक्ष पर प्रवाह के साथ, हमेशा एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर एक चोटी दिखाएगा; ऊर्जा के किसी भी अन्य मूल्य की तुलना में इस ऊर्जा के साथ अधिक फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

यह शिखर विएन के विस्थापन नियम के अनुसार ब्लैकबॉडी के तापमान के आधार पर बदलता है: ब्लैकबॉडी का तापमान बढ़ने पर चोटी तरंग दैर्ध्य में रैखिक रूप से घट जाएगी।

इस संबंध को जानने के बाद, खगोलविद अक्सर सितारों को पूर्ण ब्लैकबॉडी के रूप में मॉडल करते हैं। हालांकि यह एक अनुमान है, यह उन्हें तारे के तापमान के लिए एक अच्छा अनुमान देता है, जो उन्हें बता सकता है कि यह अपने जीवन चक्र में कहां है।

एक अन्य महत्वपूर्ण ब्लैकबॉडी संबंध स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन लॉ है, जो कहता है कि एक ब्लैकबॉडी द्वारा विकीर्ण की गई कुल ऊर्जा उसके तापमान के लिए चौथी शक्ति के लिए आनुपातिक है: ई ∝ टी⁴.