what is electromagnetic radiation in chemistry 24 useful

what is electromagnetic radiation in chemistry|यह आर्टिकल B.Sc. I Year NEP20 Analytical Chemistry(Major-II/Minor/Open Elective Chemistry की Unit-6 का हैं |यह बहुत ही इम्पोर्टेन्ट आर्टिकल हैं |

what is electromagnetic radiation in chemistry 24 useful

Learning Objectives:

• विद्युत चुम्बकीय विकिरण के मूलभूत गुणों को समझें पाएंगे ।
• विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न घटकों की पहचान करें पाएंगे ।
• विद्युत चुम्बकीय तरंगों में तरंग दैर्ध्य, आवृत्ति और ऊर्जा के बीच संबंध को पहचान पाएंगे ।
• संचार, चिकित्सा और खगोल विज्ञान जैसे विभिन्न क्षेत्रों में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अनुप्रयोगों का अन्वेषण कर सकते हैं ।
• अवशोषण, संचरण और परावर्तन सहित पदार्थ के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की अंतःक्रिया का वर्णन करेंगे ।
• विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के भीतर रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणों जैसे वर्णक्रमीय श्रेणियों के महत्व का विश्लेषण कर पाएंगे ।
• विद्युत चुम्बकीय विकिरण का पता लगाने और उसमें हेरफेर करने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकी प्रगति और उपकरणों का मूल्यांकन कर पाएंगे ।
• संभावित खतरों और सुरक्षा उपायों सहित जीवित जीवों और पर्यावरण पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रभाव पर चर्चा कर पाएंगे ।
• खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान के अध्ययन में विद्युत चुम्बकीय विकिरण की भूमिका की जांच करें, जिसमें आकाशीय पिंडों के अवलोकन और ब्रह्मांड की संरचना और विकास को समझने में इसका उपयोग शामिल है।
• वास्तविक दुनिया की समस्याओं को हल करने और विभिन्न वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्रों में नवाचार करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण के ज्ञान को लागू कर पाएंगे ।

Introduction:

विद्युत चुम्बकीय विकिरण ऊर्जा का एक रूप है जो तरंगों के रूप में अंतरिक्ष में फैलता है। इसमें तरंग दैर्ध्य का एक व्यापक स्पेक्ट्रम शामिल है, जिसमें बेहद लंबी रेडियो तरंगों से लेकर बेहद छोटी गामा किरणें शामिल हैं। इस विकिरण की विशेषता इसकी दोहरी प्रकृति है, जो तरंग-जैसी और कण-जैसी दोनों गुणों को प्रदर्शित करता है।

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम को कई वर्णक्रमीय श्रेणियों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक तरंग दैर्ध्य और आवृत्तियों की एक विशिष्ट श्रेणी के अनुरूप है। इन वर्णक्रमीय श्रेणियों में रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणें शामिल हैं। प्रत्येक श्रेणी में विभिन्न वैज्ञानिक, औद्योगिक और तकनीकी क्षेत्रों में अद्वितीय गुण और अनुप्रयोग हैं। भौतिकी, खगोल विज्ञान, दूरसंचार, चिकित्सा और पर्यावरण विज्ञान जैसे क्षेत्रों में विद्युत चुम्बकीय विकिरण और इसकी वर्णक्रमीय सीमाओं को समझना आवश्यक है। यह हमें प्रकाश के व्यवहार को समझने, पदार्थ के साथ बातचीत का विश्लेषण करने, उन्नत प्रौद्योगिकियों को विकसित करने और ब्रह्मांड के रहस्यों का पता लगाने में सक्षम बनाता है। इस परिचय में, हम विद्युत चुम्बकीय विकिरण की मूलभूत अवधारणाओं और अनुसंधान, नवाचार और अन्वेषण के लिए इसकी विशाल क्षमता को अनलॉक करने में वर्णक्रमीय श्रेणियों के महत्व पर प्रकाश डालेंगे।

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Characteristics of Electromagnetic Rays

• Wave length/ तरंगदैर्घ्य
• Wave Number/ तरंग संख्या
• Frequency आवृत्ति
• Velocity/ वेग

Wave length/ तरंगदैर्घ्य

तरंग दैर्ध्य एक तरंग पर क्रमिक शिखरों, गर्तों या किसी समकक्ष बिंदु के बीच की दूरी है। इसे आमतौर पर प्रतीक λ (लैम्ब्डा) द्वारा दर्शाया जाता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संदर्भ में, तरंग दैर्ध्य विद्युत चुम्बकीय तरंग की दो लगातार चोटियों या गर्तों के बीच की दूरी को संदर्भित करता है।

तरंग दैर्ध्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण के गुणों को परिभाषित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। लंबी तरंग दैर्ध्य कम आवृत्तियों और कम ऊर्जा के अनुरूप होती है, जबकि छोटी तरंग दैर्ध्य उच्च आवृत्तियों और उच्च ऊर्जा के अनुरूप होती है। तरंग दैर्ध्य, आवृत्ति और ऊर्जा के बीच यह संबंध समीकरण द्वारा वर्णित है:c=λ×fwhere:

• c निर्वात में प्रकाश की गति है (लगभग)। approximately 00×10⁸ meters per second),
• λ तरंग की तरंग दैर्ध्य है,

ʋ तरंग की आवृत्ति है।

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Wave Number/ तरंग संख्या

तरंग संख्या, जिसे प्रतीक ʋ̅ द्वारा दर्शाया जाता है, एक शब्द है जिसका उपयोग भौतिकी और रसायन विज्ञान में तरंग की स्थानिक आवृत्ति का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इसे तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया गया है (ʋ̅=1/λ)where λ=wavelength तरंग संख्या का उपयोग आमतौर पर स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे क्षेत्रों में किया जाता है, जहां यह पदार्थ के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की बातचीत का विश्लेषण करने में विशेष रूप से उपयोगी होता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी में, तरंग संख्या अक्सर पारस्परिक सेंटीमीटर(cm−1)की इकाइयों में व्यक्त की जाती है।

तरंग संख्या की अवधारणा आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी के अध्ययन में विशेष रूप से प्रमुख है, जहां यह अणुओं के ऊर्जा स्तर और संक्रमण का वर्णन करने का एक सुविधाजनक तरीका प्रदान करती है। इस संदर्भ में, तरंग संख्या एक अणु की दो क्वांटम अवस्थाओं के बीच ऊर्जा के अंतर के समानुपाती होती है, जिससे वैज्ञानिकों को उनके वर्णक्रमीय हस्ताक्षरों के आधार पर आणविक प्रजातियों की पहचान करने और उन्हें चिह्नित करने की अनुमति मिलती है। तरंग संख्या का उपयोग भौतिकी की अन्य शाखाओं, जैसे ठोस-अवस्था भौतिकी और क्वांटम यांत्रिकी में भी किया जाता है, जहां यह सामग्री और क्वांटम प्रणालियों में तरंगों के व्यवहार का वर्णन करने में मदद करता है।

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Frequency आवृत्ति

आवृत्ति एक तरंग की एक मौलिक विशेषता है और समय की प्रति इकाई होने वाले दोलन के पूर्ण चक्रों की संख्या को संदर्भित करती है। इसे आम तौर पर हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) में मापा जाता है, जहां एक हर्ट्ज़ प्रति सेकंड एक चक्र के बराबर होता है।

आवृत्ति का सीधा संबंध तरंग की ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य से होता है। उच्च आवृत्तियाँ छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च ऊर्जा के अनुरूप होती हैं, जबकि कम आवृत्तियाँ लंबी तरंग दैर्ध्य और कम ऊर्जा के अनुरूप होती हैं।

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Velocity/ वेग

तरंग दैर्ध्य एवं आवृत्ति का गुणनफल तरंग वेग कहलाता हैं| इसेƲ द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। इसकी इकाई सेंटीमीटर साइकिल सेकंड^-1 (cms^-1)या मीटर साइᳰकल सेकंड^–1 (ms^-1)होती है । तरंग दैर्ध्य x आवृत्ति = वेग (Ʋ) λxʋ=Ʋ

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Particle Nature of Electromagnetic Radiations

विद्युत चुम्बकीय विकिरण की कण प्रकृति इस समझ को संदर्भित करती है| क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, प्रकाश जैसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण को न केवल निरंतर तरंगों के रूप में वर्णित किया जा सकता है, बल्कि ऊर्जा के अलग-अलग पैकेट जिन्हें फोटॉन कहा जाता है, के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है। प्रत्येक फोटॉन अपनी आवृत्ति द्वारा निर्धारित एक विशिष्ट मात्रा में ऊर्जा वहन करता है| E=h ʋ ʋ=c x ʋ̅ E=hc ʋ̅ ʋ̅= c/ λ E=hc/ λ ऊर्जा और आवृत्ति के बीच यह संबंध बताता है कि उच्च आवृत्तियों (और छोटी तरंग दैर्ध्य) वाले फोटॉन कम आवृत्तियों (और लंबी तरंग दैर्ध्य) वाले फोटॉन की तुलना में अधिक ऊर्जा ले जाते हैं।

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विद्युत चुम्बकीय विकिरण की कण प्रकृति फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव जैसी घटनाओं में स्पष्ट होती है, जहां भौतिक सतह से टकराने वाले फोटॉन इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल सकते हैं, और कॉम्पटन प्रभाव में, जहां फोटॉन इलेक्ट्रॉनों को बिखेर देते हैं और ऊर्जा और गति में परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं।

Spectral Range

वर्णक्रमीय श्रेणी विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न खंडों को संदर्भित करती है, जिनमें से प्रत्येक की विशेषता विशिष्ट तरंग दैर्ध्य या आवृत्तियों से होती है। इन खंडों में शामिल हैं:

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रेडियो तरंगें: मिलीमीटर से किलोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ संचार और प्रसारण के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोवेव: मिलीमीटर से मीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ रडार, माइक्रोवेव ओवन और दूरसंचार में उपयोग किया जाता है। इन्फ्रारेड: थर्मल इमेजिंग और रिमोट सेंसिंग में उपयोग किया जाता है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 700 नैनोमीटर से 1 मिलीमीटर तक होती है। दृश्यमान प्रकाश: मानव आँख के लिए दृश्यमान, 400 से 700 नैनोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ। पराबैंगनी: 10 से 400 नैनोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ, नसबंदी और खगोल विज्ञान में उपयोग किया जाता है। एक्स-रे: 0.01 से 10 नैनोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ चिकित्सा इमेजिंग और सुरक्षा स्क्रीनिंग में उपयोग किया जाता है। गामा किरणें: चिकित्सा इमेजिंग और खगोल विज्ञान में उपयोग की जाती हैं, जिनकी तरंग दैर्ध्य 0.01 नैनोमीटर से कम होती है। इन वर्णक्रमीय श्रेणियों को समझना विभिन्न वैज्ञानिक, औद्योगिक और तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है, जो विभिन्न क्षेत्रों में प्रौद्योगिकियों के विकास का मार्गदर्शन करते हैं।

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विभिन्न वैज्ञानिक, औद्योगिक और तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण की वर्णक्रमीय सीमा को समझना महत्वपूर्ण है। प्रत्येक वर्णक्रमीय श्रेणी में अद्वितीय गुण और अनुप्रयोग होते हैं, और इन श्रेणियों का ज्ञान विभिन्न क्षेत्रों में प्रौद्योगिकियों के डिजाइन और कार्यान्वयन की सुविधा प्रदान करता है।

Radio Frequency Region of Spectrum

रेडियो फ़्रीक्वेंसी (RF) क्षेत्र लंबी तरंग दैर्ध्य और कम आवृत्तियों के साथ 3 किलोहर्ट्ज़ (kHz) से 300 गीगाहर्ट्ज़ (GHz) तक तरंग दैर्ध्य को कवर करता है। आरएफ तरंगों का उपयोग रेडियो और टेलीविजन प्रसारण, वाई-फाई, सेलुलर संचार, उपग्रह संचार और रडार सिस्टम में किया जाता है। आरएफ स्पेक्ट्रम के भीतर विभिन्न बैंडों में विशिष्ट अनुप्रयोग होते हैं, जैसे नेविगेशन के लिए वीएलएफ, एएम रेडियो के लिए एलएफ, और एफएम रेडियो और टेलीविजन के लिए वीएचएफ। आधुनिक दूरसंचार के लिए आरएफ तकनीक महत्वपूर्ण है, जो विभिन्न उपकरणों और अनुप्रयोगों में वायरलेस कनेक्टिविटी को सक्षम बनाती है।

Microwave Region of Spectrum

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का माइक्रोवेव क्षेत्र 1 मिलीमीटर से 1 मीटर तक तरंग दैर्ध्य और 1 से 300 गीगाहर्ट्ज़ तक आवृत्तियों तक फैला हुआ है। रेडियो तरंगों और अवरक्त विकिरण के बीच स्थित, माइक्रोवेव का दूरसंचार, रडार सिस्टम, माइक्रोवेव ओवन, वायरलेस नेटवर्किंग, रिमोट सेंसिंग, मेडिकल इमेजिंग और औद्योगिक प्रक्रियाओं में व्यापक उपयोग होता है। वे तेजी से डेटा ट्रांसफर, ऑब्जेक्ट डिटेक्शन, कुशल हीटिंग, वायरलेस इंटरनेट एक्सेस, पर्यावरण निगरानी, चिकित्सा निदान और सटीक सामग्री प्रसंस्करण को सक्षम करते हैं, जो विभिन्न तकनीकी अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।

Infrared Region of Spectrum

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र में दृश्य प्रकाश और माइक्रोवेव विकिरण के बीच तरंग दैर्ध्य शामिल हैं। इसमें निकट-अवरक्त (एनआईआर), मध्य-अवरक्त (एमआईआर), और दूर-अवरक्त (एफआईआर) उपक्षेत्र शामिल हैं। इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग थर्मल इमेजिंग, रिमोट सेंसिंग, स्पेक्ट्रोस्कोपी और संचार में किया जाता है। यह रात्रि दृष्टि, पर्यावरण निगरानी और सामग्री विश्लेषण जैसे अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

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Summery

विद्युतचुम्बकीय विकिरण आवेशित कणों द्वारा अंतरिक्ष में घूमते समय उत्सर्जित ऊर्जा को संदर्भित करता है। यह तरंगों का रूप लेता है और आवृत्तियों और तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला को शामिल करता है, जिसे सामूहिक रूप से विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के रूप में जाना जाता है। इस स्पेक्ट्रम में विभिन्न प्रकार के विकिरण शामिल हैं, जैसे रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणें, प्रत्येक के अपने अद्वितीय गुण और अनुप्रयोग हैं। विद्युतचुंबकीय विकिरण संचार और प्रौद्योगिकी से लेकर चिकित्सा और खगोल विज्ञान तक आधुनिक जीवन के कई पहलुओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका उपयोग दूरसंचार में वायरलेस संचार के लिए, चिकित्सा इमेजिंग में बीमारियों के निदान के लिए, कृषि में फसलों की निगरानी के लिए और अंतरिक्ष अन्वेषण में दूर की खगोलीय वस्तुओं के अध्ययन के लिए किया जाता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण को समझना भौतिकी, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और इंजीनियरिंग सहित कई वैज्ञानिक विषयों के लिए मौलिक है। यह प्रकाश के व्यवहार और पदार्थ के साथ उसकी अंतःक्रिया के बारे में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, नवीन प्रौद्योगिकियों के विकास का मार्गदर्शन करता है और ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाता है।

Reference Books

1. C.L. Banwell, Molecular Spectroscopy,2017.
2. Gupta, Alka l., Analytical Chemistry, Pragati Prakashan(2020).
3. Kaur H, Analytical Chemistry, Pragati Prakashan(2008).
4. Kaur H, Instrumental Methods Of Chemical Analysis, Pragati Prakashan(2018).
5. Sharma Y.R., Elementary Organic Spectroscopy, S. Chand (2013).

Weblinks

Video Resources

Text Resources

J. Robert oppenheimer in hindi part 3.