Model Answer
0 min readIntroduction
वर्णक्रममापी (स्पेक्ट्रोफोटोमीटर) एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपकरण है जिसका उपयोग किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित या संचारित प्रकाश की मात्रा को मापने के लिए किया जाता है। यह उपकरण विभिन्न क्षेत्रों जैसे रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, भौतिकी, और चिकित्सा में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वर्णक्रममापी का सिद्धांत प्रकाश के तरंग दैर्ध्य और पदार्थ के बीच अंतःक्रिया पर आधारित है। यह उपकरण पदार्थों की पहचान, मात्रात्मक विश्लेषण और संरचनात्मक अध्ययन में सहायक होता है। आधुनिक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, उच्च सटीकता और संवेदनशीलता के साथ, अनुसंधान और औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
वर्णक्रममापी (स्पेक्ट्रोफोटोमीटर) का सिद्धांत
वर्णक्रममापी का मूल सिद्धांत बीयर-लैम्बर्ट नियम (Beer-Lambert Law) पर आधारित है। यह नियम बताता है कि किसी विलयन द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा विलयन की सांद्रता और पथ की लंबाई के सीधे आनुपातिक होती है। गणितीय रूप से, इसे इस प्रकार दर्शाया जाता है:
A = εbc
जहां:
- A = अवशोषण (Absorbance)
- ε = मोलर अवशोषण गुणांक (Molar absorptivity)
- b = पथ की लंबाई (Path length)
- c = सांद्रता (Concentration)
स्पेक्ट्रोफोटोमीटर एक प्रकाश किरण को नमूने से गुजारता है और फिर नमूने से गुजरने वाली प्रकाश की तीव्रता को मापता है। अवशोषित प्रकाश की मात्रा का उपयोग नमूने की सांद्रता निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के घटक
(i) विकिरण स्रोत (Radiation Source)
विकिरण स्रोत स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का वह भाग है जो प्रकाश उत्पन्न करता है। विभिन्न प्रकार के विकिरण स्रोत उपयोग किए जाते हैं, जो स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों को कवर करते हैं। कुछ सामान्य विकिरण स्रोत निम्नलिखित हैं:
- डेउटेरियम लैंप (Deuterium Lamp): यह पराबैंगनी (Ultraviolet - UV) क्षेत्र में प्रकाश उत्पन्न करता है।
- टंगस्टन हैलोजन लैंप (Tungsten Halogen Lamp): यह दृश्यमान (Visible) और अवरक्त (Infrared - IR) क्षेत्र में प्रकाश उत्पन्न करता है।
- LED (Light Emitting Diode): विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।
विकिरण स्रोत की स्थिरता और तीव्रता स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की सटीकता के लिए महत्वपूर्ण है।
(ii) प्रकाश नलिका (फोटो ट्यूब) (Phototube/Detector)
प्रकाश नलिका वह घटक है जो नमूने से गुजरने वाली प्रकाश की तीव्रता को मापता है। यह प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। विभिन्न प्रकार की प्रकाश नलिकाएं उपयोग की जाती हैं:
- फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (Photomultiplier Tube - PMT): यह बहुत कम प्रकाश स्तरों को मापने के लिए उपयोग किया जाता है और उच्च संवेदनशीलता प्रदान करता है।
- फोटोडायोड (Photodiode): यह प्रकाश की तीव्रता को मापने के लिए एक अर्धचालक उपकरण है।
- चार्ज-कपल्ड डिवाइस (Charge-Coupled Device - CCD): यह एक छवि सेंसर है जो प्रकाश की तीव्रता को डिजिटल रूप में मापता है।
प्रकाश नलिका की संवेदनशीलता और रैखिकता स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के प्रदर्शन को प्रभावित करती है।
(iii) प्रिज्म (Prism/Monochromator)
प्रिज्म या मोनोक्रोमेटर का उपयोग प्रकाश को उसके विभिन्न तरंग दैर्ध्य में विभाजित करने के लिए किया जाता है। यह एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को नमूने से गुजरने की अनुमति देता है। प्रिज्म प्रकाश को अपवर्तन (refraction) के माध्यम से विभाजित करता है, जबकि मोनोक्रोमेटर एक स्लिट और एक विवर्तन ग्रेटिंग (diffraction grating) का उपयोग करता है।
मोनोक्रोमेटर की रिज़ॉल्यूशन (resolution) स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की क्षमता को प्रभावित करती है कि वह विभिन्न तरंग दैर्ध्यों को कितनी अच्छी तरह से अलग कर सकता है।
| घटक | कार्य | प्रकार |
|---|---|---|
| विकिरण स्रोत | प्रकाश उत्पन्न करना | डेउटेरियम लैंप, टंगस्टन हैलोजन लैंप, LED |
| प्रकाश नलिका | प्रकाश की तीव्रता मापना | फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब, फोटोडायोड, CCD |
| प्रिज्म/मोनोक्रोमेटर | प्रकाश को तरंग दैर्ध्य में विभाजित करना | प्रिज्म, विवर्तन ग्रेटिंग |
Conclusion
संक्षेप में, वर्णक्रममापी एक शक्तिशाली उपकरण है जो प्रकाश के अवशोषण और संचरण को मापकर पदार्थों का विश्लेषण करने में मदद करता है। इसके मुख्य घटक - विकिरण स्रोत, प्रकाश नलिका, और प्रिज्म - सभी एक साथ मिलकर सटीक और विश्वसनीय परिणाम प्रदान करते हैं। वर्णक्रममापी का उपयोग विभिन्न वैज्ञानिक और औद्योगिक क्षेत्रों में अनुसंधान और गुणवत्ता नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण है। भविष्य में, अधिक संवेदी और पोर्टेबल स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के विकास से विभिन्न अनुप्रयोगों में इसकी उपयोगिता और बढ़ेगी।
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