আল্ট্রাভায়োলেট বিপর্যয়: 5টি আকর্ষণীয় তথ্য জানার জন্য

বিষয়বস্তু: অতিবেগুনি বিপর্যয়

একটি অতিবেগুনী বিপর্যয় কি?

অতিবেগুনী বিপর্যয়, এই নামেও পরিচিত Rayleigh-জিন্স বিপর্যয় এর পরিসংখ্যানগত ডেরিভেশন থেকে বিচ্যুতি বোঝায় Rayleigh-জিন্স সংক্ষিপ্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য আইন. Rayleigh-Jeans আইন অনুসারে, তাপীয় ভারসাম্যের একটি ব্ল্যাকবডি সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে বিকিরণ করবে এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য হ্রাসের সাথে সাথে আরও শক্তি নির্গত করবে। অন্য কথায়, এটি বলে যে ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে ব্ল্যাকবডি একটি নির্বিচারে প্রচুর পরিমাণে শক্তি বিকিরণ করতে শুরু করে। যাইহোক, এই প্যাটার্ন শারীরিকভাবে দেখা যায় না। পূর্বাভাসিত শক্তি বিকিরণ পরিমাণ এবং প্রাপ্ত শক্তি বিকিরণের পরিমাণের মধ্যে ত্রুটি ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অনেক বেশি স্পষ্ট। তাই একে আল্ট্রাভায়োলেট বিপর্যয় বলা হয়।

অতিবেগুনী আলো কি?

অতিবেগুনি রশ্মি হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন যার ফ্রিকোয়েন্সিn 8 × 10 এর মধ্যে14 এবং 3 × 1016 Hz পরিসীমা এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য 0.4 x 10 এর মধ্যে-6 - 10-8 মিটার, তাই আল্ট্রা ভায়োলেট আলো মানুষের দৃষ্টিশক্তির দৃশ্যমান পরিসরে পড়ছে না। অতিবেগুনী বিপর্যয় এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে বিশিষ্ট। আল্ট্রা ভায়োলেট রশ্মি ম্যাক্রোব্যাকটেরিয়া নষ্ট করতে, চিকিৎসা সরঞ্জাম জীবাণুমুক্ত করতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা হয়, যদিও আল্ট্রা ভায়োলেট রশ্মির অত্যধিক এক্সপোজার মানুষের পক্ষে ভাল নাও হতে পারে এবং বিভিন্ন ত্বকের সংক্রমণ ঘটাতে পারে। আল্ট্রাভায়োলেট (ইউভি) সেন্সর বা ডিটেক্টরগুলি ইগনিশনের সময় নির্গত ইউভি বিকিরণ সংবেদন করার জন্য ব্যবহৃত হয়। UV শিখা সেন্সর 3-4 মিলিসেকেন্ডের সময়সীমার মধ্যে আগুন এবং বিস্ফোরণ সনাক্ত করতে সক্ষম।

ব্ল্যাকবডি কি?

1860 সালে, গুস্তাভ কিরচফ ব্ল্যাকবডির প্রথম ধারণা দেন। তিনি বলেছেন যে

.. অনুমান যে দেহগুলিকে কল্পনা করা যেতে পারে যা, অসীম ছোট পুরুত্বের জন্য, সমস্ত আপতিত রশ্মিকে সম্পূর্ণরূপে শোষণ করে এবং কোনটি প্রতিফলিত বা প্রেরণ করে না। আমি এই ধরনের মৃতদেহ বলব পুরোপুরি কালো, অথবা, আরো সংক্ষেপে, কালো শরীর

"আলো এবং তাপের জন্য বিভিন্ন দেহের বিকিরণ এবং শোষণ শক্তির মধ্যে সম্পর্কের উপর"

একটি ব্ল্যাকবডি এমন একটি উপাদান যা প্রতিটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা কম্পাঙ্কের আলো শোষণ এবং নির্গত করতে সক্ষম, যেমন (e = a = 1)। প্রকৃতিতে, 100% ব্ল্যাকবডি পাওয়া যায় না। কার্বন ব্ল্যাক নামে পরিচিত একটি উপাদান পৃথিবীর প্রকৃত ব্ল্যাকবডির সবচেয়ে কাছের। সূর্য মহাবিশ্বের অন্যতম প্রধান কালো বস্তু এবং সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো নির্গত করে। যখন একটি ব্ল্যাকবডি তাপীয় ভারসাম্যে থাকে তখন এটি ব্ল্যাকবডি বিকিরণ নির্গত করে। ব্ল্যাকবডি বিকিরণ বলতে আলোর প্রতিটি সম্ভাব্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একটি ব্ল্যাকবডি দ্বারা নির্গত বিকিরণকে বোঝায়। এটি ক্যাভিটি রেডিয়েশন নামেও পরিচিত।

Rayleigh-জিন্স আইনের বিবৃতি

Tতিনি ব্রিটিশ পদার্থবিদ লর্ড রেইলে এবং স্যার জেমস জিন্স শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা এবং একাধিক অভিজ্ঞতামূলক কারণের ভিত্তিতে একটি ব্ল্যাকবডির বর্ণালী নির্গমন পরিমাপ করেছে, যা বলা যেতে পারে।

"এ একটি কালো শরীর তাপীয় ভারসাম্য সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে বিকিরণ নির্গত করবে। রেঞ্জ এবং ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে। বিকিরণ বৃদ্ধির নির্গমন শক্তি বৃদ্ধি”।

~ লর্ড রেইলে এবং স্যার জেমস জিন্স

Rayleigh-জিন্স আইনের গাণিতিক সমীকরণ হল

4
এখানে, u(u) হল দীপ্তিমান শক্তি ঘনত্ব, u কম্পাঙ্ক, T হল কেলভিনের তাপমাত্রা, c আলোর গতি, K বোল্টজম্যান ধ্রুবক। (আল্ট্রাভায়োলেট ক্যাটাট্রফি)

উপরে দেখানো অভিব্যক্তি অনুসারে, তেজস্ক্রিয় শক্তির ঘনত্ব সরাসরি কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক, অর্থাৎ ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য শূন্যের দিকে ঝোঁক হিসাবে তেজস্ক্রিয় শক্তিও অসীমের দিকে অপসারণ বাড়াতে হবে। এই আইনটি পদার্থবিদ্যার ধ্রুপদী তত্ত্বে একটি বড় ত্রুটি প্রদর্শন করেছে।

Rayleigh-জিন্স আইন নিয়ে সমস্যা

সমস্ত হারমোনিক অসিলেটর মোড বা ব্ল্যাকবডি সিস্টেমের স্বাধীনতার ডিগ্রীগুলির ভারসাম্যের মধ্যে KT এর সমান গড় শক্তি থাকা উচিত সমবিভাজন উপপাদ্য শাস্ত্রীয় পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যার। Rayleigh-Jeans আইন অনুসারে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য শূন্যের দিকে ঝোঁক থাকায় তেজস্ক্রিয় শক্তি অসীমের দিকে চলে যায়। এর মানে একটি নির্দিষ্ট উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে বিকিরিত শক্তি সীমাহীন। এটি স্পষ্টভাবে পদার্থবিজ্ঞানের নিয়মগুলি লঙ্ঘন করে যা বলে যে একটি বস্তু কখনই অসীম পরিমাণ শক্তি বা শক্তির অধিকারী হতে পারে না, যেমনটি অ্যালবার্ট আইনস্টাইন প্রমাণ করেছেন।

অধিকন্তু, শারীরিকভাবে পরিমাপ করার সময় প্রাপ্ত শক্তির মানগুলি পূর্বাভাসিত মানগুলির থেকে অনেক আলাদা ছিল। পূর্বাভাসিত শক্তি বিকিরণের পরিমাণ এবং প্রাপ্ত শক্তি বিকিরণের পরিমাণের মধ্যে ত্রুটি ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে অনেক বেশি উচ্চারিত হয় যা অতিবেগুনী বিপর্যয়ের দিকে পরিচালিত করে।

আল্ট্রাভায়োলেট বিপর্যয়
কালো বক্ররেখা রেলে-জিন্স আইন দ্বারা পূর্বাভাসিত মানগুলিকে নির্দেশ করে, এখানে, নীল, সবুজ এবং লাল বক্ররেখাগুলি বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্ল্যাঙ্কের আইন দ্বারা পরিমাপ করা মানগুলিকে নির্দেশ করে৷ ছবির উৎস: ডার্থ কুলেকালো দেহ, পাবলিক ডোমেন হিসাবে চিহ্নিত, আরো বিস্তারিত উইকিমিডিয়া কমন্স (আল্ট্রাভায়োলেট বিপর্যয়।

এটি Rayleigh-Jeans আইনের একটি বিশাল অপূর্ণতা ছিল। অতিবেগুনী বিপর্যয়ের এই সমস্যাটি পরবর্তীতে ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক এবং অ্যালবার্ট আইনস্টাইন যথাক্রমে প্ল্যাঙ্কের সূত্র এবং আইনস্টাইনের সমীকরণ তৈরি করে সমাধান করেছিলেন।

প্ল্যাঙ্কের আইনের বিবৃতি

1900-এর দশকে, ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের উপর ব্যাপকভাবে কাজ করেছিলেন এবং শতাব্দীর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ এবং বিতর্কিত আইন প্রণয়ন করেছিলেন। তার মতে, বিকিরণ শক্তি কোয়ান্টা নামক ক্ষুদ্র বিচ্ছিন্ন প্যাকেটে এসেছিল যা বিকিরণের কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক। তার বক্তব্য ছিল:

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের শক্তি অবিভাজ্য প্যাকেটের মধ্যে সীমাবদ্ধ ('কোয়ান্টা' নামে পরিচিত), প্রতিটি প্যাকেটের একটিতে প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবকের গুণফল এবং বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সির মতো শক্তি রয়েছে।

~ সর্বোচ্চ প্লাংক

প্ল্যাঙ্কের তীব্রতার বর্ণালী বন্টন ফাংশনের সূত্রের গাণিতিক সমীকরণ

6
h হল প্লাঙ্কের ধ্রুবক, u ফ্রিকোয়েন্সি হয়, c আলোর গতি, λ হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য।

এটি জনপ্রিয় বিজ্ঞানী আইনস্টাইন (1905 সালে) এবং সত্যেন্দ্র নাথ বোস (1924 সালে) দ্বারা অনুমানকৃত বর্ণালী বন্টন ফাংশনগুলির সঠিক ফর্ম তৈরির দিকে পরিচালিত করে (নিচে ফর্মুলেশনগুলি দেখানো হয়েছে)। এই বন্টন ফ্যাক্টর সম্পূর্ণরূপে ফ্রিকোয়েন্সি অনুপাতে নির্ভর করে না। সূচকীয় ফ্যাক্টরের সাথে বিপরীত সমানুপাতিকতা ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা দীর্ঘ ফ্রিকোয়েন্সিতে প্রাপ্ত শক্তির মানগুলিকে সীমিত করতে অবদান রাখে। এই সমীকরণটি আসলে অতিবেগুনী বিপর্যয় দূর করে একটি প্রদত্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিকিরণ শক্তির পরীক্ষামূলকভাবে প্রাপ্ত মানগুলির পূর্বাভাস দিতে পারে।

5
এখানে, u(u) হল দীপ্তিমান শক্তি ঘনত্ব, u কম্পাঙ্ক, T হল কেলভিনের তাপমাত্রা, c আলোর গতি, K বোল্টজম্যান ধ্রুবক, h প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক।

প্ল্যাঙ্কের সূত্র আইনস্টাইনের ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাবের পিছনে তত্ত্বের প্রণয়নের দিকেও নেতৃত্ব দেয়। একটি নিম্ন শক্তির অবস্থায় উপস্থিত একটি ইলেক্ট্রন উচ্চ শক্তির অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য আলোর (ফোটন) আকারে বাহ্যিক শক্তি শোষণ করে এবং তখনই ঘটে যখন ফোটনে উপস্থিত শক্তি দুটি স্তরের মধ্যে শক্তির পার্থক্যের সাথে অভিন্ন হয়। .

আলো সম্পর্কে আরও জানতে এখানে যান

এছাড়াও পড়ুন:

মতামত দিন