উদ্দীপিত নির্গমন এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের একটি ইনকামিং ফোটন একটি উত্তেজিত পারমাণবিক ইলেক্ট্রনের (বা অন্যান্য উত্তেজিত আণবিক অবস্থা) সাথে যোগাযোগ করতে পারে, যার ফলে এটি একটি নিম্ন শক্তি স্তরে নেমে যায়। নির্গত শক্তি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডে স্থানান্তরিত হয়, একটি ফেজ, ফ্রিকোয়েন্সি, মেরুকরণ এবং গতির দিক দিয়ে একটি নতুন ফোটন তৈরি করে যা ঘটনা তরঙ্গের ফোটনগুলির সাথে অভিন্ন। এবং এটি ঘটে স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণের বিপরীতে, যা আশেপাশের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডকে বিবেচনায় না নিয়ে এলোমেলো বিরতিতে কাজ করে৷
উদ্দীপিত নির্গমন প্রাপ্তির শর্ত
প্রক্রিয়াটি পারমাণবিক শোষণের আকারে অভিন্ন, যেখানে শোষিত ফোটনের শক্তি একটি অভিন্ন কিন্তু বিপরীত পারমাণবিক পরিবর্তন ঘটায়: নিম্ন থেকেউচ্চ শক্তি স্তর। তাপীয় ভারসাম্যের স্বাভাবিক পরিবেশে, শোষণ উদ্দীপিত নির্গমনকে ছাড়িয়ে যায় কারণ উচ্চ শক্তির অবস্থার তুলনায় নিম্ন শক্তির অবস্থায় ইলেকট্রন বেশি থাকে।
তবে, যখন জনসংখ্যার বিপরীতমুখী হয়, উদ্দীপিত নির্গমনের হার শোষণের হারকে ছাড়িয়ে যায় এবং বিশুদ্ধ অপটিক্যাল পরিবর্ধন অর্জন করা যেতে পারে। একটি অপটিক্যাল রেজোনেটরের সাথে এই ধরনের একটি পরিবর্ধক মাধ্যম লেজার বা মেজারের ভিত্তি তৈরি করে। একটি প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ার অভাব, লেজার পরিবর্ধক এবং সুপারলুমিনেসেন্ট উত্সগুলিও উদ্দীপিত নির্গমনের ভিত্তিতে কাজ করে৷
উদ্দীপিত নির্গমন পাওয়ার প্রধান শর্ত কী?
ইলেকট্রন এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রের সাথে তাদের মিথস্ক্রিয়া আমাদের রসায়ন এবং পদার্থবিদ্যার বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। শাস্ত্রীয় দৃষ্টিতে, পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘূর্ণায়মান একটি ইলেক্ট্রনের শক্তি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস থেকে দূরে কক্ষপথের জন্য বেশি।
যখন একটি ইলেক্ট্রন আলোক শক্তি (ফোটন) বা তাপ শক্তি (ফোনন) শোষণ করে, তখন এটি এই ঘটনা পরিমাণ শক্তি গ্রহণ করে। কিন্তু ট্রানজিশন শুধুমাত্র বিচ্ছিন্ন শক্তি স্তরের মধ্যে অনুমোদিত, যেমন দুটি নীচে দেখানো হয়েছে। এর ফলে নির্গমন এবং শোষণ লাইন হয়।
শক্তির দিক
পরবর্তী, আমরা প্ররোচিত বিকিরণ পাওয়ার প্রধান শর্ত সম্পর্কে কথা বলব। যখন একটি ইলেক্ট্রন নিম্ন থেকে উচ্চতর শক্তির স্তরে উত্তেজিত হয়, তখন এটি চিরতরে সেইভাবে থাকার সম্ভাবনা কম। উত্তেজিত অবস্থায় একটি ইলেক্ট্রন নিচের দিকে ক্ষয় হতে পারেশক্তির অবস্থা যা দখল করা হয় না, একটি নির্দিষ্ট সময়ের ধ্রুবক এই পরিবর্তনের বৈশিষ্ট্য অনুসারে।
যখন এই ধরনের একটি ইলেক্ট্রন বাহ্যিক প্রভাব ছাড়াই ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, ফোটন নির্গত করে, তখন একে স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন বলে। একটি নির্গত ফোটনের সাথে সম্পর্কিত ফেজ এবং দিক এলোমেলো। এইভাবে, এইরকম উত্তেজিত অবস্থায় অনেকগুলি পরমাণু সহ একটি উপাদানের ফলে বিকিরণ হতে পারে যার একটি সংকীর্ণ বর্ণালী রয়েছে (একটি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চারপাশে কেন্দ্রীভূত), তবে পৃথক ফোটনগুলির মধ্যে সাধারণ ফেজ সম্পর্ক থাকবে না এবং এলোমেলো দিক থেকে নির্গত হবে। এটি ফ্লুরোসেন্স এবং তাপ উৎপাদনের প্রক্রিয়া।
ট্রানজিশনের সাথে যুক্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড শোষণ ছাড়াই পরমাণুর কোয়ান্টাম যান্ত্রিক অবস্থাকে প্রভাবিত করতে পারে। যখন একটি পরমাণুর একটি ইলেকট্রন দুটি স্থির অবস্থার মধ্যে একটি রূপান্তর ঘটায় (যার কোনোটিই একটি ডাইপোল ক্ষেত্র দেখায় না), এটি একটি ট্রানজিশন অবস্থায় প্রবেশ করে যার একটি ডাইপোল ক্ষেত্র থাকে এবং একটি ছোট বৈদ্যুতিক ডাইপোলের মতো কাজ করে যা একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে দোদুল্যমান হয়৷
এই ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রতিক্রিয়ায়, এই জাতীয় অবস্থায় একটি ইলেকট্রন স্থানান্তরের সম্ভাবনা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এইভাবে, দুটি স্থির অবস্থার মধ্যে পরিবর্তনের হার স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমনের মাত্রাকে ছাড়িয়ে যায়। উচ্চতর থেকে নিম্ন শক্তির অবস্থায় রূপান্তর ঘটনা ফোটনের মতো একই পর্যায় এবং দিক দিয়ে একটি অতিরিক্ত ফোটন তৈরি করে। এটি বাধ্যতামূলক নির্গমন প্রক্রিয়া৷
খোলা হচ্ছে
উদ্দীপিত নির্গমন ছিল পুরানো কোয়ান্টাম তত্ত্বের অধীনে আইনস্টাইনের তাত্ত্বিক আবিষ্কার, যেখানে বিকিরণকে ফোটনের পরিপ্রেক্ষিতে বর্ণনা করা হয়েছে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের কোয়ান্টা। ফোটন বা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের রেফারেন্স ছাড়াই ক্লাসিক্যাল মডেলেও এই ধরনের বিকিরণ ঘটতে পারে।
উদ্দীপিত নির্গমনকে গাণিতিকভাবে মডেল করা যেতে পারে একটি পরমাণু যা দুটি ইলেকট্রনিক শক্তি অবস্থার একটিতে হতে পারে, একটি নিম্ন স্তরের অবস্থা (সম্ভবত একটি স্থল অবস্থা) এবং একটি উত্তেজিত অবস্থায়, শক্তি E1 এবং E2 যথাক্রমে।
যদি একটি পরমাণু উত্তেজিত অবস্থায় থাকে, তবে এটি স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমনের প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি নিম্ন অবস্থায় ক্ষয় হতে পারে, ফোটন হিসাবে দুটি রাজ্যের মধ্যে শক্তির পার্থক্যকে ছেড়ে দেয়।
বিকল্পভাবে, যদি একটি উত্তেজিত অবস্থার পরমাণু কম্পাঙ্ক ν0 এর বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা বিঘ্নিত হয়, তবে এটি একই কম্পাঙ্কের একটি অতিরিক্ত ফোটন নির্গত করতে পারে এবং পর্যায়ক্রমে, যার ফলে বাহ্যিক ক্ষেত্র বৃদ্ধি পায়, পরমাণুকে কম শক্তির অবস্থায় রেখে যায়।. এই প্রক্রিয়াটি উদ্দীপিত নির্গমন হিসাবে পরিচিত৷
আনুপাতিকতা
স্বতঃস্ফূর্ত এবং প্ররোচিত নির্গমন নির্ণয়ের জন্য সমীকরণে ব্যবহৃত সমানুপাতিকতার ধ্রুবক B21 সেই নির্দিষ্ট স্থানান্তরের জন্য আইনস্টাইন সহগ B হিসাবে পরিচিত, এবং ρ(ν) হল কম্পাঙ্ক ν এ ঘটনা ক্ষেত্রের বিকিরণ ঘনত্ব। এইভাবে, নির্গমন হার উত্তেজিত অবস্থায় পরমাণুর সংখ্যা N2 এবং ঘটনা ফোটনের ঘনত্বের সমানুপাতিক। সারমর্ম এমনইউদ্দীপিত নির্গমনের ঘটনা।
একই সময়ে, পারমাণবিক শোষণের প্রক্রিয়াটি ঘটবে, যা ক্ষেত্র থেকে শক্তি অপসারণ করে, নীচের অবস্থা থেকে ইলেক্ট্রনকে উপরের দিকে উত্থাপন করে। এটির গতি একটি অপরিহার্য সমীকরণ দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
এইভাবে, নেট পাওয়ার এই নেট ট্রানজিশন হারের একটি ফোটন h গুণের শক্তির সমান একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে মুক্তি পায়। মোট স্বতঃস্ফূর্ত এবং প্ররোচিত নির্গমনকে নির্দেশ করে এটি একটি ধনাত্মক সংখ্যা হওয়ার জন্য, নিম্ন স্তরের তুলনায় উত্তেজিত অবস্থায় আরও বেশি পরমাণু থাকতে হবে৷
পার্থক্য
প্রচলিত আলোক উত্সের তুলনায় উদ্দীপিত নির্গমনের বৈশিষ্ট্য (যা স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমনের উপর নির্ভর করে) হল যে নির্গত ফোটনগুলির একই ফ্রিকোয়েন্সি, ফেজ, মেরুকরণ এবং প্রচারের দিক ঘটনা ফোটনগুলির মতোই থাকে। সুতরাং, জড়িত ফোটনগুলি পারস্পরিকভাবে সুসংগত। তাই, ইনভার্সশনের সময়, ঘটনা বিকিরণের অপটিক্যাল পরিবর্ধন ঘটে।
শক্তি পরিবর্তন
যদিও উদ্দীপিত নির্গমনের দ্বারা উত্পন্ন শক্তি সর্বদা যে ক্ষেত্রে এটিকে উদ্দীপিত করেছে তার সঠিক ফ্রিকোয়েন্সিতে থাকে, তবে গতি গণনার উপরোক্ত বর্ণনাটি শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সিতে উত্তেজনার ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, উদ্দীপিত শক্তি (বা স্বতঃস্ফূর্ত) নির্গমন হ্রাস হবে লাইনের আকার অনুযায়ী। পারমাণবিক বা আণবিক অনুরণনকে প্রভাবিত করে শুধুমাত্র অভিন্ন বিস্তৃতি বিবেচনা করে, বর্ণালী রেখার আকৃতি ফাংশনটিকে লরেন্টজ বিতরণ হিসাবে বর্ণনা করা হয়।
এইভাবে, এটি দ্বারা উদ্দীপিত নির্গমন হ্রাস করা হয়গুণাঙ্ক. অভ্যাসগতভাবে, একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় গ্যাসের বেগ বণ্টনের ফলে ডপলার প্রভাবের কারণে, একজাতীয় বিস্তৃতির কারণে লাইন আকৃতির প্রসারণও ঘটতে পারে। এটি একটি গাউসিয়ান আকৃতি ধারণ করে এবং লাইন আকৃতি ফাংশনের সর্বোচ্চ শক্তি হ্রাস করে। একটি ব্যবহারিক সমস্যায়, সম্পূর্ণ লাইনশেপ ফাংশনটি জড়িত পৃথক লাইনশেপ ফাংশনগুলিকে আবদ্ধ করে গণনা করা যেতে পারে।
উদ্দীপিত নির্গমন অপটিক্যাল পরিবর্ধনের জন্য একটি শারীরিক প্রক্রিয়া প্রদান করতে পারে। যদি শক্তির একটি বাহ্যিক উত্স স্থল অবস্থার 50%-এরও বেশি পরমাণুকে উত্তেজিত অবস্থায় স্থানান্তর করতে উদ্দীপিত করে, তবে যাকে বলা হয় জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা তৈরি হয়৷
যখন উপযুক্ত কম্পাঙ্কের আলো একটি উল্টানো মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায়, ফোটনগুলি হয় স্থল অবস্থায় থাকা পরমাণু দ্বারা শোষিত হয় বা একই কম্পাঙ্ক, ফেজ এবং দিকনির্দেশের অতিরিক্ত ফোটন নির্গত করতে উত্তেজিত পরমাণুগুলিকে উদ্দীপিত করে। যেহেতু উত্তেজিত অবস্থায় স্থল অবস্থার চেয়ে বেশি পরমাণু থাকে, ফলে ইনপুট তীব্রতা বৃদ্ধি পায়।
বিকিরণ শোষণ
পদার্থবিজ্ঞানে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের শোষণ হল এমন একটি উপায় যেখানে একটি ফোটনের শক্তি পদার্থ দ্বারা শোষিত হয়, সাধারণত একটি পরমাণুর ইলেকট্রন। এইভাবে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তি শোষকের অভ্যন্তরীণ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, যেমন তাপ। কোনো মাধ্যমের মধ্যে প্রচারিত আলোক তরঙ্গের কিছু ফোটন শোষণের কারণে তার তীব্রতা হ্রাসকে প্রায়শই অ্যাটেন্যুয়েশন বলা হয়।
সাধারণত তরঙ্গ শোষণতাদের তীব্রতার (রৈখিক শোষণ) উপর নির্ভর করে না, যদিও নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে (সাধারণত অপটিক্সে) মাধ্যমটি পরিবর্তিত তরঙ্গের তীব্রতা এবং স্যাচুরেবল শোষণের উপর নির্ভর করে স্বচ্ছতা পরিবর্তন করে।
প্রদত্ত পরিবেশে বিকিরণ কত দ্রুত এবং দক্ষতার সাথে শোষিত হয় তা পরিমাপ করার বিভিন্ন উপায় রয়েছে, যেমন শোষণ সহগ এবং কিছু ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত ডেরিভেটিভ পরিমাণ।
অ্যাটেন্যুয়েশন ফ্যাক্টর
অনেক ক্ষরণ ফ্যাক্টর বৈশিষ্ট্য:
- অ্যাটেন্যুয়েশন ফ্যাক্টর, যা কখনও কখনও, কিন্তু সবসময় নয়, শোষণ ফ্যাক্টরের সমার্থক৷
- মোলার শোষণ ক্ষমতাকে মোলার বিলুপ্তি সহগ বলা হয়। এটি শোষণকে মোলারিটি দ্বারা ভাগ করা হয়৷
- ঘনত্ব দ্বারা বিভক্ত শোষণ ফ্যাক্টর হল ভর ক্ষরণ ফ্যাক্টর।
- শোষণ এবং বিক্ষিপ্ত ক্রস বিভাগগুলি সহগগুলির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত (যথাক্রমে শোষণ এবং ক্ষয়)।
- জ্যোতির্বিজ্ঞানে বিলুপ্তি ড্যাম্পিং ফ্যাক্টরের সমতুল্য।
সমীকরণের জন্য ধ্রুবক
বিকিরণ শোষণের অন্যান্য পরিমাপগুলি হল অনুপ্রবেশ গভীরতা এবং ত্বকের প্রভাব, প্রচার ধ্রুবক, ক্ষয় ধ্রুবক, ফেজ ধ্রুবক এবং জটিল তরঙ্গ সংখ্যা, জটিল প্রতিসরণ সূচক এবং বিলুপ্তি সহগ, জটিল অনুমতি, বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পরিবাহিতা।
শোষণ
শোষণ (এটিকে অপটিক্যাল ঘনত্বও বলা হয়) এবং অপটিক্যালগভীরতা (অপটিক্যাল বেধও বলা হয়) দুটি আন্তঃসম্পর্কিত পরিমাপ।
এই সমস্ত পরিমাণ পরিমাপ করে, অন্তত কিছু পরিমাণে, একটি মাধ্যম কতটা বিকিরণ শোষণ করে। যাইহোক, বিভিন্ন ক্ষেত্র এবং পদ্ধতির অনুশীলনকারীরা সাধারণত উপরের তালিকা থেকে নেওয়া বিভিন্ন মান ব্যবহার করে।
একটি বস্তুর শোষণ পরিমাপ করে যে এটি দ্বারা কতটা ঘটনা আলো শোষিত হয়েছে (প্রতিফলন বা প্রতিসরণের পরিবর্তে)। এটি বিয়ার-ল্যামবার্ট আইনের মাধ্যমে বস্তুর অন্যান্য বৈশিষ্ট্যের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে৷
অনেক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে শোষণের সুনির্দিষ্ট পরিমাপ শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে একটি পদার্থ সনাক্ত করা সম্ভব করে, যেখানে নমুনাটি একদিক থেকে আলোকিত হয়। শোষণের কয়েকটি উদাহরণ হল আল্ট্রাভায়োলেট-দৃশ্যমান স্পেকট্রোস্কোপি, ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি এবং এক্স-রে শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি।
আবেদন
ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং প্ররোচিত বিকিরণের শোষণ বোঝা এবং পরিমাপের অনেকগুলি অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে৷
যখন বিতরণ করা হয়, উদাহরণস্বরূপ, রেডিও দ্বারা, এটি দৃষ্টিসীমার বাইরে উপস্থাপন করা হয়।
লেজারের উদ্দীপিত নির্গমনও সুপরিচিত৷
আবহাওয়াবিদ্যা এবং জলবায়ুবিদ্যায়, বৈশ্বিক এবং স্থানীয় তাপমাত্রা আংশিকভাবে বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাসের (উদাহরণস্বরূপ, গ্রিনহাউস প্রভাব), সেইসাথে ভূমি এবং সমুদ্র পৃষ্ঠের বিকিরণের শোষণের উপর নির্ভর করে।
মেডিসিনে, এক্স-রে বিভিন্ন টিস্যু (বিশেষ করে, হাড়) দ্বারা বিভিন্ন মাত্রায় শোষিত হয়, যা রেডিওগ্রাফির ভিত্তি।
এছাড়াও রসায়ন এবং পদার্থ বিজ্ঞানে ব্যবহৃত হয়, ভিন্ন হিসাবেউপাদান এবং অণুগুলি বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে বিভিন্ন ডিগ্রীতে বিকিরণ শোষণ করবে, যা উপাদানটিকে চিহ্নিত করার অনুমতি দেবে৷
অপটিক্সে, সানগ্লাস, কালার ফিল্টার, ডাই এবং অন্যান্য অনুরূপ উপকরণগুলি বিশেষভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে তারা কোন দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্য শোষণ করে এবং কোন অনুপাতে তা বিবেচনা করে। চশমার গঠন নির্ভর করে উদ্দীপিত নির্গমনের অবস্থার উপর।
জীববিজ্ঞানে, সালোকসংশ্লেষণকারী জীবের ক্লোরোপ্লাস্টের সক্রিয় অঞ্চলে শোষিত হওয়ার জন্য উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো প্রয়োজন। এটি প্রয়োজনীয় যাতে আলোক শক্তি শর্করা এবং অন্যান্য অণুর মধ্যে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
এটি পদার্থবিজ্ঞানে জানা যায় যে পৃথিবীর আয়নোস্ফিয়ারের ডি-অঞ্চল উল্লেখযোগ্যভাবে রেডিও সংকেত শোষণ করে যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামের মধ্যে পড়ে এবং প্ররোচিত বিকিরণের সাথে জড়িত।
পরমাণু পদার্থবিজ্ঞানে, পারমাণবিক বিকিরণের শোষণ তরল মাত্রা, ঘনত্বের পরিমাপ বা বেধ পরিমাপ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ইনডিউসড রেডিয়েশনের প্রধান প্রয়োগ হল কোয়ান্টাম জেনারেটর, লেজার, অপটিক্যাল ডিভাইস।
