Radiation MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Radiation - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Jun 9, 2025

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Latest Radiation MCQ Objective Questions

Radiation Question 1:

यदि किसी कृष्णिका का तापमान दोगुना हो जाता है, तो उसकी उत्सर्जन शक्ति कितने गुना बढ़ जाएगी?

  1. 8 गुना
  2. 4 गुना
  3. 16 गुना
  4. 2 गुना

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 16 गुना

Radiation Question 1 Detailed Solution

व्याख्या:

कृष्णिका:

  • एक कृष्णिका एक आदर्श भौतिक वस्तु है जो आवृत्ति या आपतन कोण की परवाह किए बिना, सभी आपतित विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित करती है। एक कृष्णिका प्लांक के नियम द्वारा वर्णित, अपने तापमान पर निर्भर एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम में विकिरण का उत्सर्जन भी करती है।

उत्सर्जन शक्ति:

  • किसी कृष्णिका की उत्सर्जन शक्ति प्रति इकाई सतह क्षेत्रफल प्रति इकाई समय में विकीर्ण कुल ऊर्जा को संदर्भित करती है। यह स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम द्वारा दिया गया है, जो कहता है:

E = σT4

जहाँ:

  • E = उत्सर्जन शक्ति (W/m2)
  • σ = स्टीफन-बोल्ट्जमान नियतांक (5.67 x 10-8 W/m2K4)
  • T = कृष्णिका का परम तापमान (केल्विन में)

गणना:

यदि तापमान दोगुना हो जाता है: T' = 2T

\( E' = \sigma (2T)^4 = 16 \cdot \sigma T^4 = 16E \)

Radiation Question 2:

एक धूसर पिंड (ग्रे बॉडी) को किस प्रकार परिभाषित किया जाता है?

  1. अपनी सतह पर आपतित सभी विकिरणों को अवशोषित करता है
  2. अपनी सतह पर आपतित सभी विकिरणों को परावर्तित करता है
  3. इसकी उत्सर्जकता 1 से कम है लेकिन सभी तरंगदैर्ध्य के लिए स्थिर है
  4. इसकी उत्सर्जकता विकिरण की तरंगदैर्ध्य के साथ बदलती रहती है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : इसकी उत्सर्जकता 1 से कम है लेकिन सभी तरंगदैर्ध्य के लिए स्थिर है

Radiation Question 2 Detailed Solution

व्याख्या:

धूसर पिंड (ग्रे बॉडी)

  • एक धूसर पिंड एक सैद्धांतिक वस्तु है जिसकी उत्सर्जकता 1 से कम होती है, लेकिन विकिरण के सभी तरंगदैर्ध्य पर स्थिर रहती है। इसका मतलब है कि जबकि यह एक कृष्णिका (जिसकी उत्सर्जकता 1 होती है) की तरह पूरी तरह से विकिरण उत्सर्जित नहीं करता है, इसकी उत्सर्जकता उस विकिरण की तरंगदैर्ध्य के साथ नहीं बदलती है जिसे यह उत्सर्जित करता है।

उत्सर्जकता:

  • उत्सर्जकता किसी पदार्थ की तापीय विकिरण के रूप में ऊर्जा उत्सर्जित करने की क्षमता का एक माप है। इसे किसी सतह द्वारा उत्सर्जित विकिरण और समान तापमान पर एक कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। एक कृष्णिका, जिसकी उत्सर्जकता 1 होती है, एक आदर्श उत्सर्जक है जो किसी भी दिए गए तापमान पर अधिकतम संभव ऊर्जा विकीर्ण करता है। वास्तविक वस्तुओं की उत्सर्जकता 1 से कम होती है, यह दर्शाता है कि वे एक कृष्णिका की तुलना में कम तापीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं।

धूसर पिंड की विशेषताएँ:

  • स्थिर उत्सर्जकता: धूसर पिंड की प्राथमिक विशेषता यह है कि इसकी उत्सर्जकता स्थिर होती है और विकिरण की तरंगदैर्ध्य के साथ नहीं बदलती है। यह वास्तविक पदार्थों के विपरीत है, जिनकी उत्सर्जकता तरंगदैर्ध्य के साथ काफी भिन्न हो सकती है।
  • पूर्ण उत्सर्जन से कम: एक धूसर पिंड एक कृष्णिका की तरह कुशलतापूर्वक विकिरण उत्सर्जित नहीं करता है। एक धूसर पिंड की उत्सर्जकता 1 से कम होती है, यह दर्शाता है कि यह उसी तापमान पर एक कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का एक अंश उत्सर्जित करता है।
  • व्यावहारिक सन्निकटन: धूसर पिंड की अवधारणा व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोगी है क्योंकि यह तापीय विकिरण के विश्लेषण को सरल बनाता है। स्थिर उत्सर्जकता मानकर, इंजीनियर और वैज्ञानिक पदार्थों के तापीय विकिरण गुणों की अधिक आसानी से गणना कर सकते हैं।

Radiation Question 3:

विकिरण की तीव्रता किसके साथ बदलती है?

  1. दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के साथ
  2. दूरी के घन के साथ
  3. दूरी की चौथी घात के साथ
  4. दूरी के वर्ग के साथ

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के साथ

Radiation Question 3 Detailed Solution

व्याख्या:

विकिरण की तीव्रता और व्युत्क्रम वर्ग नियम

परिभाषा: विकिरण की तीव्रता प्रति इकाई क्षेत्रफल प्रति इकाई समय में विकीर्ण ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करती है। यह भौतिकी में एक मौलिक अवधारणा है, विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों और तापीय विकिरण के अध्ययन में।

सही विकल्प: व्युत्क्रम वर्ग नियम

"विकिरण की तीव्रता निम्न के साथ बदलती है:" कथन का सही उत्तर विकल्प 1 है, जो बताता है कि विकिरण की तीव्रता दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के साथ बदलती है। इस सिद्धांत को व्युत्क्रम वर्ग नियम के रूप में जाना जाता है।

व्युत्क्रम वर्ग नियम:

व्युत्क्रम वर्ग नियम एक भौतिक सिद्धांत है जो वर्णन करता है कि किसी भौतिक राशि (जैसे विकिरण, प्रकाश, ध्वनि, आदि) की तीव्रता स्रोत से दूरी बढ़ने पर कैसे घटती है। इस नियम के अनुसार, विकिरण की तीव्रता स्रोत से दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। गणितीय रूप से, इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

I ∝ 1/d2

जहाँ:

  • I = विकिरण की तीव्रता
  • d = विकिरण स्रोत से दूरी

इसका मतलब है कि यदि स्रोत से दूरी दोगुनी हो जाती है, तो विकिरण की तीव्रता एक-चौथाई हो जाती है। इसी प्रकार, यदि दूरी तिगुनी हो जाती है, तो तीव्रता एक-नौवाँ हो जाती है, और इसी तरह।

व्युत्पत्ति और व्याख्या:

व्युत्क्रम वर्ग नियम को ज्यामिति से प्राप्त किया जा सकता है कि कैसे विकिरण एक बिंदु स्रोत से फैलता है। एक बिंदु स्रोत की कल्पना करें जो सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण उत्सर्जित करता है। विकिरण गोलाकार तरंगों में बाहर की ओर यात्रा करता है। जैसे-जैसे स्रोत से दूरी बढ़ती है, गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल जिस पर विकिरण फैला हुआ है, बढ़ता जाता है।

एक गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल सूत्र द्वारा दिया गया है:
A = 4πd2

जहाँ:

  • A = गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल
  • d = गोले की त्रिज्या (स्रोत से दूरी)

जैसे-जैसे विकिरण बाहर की ओर यात्रा करता है, इसकी ऊर्जा गोले के पृष्ठीय क्षेत्रफल पर वितरित हो जाती है। चूँकि पृष्ठीय क्षेत्रफल दूरी के वर्ग के साथ बढ़ता है, इसलिए विकिरण की तीव्रता (प्रति इकाई क्षेत्रफल ऊर्जा) दूरी के वर्ग के साथ घटती है। इसलिए, दूरी d पर विकिरण की तीव्रता d2 के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

व्युत्क्रम वर्ग नियम के अनुप्रयोग:

  • खगोल विज्ञान: तारों और अन्य खगोलीय पिंडों की चमक को समझने के लिए खगोल विज्ञान में व्युत्क्रम वर्ग नियम महत्वपूर्ण है। एक तारे की स्पष्ट चमक पर्यवेक्षक से दूरी के वर्ग के साथ घटती है।
  • विकिरण सुरक्षा: विकिरण सुरक्षा में, विकिरण स्रोतों से सुरक्षित दूरी निर्धारित करने के लिए व्युत्क्रम वर्ग नियम का उपयोग किया जाता है ताकि जोखिम को कम किया जा सके। विकिरण स्रोत से दूरी बढ़ाकर, जोखिम की तीव्रता काफी कम हो जाती है।
  • ध्वनिकी: ध्वनिकी में, व्युत्क्रम वर्ग नियम बताता है कि ध्वनि स्रोत से दूरी बढ़ने पर ध्वनि की तीव्रता कैसे घटती है। यह सिद्धांत ऑडियो सिस्टम और ध्वनिरोधी वातावरण के डिजाइन में महत्वपूर्ण है।
  • प्रकाश व्यवस्था: प्रकाश डिजाइन में, व्युत्क्रम वर्ग नियम विभिन्न दूरियों पर प्रकाश स्रोतों से प्रकाश स्तरों की गणना करने में मदद करता है। यह विभिन्न वातावरणों में उचित प्रकाश व्यवस्था स्थापित करने के लिए आवश्यक है।

Radiation Question 4:

तापीय विकिरण के संदर्भ में एक कृष्णिका को क्या परिभाषित करता है?

  1. एक आदर्श वस्तु जो सभी आपतित विकिरण को अवशोषित करती है और दिए गए तापमान पर अधिकतम संभव विकिरण उत्सर्जित करती है
  2. एक वस्तु जिसमें पूर्ण तापीय इन्सुलेशन है
  3. एक सतह जो अवशोषण के बिना सभी आपतित विकिरण को परावर्तित करती है
  4. एक पदार्थ जो केवल दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : एक आदर्श वस्तु जो सभी आपतित विकिरण को अवशोषित करती है और दिए गए तापमान पर अधिकतम संभव विकिरण उत्सर्जित करती है

Radiation Question 4 Detailed Solution

व्याख्या:

तापीय विकिरण में कृष्णिका

परिभाषा: तापीय विकिरण के संदर्भ में एक कृष्णिका एक आदर्श वस्तु है जो सभी आपतित विकिरण को अवशोषित करती है, चाहे तरंगदैर्ध्य या आपतन कोण कुछ भी हो। यह विकिरण को इस तरह से भी उत्सर्जित करती है जो केवल इसके तापमान द्वारा विशेषता है, और यह दिए गए तापमान पर अधिकतम संभव विकिरण उत्सर्जित करती है। यह उत्सर्जन प्लांक के कृष्णिका विकिरण के नियम का पालन करता है, जिससे कृष्णिका ऊष्मागतिकी और क्वांटम यांत्रिकी में एक आवश्यक अवधारणा बन जाती है।

कार्य सिद्धांत: तापीय विकिरण और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ पदार्थ की परस्पर क्रिया को समझने में कृष्णिका की अवधारणा मौलिक है। जब एक कृष्णिका सभी आपतित विकिरण को अवशोषित करती है, तो यह आने वाली ऊर्जा के किसी भी भाग को परावर्तित या संचारित नहीं करती है। इसके बजाय, यह इस ऊर्जा को पूरी तरह से तापीय ऊर्जा में परिवर्तित कर देती है, जिसे फिर विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में पुनः उत्सर्जित किया जाता है। इस उत्सर्जित विकिरण का स्पेक्ट्रम और तीव्रता केवल कृष्णिका के तापमान पर निर्भर करती है, जो कृष्णिका विकिरण के नियमों का पालन करती है।

  • प्लांक का नियम: यह नियम दिए गए तापमान पर तापीय साम्यावस्था में एक कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के वर्णक्रमीय घनत्व का वर्णन करता है। यह क्वांटम यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण सिद्धांत है।
  • वीन का विस्थापन नियम: यह नियम बताता है कि जिस तरंगदैर्ध्य पर कृष्णिका स्पेक्ट्रम का उत्सर्जन अपने चरम पर होता है, वह कृष्णिका के तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
  • स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम: यह नियम बताता है कि एक कृष्णिका के प्रति इकाई सतह क्षेत्र द्वारा विकीर्ण कुल ऊर्जा उसके तापमान की चौथी घात के समानुपाती होती है।

लाभ:

  • तापीय विकिरण के अध्ययन के लिए एक मानक संदर्भ प्रदान करता है।
  • वास्तविक पदार्थों के तापीय गुणों को समझने और मापने में मदद करता है।
  • विभिन्न वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें रेडियोमीट्रिक उपकरणों का अंशांकन भी शामिल है।

नुकसान:

  • वास्तविक पदार्थ पूर्ण कृष्णिका नहीं होते हैं; वे कुछ विकिरण को परावर्तित और संचारित करते हैं, जिससे वे कुछ अनुप्रयोगों के लिए कम आदर्श हो जाते हैं।
  • कृष्णिका विकिरण का सटीक वर्णन करने के लिए जटिल गणना और क्वांटम यांत्रिकी की समझ की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग: कृष्णिका अवधारणाओं का व्यापक रूप से खगोल विज्ञान, जलवायु विज्ञान और तापीय इमेजिंग उपकरणों के विकास में उपयोग किया जाता है। वे भट्टियों के डिजाइन और तारकीय पिंडों के अध्ययन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जहाँ तारों को उनके विकिरण लक्षणों को समझने के लिए कृष्णिका के रूप में अनुमानित किया जा सकता है।

महत्वपूर्ण जानकारी:

अन्य विकल्पों का विश्लेषण करने के लिए:

  • विकल्प 2: पूर्ण तापीय इन्सुलेशन वाली वस्तु आवश्यक रूप से कृष्णिका के रूप में कार्य नहीं करती है। पूर्ण तापीय इन्सुलेशन का तात्पर्य है कि वस्तु अपने परिवेश के साथ ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं करती है, लेकिन यह विकिरण के अवशोषण और उत्सर्जन की विशेषताओं को संबोधित नहीं करती है।
  • विकल्प 3: एक सतह जो अवशोषण के बिना सभी आपतित विकिरण को परावर्तित करती है, वह कृष्णिका के विपरीत है। ऐसी सतह को पूर्ण परावर्तक या श्वेत पिंड के रूप में जाना जाता है, जो किसी भी विकिरण को अवशोषित नहीं करता है और इस प्रकार इसे कृष्णिका के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है।
  • विकल्प 4: एक पदार्थ जो केवल दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करता है, वह कृष्णिका नहीं है। एक कृष्णिका पूरे स्पेक्ट्रम में विकिरण उत्सर्जित करती है, जिसमें अवरक्त और पराबैंगनी तरंगदैर्ध्य भी शामिल हैं, न कि केवल दृश्य प्रकाश।

Radiation Question 5:

ठोस के पृष्ठ पर विकिरण द्वारा अवशोषित ऊष्मा की दर (kW में) की गणना करें यदि ठोस की सतह से परिवेश में संवहन द्वारा ऊष्मा हस्तांतरण की दर 2.5 kW है, और ठोस के आयतन में 7.1 kW की दर से ऊष्मा उत्पन्न हो रही है। ठोस का औसत तापमान 12.6 डिग्री सेल्सियस प्रति सेकंड की दर से बढ़ता है। ठोस की ऊष्मा धारिता 1000 J/°C है।

Answer (Detailed Solution Below) 8

Radiation Question 5 Detailed Solution

गणना:
विकिरण द्वारा अवशोषित ऊष्मा, उत्पन्न ऊष्मा और संवहन द्वारा हानि ऊष्मा:

Hविकिरण + Hउत्पन्न - Hसंवहन = Hधारण

α + 7.1 - 2.5 = Hधारण

ऊष्मा धारिता (C) = Hधारण / ΔT

ΔT = 12.6 दिया गया है, प्रतिस्थापित करने पर:

C = 1000 J/°C

तब,

α + 4.6 kW = 12.6 × 1000 W

⇒ α = 8 kW

Top Radiation MCQ Objective Questions

विकिरण तापीय प्रतिरोध को किस रूप में लिखा जा सकता है? [जहाँ F, A, σ क्रमशः आकृति कारक, क्षेत्रफल और स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान स्थिरांक हैं]

  1. \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {{T_1} + {T_2}} \right)\left( {T_1^2 + T_2^2} \right)}}\)
  2. \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {{T_1} + {T_2}} \right)\left( {T_1^2 - T_2^2} \right)}}\)
  3. \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {T_1^4 - T_2^4} \right)}}\)
  4. \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {T_1^4 + T_2^4} \right)}}\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {{T_1} + {T_2}} \right)\left( {T_1^2 + T_2^2} \right)}}\)

Radiation Question 6 Detailed Solution

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वर्णन:

दो निकायों के बीच शुद्ध विकिरण ऊष्मा विनिमय को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है:

Q̇ = AF × σ × (T14 - T24)

जहाँ F, A, σ क्रमशः आकृति कारक, क्षेत्रफल और स्टीफ़न-बोल्ट्ज़मान स्थिरांक हैं। 

अब (T14 - T24) विस्तारित करने पर

Q̇ = AF × σ × ((T1)2)2 - (T2)2)2)

Q̇ = AF × σ × (T12 - T22) × (T12 + T22)

Q̇ = AF × σ × (T1 - T2)(T1 + T2) ×  (T12 + T22)

\(\dot Q =\frac{T_1-T_2}{\frac{1}{\sigma \times AF \times(T_1+T_2)\times(T_1^2+T_2^2)}}\)

विद्युतीय समानता \(i=\frac VR\) के साथ तुलना करने पर 

हमें \(\frac{1}{{FA\sigma \left( {{T_1} + {T_2}} \right)\left( {T_1^2 + T_2^2} \right)}}\) के रूप में तापीय प्रतिरोध प्राप्त होगा। 

एक पारदर्शी समतल सतह की रेडियोसिटी, प्रदीपन और उत्सर्जक शक्ति क्रमशः 16, 24 और 12 W/m2 है।सतह की उत्सर्जकता निर्धारित करें।

  1. 0.2
  2. 0.45
  3. 0.83
  4. 0.67

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 0.83

Radiation Question 7 Detailed Solution

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सकल्पना:

प्रदीपन(G):सतह प्रति इकाई समय और प्रति इकाई क्षेत्र पर गिरने वाले तापीय विकिरण को प्रदीपन कहा जाता है।

F1 M.J Madhu 25.03.20 D20

रेडियोसिटी (J): सतह प्रति इकाई समय प्रति इकाई क्षेत्र को छोड़ने वाली कुल विकिरण ऊर्जा को रेडियोसिटी कहा जाता है।

 

F1 M.J Madhu 25.03.20 D30

उत्सर्जक शक्ति  (E):यह सतह को छोड़ने वाली विकिरण ऊर्जा है।

J = प्रसारित ऊर्जा + आकस्मिक ऊर्जा का परावर्तित हिस्सा

J = E + ρ G एक पारदर्शी सतह की प्रसार्यता के लिए = 0,

किसी सतह के लिए α + ρ + τ = 1

जहाँ α = अवशोषकता, ρ = परावर्तकता, τ = प्रसार्यता

Consider a small real body in thermal equilibrium with its surrounding blackbody cavity then by Kirchhoff's Law of radiation

⇒ α = ϵ

∴ ρ + ϵ = 1, ρ = 1 - ϵ

J = E + (1 - ϵ) G

गणना:

दिया गया है, रेडियोसिटी (J) = 16 W/m2, प्रदीपन (G) = 24 W/m2 और  उत्सर्जक शक्ति (E) = 12 W/m2

J = E + (1 - ϵ) G

16 = 12 + (1 - ϵ) 24

\(\epsilon= 1 - \frac{4}{{24}} = 0.83\)

Mistake Point

J = E + ρG

J = εEb + ρG

2000 K तापमान पर कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण की शीर्ष तरंगदैर्ध्य 1.45 μm है। यदि उत्सर्जित विकिरण की शीर्ष तरंगदैर्ध्य 2.90 μm में बदल जाती है, तो कृष्णिका का तापमान (K में) कितना होगा ?

  1. 500
  2. 1000
  3. 4000
  4. 8000

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 1000

Radiation Question 8 Detailed Solution

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अवधारणा:

वेन के विस्थापन नियम से

\({\lambda _{max}}T = 2898\;\mu m - k\left( {constant} \right)\)

इस प्रकार, \({\lambda _{peak}}T = \lambda _{peak}'T'\)

गणना:

दिया गया है:

कृष्णिका y λpeak = 2000 K पर 1.45 μm,

अब , \(\lambda _{peak}' = 2.90\;\mu m\)

1.45 × 2000 = 2.90 × T'

T' = 1000 K

त्रिज्या r= 20 mm का एक ठोस गोला त्रिज्या r2 = 30 mm के खोखले गोले के अंदर संकेंद्रित रूप से रखा गया है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

Gate ME GATE 2014 Paper 3 Images Q47

विकिरण ऊष्मा अंतरण के लिए दृश्य कारक F21 है

  1. 2/3
  2. 4/9
  3. 8/27
  4. 9/4

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 4/9

Radiation Question 9 Detailed Solution

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संकल्पना:

F11 + F12 = 1

लेकिन F11 = 0

∴ F12 = 1

अब व्युत्क्रम नियम से

A1 F12 = A2 F21

गणना:

\(\Rightarrow 4\pi r_1^2 \times I = 4\pi r_2^2 \times {F_{21}}\)

\(\Rightarrow {F_{21}} = {\left( {\frac{{{r_1}}}{{{r_2}}}} \right)^2} = {\left( {\frac{2}{3}} \right)^2} = \frac{4}{9}\)

1000 W/m2 का सौर विकिरण 0.4 की उत्सर्जकता और 400 W/m2 की (परिपूर्ण कृष्णिका) उत्सर्जक शक्ति के साथ एक ग्रे अपारदर्शी सतह पर आपतित होता है। सतह की रेडियोसिटी क्या होगी?

  1. 940 W/m2
  2. 850 W/m2
  3. 760 W/m2
  4. 670 W/m2

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 760 W/m2

Radiation Question 10 Detailed Solution

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संकल्पना:

विकिरण (जी): प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय सतह पर आपतित कुल विकिरण।

रेडियोसिटी (J): प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय सतह को छोड़ने वाली कुल विकिरण।

रेडियोसिटी में सतह से मूल उत्सर्जन और और उस पर आपतित किसी भी विकिरण का परावर्तित भा शामिल है।

J = E + ρG

J = εEb + ρG

Eb = एक परिपूर्ण कृष्णिका की उत्सर्जक शक्ति

α + ρ + τ = 1

अपारदर्शी निकाय के लिए: τ = 0 ⇒ α + ρ = 1 ⇒ ρ = 1 - α = 1 - ε

J = εEb + (1 - ε)G = E + (1 - ε)G

गणना:

दिया हुआ:

G = 1000 W/m2, Eb = 400 W/m2, ϵ = 0.4

J = 400× 0.4 + (1 - 0.4)1000 = 750 W/m2

स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन नियम के अनुसार किसी कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा किसके अनुक्रमानुपातिक होती है? (जहाँ T निकाय का परम तापमान है)

  1. T4
  2. T1
  3. T2
  4. T3

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : T4

Radiation Question 11 Detailed Solution

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अवधारणा:

स्टीफन बोल्ट्जमैन नियम:

स्टीफन के नियम के अनुसार एक कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित चमकदार ऊर्जा अपने पूर्ण तापमान के चौथे घात के लिए अनुक्रमानुपातिक है।

Q̇ = єσAT4

जहां Q̇ विकिरण ऊर्जा है, σ स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक है, T केल्विन में पूर्ण तापमान है, є सामग्री की उत्सर्जन क्षमता है, और A उत्सर्जक निकाय का क्षेत्रफल है।

  • स्टीफन के नियम का उपयोग सूर्य, सितारे और पृथ्वी के तापमान को सटीक रूप से खोजने के लिए किया जाता है।
  • एक कृष्णिका एक आदर्श निकाय है जो सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करता है।

ऊपर से यह स्पष्ट है कि एक पूरी तरह की कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण की मात्रा एक आदर्श गैस पैमाने पर तापमान के चौथे घात के लिए आनुपातिक है। इस प्रकार, विकल्प 3 सही है।

यदि काली सतह द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा EB गैर-काली सतह से टकराती है और यदि गैर-काली सतह में अवशोषण क्षमता α है, तो यह कितना विकिरण अवशोषित करेगी?

  1. α EB
  2. α EB
  3. α EB
  4. α EB

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : α EB

Radiation Question 12 Detailed Solution

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व्याख्या:

माना कि E निकाय की कुल उत्सर्जक शक्ति है और α निकाय की अवशोषकता है।

α निकाय की अवशोषकता है।

उत्सर्जकता (ϵ) एक गैर-कृष्णिका से कृष्णिका की उत्सर्जक शक्तियों का अनुपात है।

ϵ = E/Eb

किरचॉफ का नियम एकवर्णी विकिरण के लिए भी मान्य है, जिसके लिए

\(\frac{{{E_{\lambda 1}}}}{{{\alpha _{\lambda 1}}}} = \frac{{{E_{\lambda 2}}}}{{{\alpha _{\lambda 2}}}} = \frac{{{E_{b\lambda }}}}{{{\alpha _{b\lambda }}}} = \frac{{{E_{b\lambda }}}}{1}\)

∵ एक कृष्णिका की अवशोषकता एक होती है।

\(\therefore \frac{{{E_\lambda }}}{{{\alpha _\lambda }}} = {E_{b\lambda }} \Rightarrow {\alpha _\lambda } = \frac{{{E_\lambda }}}{{{E_{b\lambda }}}} = {\epsilon_\lambda }\)

अतः एक कृष्णिका की एकवर्णी उत्सर्जकता समान तरंग दैर्ध्य पर एकवर्णी अवशोषकता के बराबर होती है।

Eλ = αλE

E = α EB

Important Points

किरचॉफ के नियम के अनुसार परिवेश के साथ ऊष्मीय साम्यावस्था पर मौजूद सभी निकायों के लिए कुल उत्सर्जक शक्ति से अवशोषकता का अनुपात स्थिर होता है। अतः इसका अर्थ है कि एक निकाय की उत्सर्जकता इसकी अवशोषकता के बराबर होती है।

सतह के लिए लंब के अनुदिश इकाई ठोस कोण के माध्यम से इकाई पृष्ठीय क्षेत्रफल से ऊर्जा उत्सर्जन की दर को किस रूप में जाना जाता है?

  1. उत्सर्जकता
  2. प्रसार्यता
  3. परावर्तकता
  4. विकिरण की तीव्रता

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : विकिरण की तीव्रता

Radiation Question 13 Detailed Solution

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स्पष्टीकरण:

विकिरण की तीव्रता:

उत्सर्जित विकिरण Ie(θ,ϕ) के लिए विकिरण तीव्रता को उस दर के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसपर विकिरण ऊर्जा dQ̇इस दिशा के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्रफल दिशा (θ,ϕ) में और इस दिशा के चारों ओर प्रति इकाई ठोस कोण में उत्सर्जित होती है। अर्थात् 

\({I_e}\left( {\theta ,\phi } \right)\; = \;\frac{{d{{\dot Q}_e}}}{{dA\cos \theta .d\omega }}\; = \;\frac{{d{{\dot Q}_e}}}{{dA\cos \theta \sin \theta \;d\theta d\phi }}\;\left( {\frac{W}{{{m^2}}}.sr} \right)\)

उत्सर्जकता (ϵ):

एक सतह की उत्सर्जकता दिए गए तापमान पर सतह द्वारा उत्सर्जित विकिरण और समान तापमान पर एक कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण के अनुपात को दर्शाता है।

कृष्णिका सतह के लिए, ϵ = 1

किरणीयन (G):

सभी दिशाओं से एक सतह पर पड़ने वाला विकिरण अभिवाह किरणीयन G कहलाता है।

अवशोषकता, परावर्तकता और प्रसार्यता:

सतह द्वारा अवशोषित किरणीयन का भाग अवशोषकता α कहलाता है, सतह द्वारा परावर्तित भाग परावर्तकता ρ कहलाता है, और प्रसारित भाग प्रसार्यता τ कहलाता है।

\(\alpha + \rho + \tau \; = \;1\)

ग्रे निकाय की अवशोषकता कितनी होती है?

  1. तापमान से अलग
  2. आपतित किरण के तरंगदैर्ध्य से अलग 
  3. आपतित किरण के तरंगदैर्ध्य और तापमान से अलग
  4. आपतित किरण के तरंगदैर्ध्य और तापमान से अलग नहीं होता है 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : आपतित किरण के तरंगदैर्ध्य और तापमान से अलग नहीं होता है 

Radiation Question 14 Detailed Solution

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वर्णन:

जब तापीय विकिरण एक वस्तु पर पड़ती है, 

  • विकिरण वस्तु की सतह द्वारा अवशोषित होगी, जिसके कारण इसका तापमान परिवर्तित होता है। 
  • विकिरण निकाय की सतह से प्रतिबिंबित होगी, जिसके कारण तापमान में कोई परिवर्तन नहीं होगा। 
  • विकिरण वस्तु के माध्यम से पूर्ण रूप से पारित होगी, जिसके कारण कोई तापमान परिवर्तन नहीं होगा। 

अवशोषकता (α) उस तथ्य का माप है कि निकाय द्वारा कितना विकिरण अवशोषित होता है। 

परावर्तकता (ρ) उस तथ्य का माप है कि कितना विकिरण प्रतिबिंबित होता है। 

संप्रेषण (τ) उस तथ्य का माप है कि कितना विकिरण वस्तु के माध्यम से पारित होता है। 

इन मानदंडों में से प्रत्येक मानदंड वह संख्या है जो 0 से 1 तक की सीमा में है। 

अवशोषकता तरंगदैर्ध्य और/या दिशा का फलन हो सकता है और यह किरचॉफ के नियम द्वारा क्षेत्र की उत्सर्जकता से संबंधित है। अवशोषकता कृष्णिका के लिए समरूपता से एकल के बराबर है और यह ग्रे निकायों के तापमान और तरंगदैर्ध्य से स्वतंत्र होता है। 

तापीय विकिरण _________ की सीमा के ऊपर फैले हुए होते हैं।

  1. 0.01 μ से 0.1 μ 
  2. 0.1 μ से 100 μ
  3. 100 μ से 250 μ
  4. 250 μ से 1000 μ

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 0.1 μ से 100 μ

Radiation Question 15 Detailed Solution

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अवधारणा:

  • पदार्थ के आवेशित कणों के ऊष्मीय स्थानांतरण द्वारा एक निकाय से दूसरे निकाय में ऊष्मा का दीप्तिमान ऊर्जा के रूप में स्थानांतरण, ऊष्मीय विकिरण है
  • विकिरण का तंत्र तीन चरणों में बांटा गया है
    • गर्म स्रोतों की ऊष्मीय ऊर्जा का विद्युत् चुम्बकीय तरंगों में रूपांतरण
    • हस्तक्षेप माध्यम से तरंग स्थानांतरण का मार्ग
    • तरंगों का ऊष्मा में परिवर्तन
  • ऊष्मीय विकिरण 0.01 से लेकर 100 μ मीटर तक की विद्युत चुम्बकीय तरंग लंबाई तक सीमित हैं।F1 M.J Madhu 20.04.20 D4

इसमें UV विकिरण (0.1 से 0.4 µm), संपूर्ण दृश्य विकिरण (0.4 से 0.7 µm), और संपूर्ण अवरक्त विकिरण (0.7 से 100 µm) के कुछ अंश शामिल हैं।

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