dual nature of matter and radiation notes Hindi

 एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में दोहरी (तरंग-कण) प्रकृति होती है।

प्रकाश की तरंग प्रकृति को व्यतिकरण, विवर्तन और ध्रुवण की परिघटनाओं में देखा जा सकता है।

जबकि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रभाव में ऊर्जा और गति हस्तांतरण शामिल है, विकिरण ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि यह कणों के एक समूह से बना हो-फोटॉन एक तरंग की कण प्रकृति दिखाते हैं।

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Wave nature of matter

• डी ब्रोगली ने कहा कि तरंग प्रकृति सममित थी और दो बुनियादी भौतिक संस्थाओं-पदार्थ और ऊर्जा- में सममित चरित्र होना चाहिए। यदि विकिरण दोहरे पहलू दिखाता है, तो बात होनी चाहिए।

• डी ब्रोगली ने प्रस्तावित किया कि तरंग दैर्ध्य संवेग p के एक कण के साथ जुड़ा हुआ है।

• यह तरंगदैर्घ्य इतना छोटा है कि यह किसी भी माप से परे है। यही कारण है कि दैनिक जीवन में स्थूल वस्तुओं में तरंग जैसे गुण नहीं होते हैं।

• डी ब्रोगली परिकल्पना

• पदार्थ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह दोहरे चरित्र को दर्शाता है। यह तरंग जैसे गुणों को भी दर्शाता है।

• कण होने के अलावा, पदार्थ से जुड़ी तरंग दैर्ध्य को डी ब्रोगली कहा जाता है 
• तरंग दैर्ध्य। यह संबंध द्वारा दिया गया है, गणित शुरू करें 12px शैली सीधे लैम्ब्डा बराबर सीधे एच पर सीधे पी अंत शैली के बराबर है

• जहाँ m कण का द्रव्यमान है, v गति है और h प्लैंक नियतांक है।

• उपरोक्त समीकरण के बाईं ओर, एक तरंग की विशेषता है, जबकि दाईं ओर, गति p एक कण का एक विशिष्ट गुण है।

 De Broglie wavelength for an electron

डी ब्रोग्ली का विचार है कि पदार्थ भी द्वैत प्रदर्शित करता है और इसमें तरंग गुण होते हैं, पहले विद्युत चुम्बकीय विकिरण पर विचार करके मात्रात्मक रूप से व्यक्त किया जा सकता है।

आवृत्ति v और तरंग दैर्ध्य के एक फोटॉन में ऊर्जा होती है: 

 De Broglie wavelength for an electron

यदि एक इलेक्ट्रॉन (आवेश = ई) वोल्ट के संभावित अंतर से त्वरित होता है, तो यह गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है

K=eV

इसलिए, सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है

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एच, एम और ई के संख्यात्मक मानों को प्रतिस्थापित करना,

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डेविसन और जर्मर प्रयोग

Davison and Germer experiment

डेविसन-जर्मर इलेक्ट्रॉन विवर्तन व्यवस्था

परिणाम

• यह देखा गया कि बिखरने वाले इलेक्ट्रॉन की तीव्रता (I) में 54 V के त्वरण वोल्टेज के लिए एक प्रकीर्णन कोण θ = 50° पर एक मजबूत शिखर दिखाई दिया।

• यह क्रिस्टल के नियमित रूप से दूरी वाले परमाणुओं की विभिन्न परतों से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों के रचनात्मक हस्तक्षेप के कारण है।

• इलेक्ट्रॉन विवर्तन माप से, पदार्थ तरंगों की तरंग दैर्ध्य 0.165 एनएम पाई गई।

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• Photoelectric effect

जब प्रकाश धातु की सतह पर पड़ता है, तो सतह के पास के कुछ इलेक्ट्रॉन सतह की सामग्री में सकारात्मक आयनों के आकर्षण को दूर करने के लिए आपतित विकिरण से पर्याप्त ऊर्जा अवशोषित करते हैं।

आपतित प्रकाश से पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करने के बाद, इलेक्ट्रॉन धातु की सतह से आसपास के स्थान में भाग जाते हैं।

फोटोइलेक्ट्रिक उत्सर्जन बिना किसी स्पष्ट समय अंतराल (〖~10〗^(-9)s या उससे कम) के एक तात्कालिक प्रक्रिया है, तब भी जब आपतित विकिरण अत्यधिक मंद हो जाता है।

• Photoelectric effect

जब धातु की सतह पर एक उपयुक्त आवृत्ति (या संगत तरंगदैर्ध्य की संगत) का प्रकाश होता है, तो सतह से इलेक्ट्रॉनों को मुक्त किया जाता है। इन फोटो- या प्रकाश-जनित इलेक्ट्रॉनों को फोटोइलेक्ट्रॉन कहा जाता है।

आपतित प्रकाश फोटान धातु के कार्य फलन से बड़ा या उसके बराबर होना चाहिए।

E ≥ W

hν ≥ W

ν ≥ W/h

Work function

एक इलेक्ट्रॉन द्वारा धातु की सतह से बचने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को धातु का कार्य फलन कहा जाता है। इसे आम तौर पर डब्ल्यू द्वारा दर्शाया जाता है और इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) में मापा जाता है।

Threshold frequency

इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए आवश्यक न्यूनतम आवृत्ति W/h को दहलीज आवृत्ति कहा जाता है। इसे 0 से निरूपित करते हैं।

ν0 = W/h (threshold frequency)

Effect of intensity of light on photocurrent

त्वरित विभव निश्चित होने पर आपतित प्रकाश की तीव्रता के साथ प्रकाश धारा रैखिक रूप से बढ़ती है।

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 Effect of potential on photoelectric current

• त्वरित (सकारात्मक) क्षमता में वृद्धि के साथ फोटोइलेक्ट्रिक करंट बढ़ता है।

• प्रकाश-विद्युत धारा के अधिकतम मान को संतृप्ति धारा कहते हैं।

• संतृप्ति धारा पर, उत्सर्जक प्लेट द्वारा उत्सर्जित सभी फोटोइलेक्ट्रॉन कलेक्टर प्लेट तक पहुंच जाते हैं।

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Intensity of incident radiation

प्रकाश धारा तेजी से घटती हुई पाई जाती है जब तक कि यह ऋणात्मक विभव V0 के एक निश्चित क्रांतिक मान पर शून्य तक न गिर जाए, जिसे मंदक विभव V0 कहा जाता है।

प्लेट को दी गई न्यूनतम ऋणात्मक (मंदी) विभव जिसके लिए प्रकाश धारा रुक जाती है या शून्य हो जाती है, कट-ऑफ या स्टॉपिंग विभव कहलाती है।

फोटोइलेक्ट्रिक करंट शून्य होता है जब अधिकतम गतिज ऊर्जा (Kmax) वाले सबसे ऊर्जावान फोटोइलेक्ट्रॉनों को भी रोकने के लिए रोकने की क्षमता पर्याप्त होती है।

K max = e V0

 

Einstein’s photoelectric equation

• इलेक्ट्रॉन K max = hν – φ0.द्वारा दी गई अधिकतम गतिज ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होता है।

• Kmax रैखिक रूप से ν पर निर्भर करता है और विकिरण की तीव्रता से स्वतंत्र होता है।

• प्रकाश-विद्युत उत्सर्जन तभी संभव है जब h ν > φ0.हो।

• अधिक से अधिक कार्य फलन 0, उच्चतर न्यूनतम या दहलीज आवृत्ति ν0 फोटोइलेक्ट्रॉनों को उत्सर्जित करने के लिए आवश्यक है।

• फोटोइलेक्ट्रिक समीकरण को 0 के लिए  eV0 = h ν – φ0, for ν ≥ ν0.के रूप में लिखा जा सकता है।