Electromagnetic Spectrum Questions in Gujarati

(B) ઈન્ફ્રારેડ વિકિરણ એ એક પ્રકારનું વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ છે જેની તરંગલંબાઈ દ્રશ્ય પ્રકાશ કરતા વધારે હોય છે.
તે મુખ્યત્વે પદાર્થ દ્વારા શોષાયા પછી ઉત્પન્ન થતી ગરમીને માપીને નોંધી શકાય છે.
$Bolometer$ એ એક એવું સાધન છે જે પદાર્થના તાપમાન પર આધારિત વિદ્યુત અવરોધનો ઉપયોગ કરીને આપાત વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની શક્તિ માપવા માટે વપરાય છે.
તેથી,ઈન્ફ્રારેડ વિકિરણને $Bolometer$ દ્વારા નોંધી શકાય છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને વધતી જતી આવૃત્તિ અને ઘટતી જતી તરંગલંબાઈના ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે.
રેડિયો તરંગો વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં સૌથી ઓછી આવૃત્તિ અને સૌથી વધુ તરંગલંબાઈ ધરાવે છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી રેડિયો તરંગોની તરંગલંબાઈ સૌથી વધુ છે.

(A) બોલોમીટર એ એક એવું સાધન છે જે તાપમાન પર આધારિત વિદ્યુત અવરોધ ધરાવતા પદાર્થને ગરમ કરીને આપાત થતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની શક્તિ માપવા માટે વપરાય છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઈન્ફ્રારેડ $(IR)$ વિકિરણને શોધવા માટે થાય છે. જ્યારે ઈન્ફ્રારેડ વિકિરણ બોલોમીટર પર પડે છે,ત્યારે તેના તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે,જે વિદ્યુત અવરોધમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે,જેનાથી વિકિરણની શોધ અને માપન શક્ય બને છે.

(C) ગેમા કિરણો ઉચ્ચ ઉર્જા અને ઉચ્ચ ભેદન શક્તિ ધરાવે છે.
મેડિકલ ક્ષેત્રે,રેડિયોથેરાપીમાં કેન્સરગ્રસ્ત કોષોના $DNA$ ને નુકસાન પહોંચાડીને તેમનો નાશ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ થાય છે.
આ કિરણોને ચોકસાઈપૂર્વક કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે જેથી તંદુરસ્ત કોષોને ન્યૂનતમ નુકસાન થાય.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) કોમ્યુનિકેશનના હેતુઓ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમને વિવિધ આવૃત્તિ બેન્ડમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
પ્રમાણિત વર્ગીકરણ મુજબ:
$1$. મીડિયમ ફ્રીક્વન્સી $(MF)$ ની શ્રેણી $0.3-3\, MHz$ છે.
$2$. હાઈ ફ્રીક્વન્સી $(HF)$ ની શ્રેણી $3-30\, MHz$ છે.
$3$. વેરી હાઈ ફ્રીક્વન્સી $(VHF)$ ની શ્રેણી $30-300\, MHz$ છે.
તેથી,$3\, MHz$ થી $30\, MHz$ સુધીની આવૃત્તિ શ્રેણીને હાઈ ફ્રીક્વન્સી $(HF)$ બેન્ડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) ગ્રીન હાઉસ અસર મુખ્યત્વે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ગરમી ફસાઈ જવાને કારણે થાય છે.
સૂર્યના કિરણો પૃથ્વી પર પહોંચે છે અને પૃથ્વીની સપાટી આ ઉર્જાનું શોષણ કરીને તેને ઉષ્મીય વિકિરણ તરીકે ફરીથી ઉત્સર્જિત કરે છે.
ગ્રીન હાઉસ વાયુઓ (જેમ કે $CO_2$,$CH_4$ અને પાણીની વરાળ) આ બહાર જતી ઉષ્મીય વિકિરણનું શોષણ કરે છે,જે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના ઈન્ફ્રારેડ વિભાગને અનુરૂપ છે.
તેથી,ઈન્ફ્રારેડ કિરણો ગ્રીન હાઉસ અસર માટે જવાબદાર છે.

(C) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં આવૃત્તિના વધતા ક્રમમાં (અને તરંગલંબાઈના ઘટતા ક્રમમાં) ગોઠવણી આ મુજબ છે: રેડિયો તરંગો,માઈક્રોવેવ,ઇન્ફ્રારેડ,દ્રશ્ય પ્રકાશ,અલ્ટ્રાવાયોલેટ,એક્સ-રે અને ગામા કિરણો.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
$1$. રેડિયો તરંગો: સૌથી લાંબી તરંગલંબાઈ.
$2$. માઈક્રોવેવ: રેડિયો તરંગો કરતા ટૂંકી.
$3$. દ્રશ્ય પ્રકાશ: માઈક્રોવેવ કરતા ટૂંકી.
$4$. અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો: દ્રશ્ય પ્રકાશ કરતા ટૂંકી.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની તરંગલંબાઈ સૌથી ટૂંકી છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ તરંગોને તેમની તરંગલંબાઈ અથવા આવૃત્તિના આધારે વર્ગીકૃત કરે છે.
પારરક્ત કિરણોની તરંગલંબાઈ આશરે $1 \, mm$ થી $700 \, nm$ ($10^{-3} \, m$ થી $7 \times 10^{-7} \, m$) ની વચ્ચે હોય છે.
આ મૂલ્યોને સેન્ટિમીટરમાં ફેરવતા $(1 \, m = 100 \, cm)$:
$10^{-3} \, m = 10^{-1} \, cm$
$7 \times 10^{-7} \, m = 7 \times 10^{-5} \, cm$.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા,$10^{-4} \, cm$ એ પારરક્ત કિરણોની તરંગલંબાઈની શ્રેણીમાં આવે છે,જ્યારે અન્ય મૂલ્યો દ્રશ્ય પ્રકાશ અથવા પારજાંબલી કિરણોની નજીક છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) $AM$ (એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન) રેડિયો બેન્ડ સામાન્ય રીતે $535 \, kHz$ થી $1605 \, kHz$ ની આવૃત્તિ રેન્જમાં કાર્ય કરે છે.
કારણ કે $1 \, MHz = 1000 \, kHz$,આ રેન્જ $0.535 \, MHz$ થી $1.605 \, MHz$ ની સમકક્ષ છે.
આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખામણી કરતા,આ રેન્જ સ્પષ્ટપણે $30 \, MHz$ કરતા ઓછી છે.

(C) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિના વધતા ક્રમમાં અથવા તરંગલંબાઈના ઘટતા ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે. આ ક્રમ નીચે મુજબ છે: રેડિયો તરંગો,માઈક્રોવેવ,ઈન્ફ્રારેડ કિરણો,દ્રશ્ય પ્રકાશ,અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો,ક્ષ-કિરણો અને ગેમા કિરણો.
વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં દ્રશ્ય પ્રકાશ એ ઈન્ફ્રારેડ કિરણો અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોની વચ્ચે આવેલો છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) દ્રશ્ય વર્ણપટ એ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટનો તે ભાગ છે જે માનવ આંખ દ્વારા જોઈ શકાય છે.
તે સામાન્ય રીતે આશરે $4000 \, \mathring{A}$ (જાંબલી) થી $7000 \, \mathring{A}$ (લાલ) સુધીનો હોય છે.
આ આવૃત્તિના આશરે $4 \times 10^{14} \, \text{Hz}$ થી $7.5 \times 10^{14} \, \text{Hz}$ ના વિસ્તારને અનુરૂપ છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિ અને તરંગલંબાઈના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. માઈક્રોવેવ એ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટનો એક ભાગ છે જેની આવૃત્તિ સામાન્ય રીતે $0.3 \, GHz$ થી $300 \, GHz$ (અથવા $3 \times 10^8 \, Hz$ થી $3 \times 10^{11} \, Hz$) ની વચ્ચે હોય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$0.3 \, GHz$ થી $300 \, GHz$ નો વિસ્તાર માઈક્રોવેવ માટે પ્રમાણભૂત વ્યાખ્યા છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિના વધતા ક્રમમાં નીચે મુજબ ગોઠવવામાં આવે છે: રેડિયો તરંગો < માઈક્રોવેવ < ઈન્ફ્રારેડ < દ્રશ્ય પ્રકાશ < અલ્ટ્રાવાયોલેટ < ક્ષ-કિરણો < ગેમા કિરણો.
આમ,રેડિયો તરંગો આ ક્રમની શરૂઆતમાં આવતા હોવાથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી તેમની આવૃત્તિ સૌથી ઓછી છે.

(B) ઓઝોન સ્તર અથવા ઓઝોન કવચ એ પૃથ્વીના સ્ટ્રેટોસ્ફિયર (સમતાપ આવરણ) ના એવા ભાગને દર્શાવે છે જે સૂર્યના મોટાભાગના અલ્ટ્રાવાયોલેટ $(UV)$ કિરણોત્સર્ગને શોષી લે છે.
તેમાં વાતાવરણના અન્ય ભાગોની તુલનામાં ઓઝોન $(O_3)$ ની સાંદ્રતા વધુ હોય છે,જોકે સ્ટ્રેટોસ્ફિયરમાં રહેલા અન્ય વાયુઓની તુલનામાં તે હજુ પણ ખૂબ ઓછી છે.

(A) ઓઝોન સ્તર પૃથ્વીના વાતાવરણના સ્ટ્રેટોસ્ફિયર (સમતાપ આવરણ) માં આવેલું છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય સૂર્યના હાનિકારક અલ્ટ્રાવાયોલેટ $(UV)$ વિકિરણોને શોષવાનું છે. આ ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતા કિરણોને ફિલ્ટર કરીને,તે પૃથ્વી પરના સજીવોને ત્વચાનું કેન્સર,મોતિયો અને ઇકોસિસ્ટમને થતા નુકસાન જેવી સંભવિત અસરોથી બચાવે છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિના ગાળાના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$3 \times 10^9 \, Hz$ એટલે $3 \, GHz$ થાય.
$3 \times 10^{10} \, Hz$ એટલે $30 \, GHz$ થાય.
$3 \, GHz$ થી $30 \, GHz$ સુધીની આવૃત્તિના ગાળાને સુપર હાઈ ફ્રિક્વન્સી $(SHF)$ બેન્ડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં તરંગલંબાઈ વધતી જાય છે અને આવૃત્તિ ઘટતી જાય છે.
આપેલ વિકિરણો માટે આવૃત્તિનો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$\gamma$-કિરણોની આવૃત્તિ > $X$-કિરણોની આવૃત્તિ > અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણોની આવૃત્તિ.
અહીં આવૃત્તિઓ અનુક્રમે $B, A$ અને $C$ આપેલી છે:
$B$ ($\gamma$-કિરણોની આવૃત્તિ) > $A$ ($X$-કિરણોની આવૃત્તિ) > $C$ (અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણોની આવૃત્તિ).
તેથી,સાચો સંબંધ $B > A > C$ છે.

(B) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ તરંગલંબાઈના વિશાળ વિસ્તારને આવરી લે છે.
ગેમા કિરણો સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે,જે આશરે $10^{-16} \ m$ થી $10^{-10} \ m$ સુધીની હોય છે.
રેડિયો તરંગો સૌથી લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે,જે $10^{8} \ m$ કે તેથી વધુ સુધી વિસ્તરેલી હોય છે.
તેથી,વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટનો વ્યાપક વિસ્તાર આશરે $10^{-16} \ m$ થી $10^{8} \ m$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$10^{-15} \ m$ થી $10^{8} \ m$ નો વિસ્તાર વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટનું સૌથી સચોટ નિરૂપણ છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને તરંગલંબાઈના વિસ્તાર મુજબ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. રેડિયો તરંગોની તરંગલંબાઈ ઘણી વધારે હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $10^3 \ m$ થી $10^{-1} \ m$ (અથવા તેનાથી વધુ,$10^7 \ m$ સુધી) હોય છે.
$2$. $X$-rays ની તરંગલંબાઈ ખૂબ જ ટૂંકી હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $10^{-8} \ m$ થી $10^{-12} \ m$ ની વચ્ચે હોય છે. તેથી,$10^{-10} \ m$ એ $X$-rays છે.
$3$. દ્રશ્ય પ્રકાશની તરંગલંબાઈ આશરે $4 \times 10^{-7} \ m$ થી $7 \times 10^{-7} \ m$ ની વચ્ચે હોય છે. તેથી,$10^{-7} \ m$ (અથવા $100 \ nm$) એ દ્રશ્ય પ્રકાશના વિસ્તારમાં આવે છે.
આમ,$10^7 \ m$ એ રેડિયો તરંગ,$10^{-10} \ m$ એ $X$-ray અને $10^{-7} \ m$ એ દ્રશ્ય પ્રકાશ છે.

(A) પારરક્ત કિરણો એ દ્રશ્ય પ્રકાશ કરતા લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવતા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો છે.
તેમને સામાન્ય રીતે સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને શોધી શકાય છે,જે વિકિરણના વર્ણપટ વિતરણનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે.
થર્મોપાઈલ્સ,બોલોમીટર્સ અને ઇન્ફ્રારેડ ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મનો પણ શોધવા માટે ઉપયોગ થાય છે,પરંતુ આપેલા વિકલ્પોમાંથી,સ્પેક્ટ્રોમીટર એ આ કિરણોના વિશ્લેષણ અને શોધ માટેનું સાચું સાધન છે.

(B) ઉદગમનો પાવર $P = n \cdot E_{photon} = n \cdot \frac{hc}{\lambda}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ પ્રતિ સેકન્ડ ઉત્સર્જિત ફોટોનની સંખ્યા છે.
આના પરથી,તરંગલંબાઈ $\lambda = \frac{nhc}{P}$ મળે છે.
આપેલ કિંમતો મૂકતા: $n = 10^{20}$,$h = 6.625 \times 10^{-34} \, J \cdot s$,$c = 3 \times 10^8 \, m/s$,અને $P = 4 \times 10^3 \, W$.
$\lambda = \frac{10^{20} \times 6.625 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{4 \times 10^3} \, m$.
$\lambda = \frac{19.875 \times 10^{-6}}{4 \times 10^3} \, m = 4.96875 \times 10^{-9} \, m \approx 5 \times 10^{-9} \, m$.
આ તરંગલંબાઈનો વિસ્તાર ($10^{-8} \, m$ થી $10^{-11} \, m$) એ $X -$ કિરણોને અનુરૂપ છે.

(B) આપેલ છે: $\lambda_1 = 3 \times 10^{-3} \, m$,$\lambda_2 = 1 \, m$,અને $c = 3 \times 10^8 \, m/s$.
આવૃત્તિ $f$ શોધવા માટેનું સૂત્ર $f = \frac{c}{\lambda}$ છે.
$\lambda_1 = 3 \times 10^{-3} \, m$ માટે:
$f_1 = \frac{3 \times 10^8}{3 \times 10^{-3}} = 10^{11} \, Hz = 10^5 \, MHz$.
$\lambda_2 = 1 \, m$ માટે:
$f_2 = \frac{3 \times 10^8}{1} = 3 \times 10^8 \, Hz = 3 \times 10^2 \, MHz$.
તેથી,આવૃત્તિનો ગાળો $3 \times 10^2 \, MHz$ થી $10^5 \, MHz$ છે.

(C) ફોટોનની ઊર્જા $E = 14.4 \, keV = 14.4 \times 10^3 \times 1.6 \times 10^{-19} \, J$ છે.
સંબંધ $\lambda = \frac{hc}{E}$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $h = 6.63 \times 10^{-34} \, J \cdot s$ અને $c = 3 \times 10^8 \, m/s$ છે:
$\lambda = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{14.4 \times 10^3 \times 1.6 \times 10^{-19}} \approx 0.86 \times 10^{-10} \, m = 0.86 \, \mathring{A}$.
તરંગલંબાઈ $0.01 \, \mathring{A}$ થી $100 \, \mathring{A}$ ની રેન્જમાં હોવાથી,આ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગ $X$-કિરણોના વિભાગમાં આવે છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિ અને તરંગલંબાઈના આધારે ક્રમબદ્ધ કરવામાં આવે છે. વધતી જતી તરંગલંબાઈનો ક્રમ આ મુજબ છે: $\gamma-$ કિરણો < $X-$ કિરણો < $UV$ કિરણો < દ્રશ્ય પ્રકાશ < ઇન્ફ્રારેડ < માઇક્રોવેવ્ઝ < રેડિયો તરંગો.
$\gamma-$ કિરણોની આવૃત્તિ સૌથી વધુ હોવાથી,આપેલા વિકલ્પોમાં તેમની તરંગલંબાઈ સૌથી નાની છે.

(D) આવૃત્તિના વધતા ક્રમમાં વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ નીચે મુજબ છે: રેડિયો તરંગો,માઇક્રોવેવ,ઇન્ફ્રારેડ વિકિરણ,દ્રશ્ય પ્રકાશ,અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણ,$X$-કિરણો અને $\gamma$-કિરણો.
આ બધામાં $\gamma$-કિરણોની આવૃત્તિ સૌથી વધુ હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $3 \times 10^{19} \text{ Hz}$ કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં $\gamma$-કિરણોની આવૃત્તિ મહત્તમ છે.

(A) આપેલ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોની તરંગલંબાઇનો ઘટતો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
માઇક્રોવેવ > ઇન્ફ્રારેડ > અલ્ટ્રાવાયોલેટ > ગેમા કિરણો.
તેથી,સાચો ઘટતો ક્રમ આ મુજબ છે:
$\lambda_{\text{Microwave}} > \lambda_{\text{Infrared}} > \lambda_{\text{Ultraviolet}} > \lambda_{\text{Gamma rays}}$.

(B) ફોટોનની ઊર્જા $E$ અને તેની તરંગલંબાઈ $\lambda$ વચ્ચેનો સંબંધ $\lambda = \frac{hc}{E}$ છે.
અહીં,$E = 15\, keV = 15 \times 10^3\, eV$ આપેલ છે.
$hc$ નું મૂલ્ય આશરે $1240\, eV\, nm$ છે.
આ કિંમતો મૂકતા,$\lambda = \frac{1240\, eV\, nm}{15 \times 10^3\, eV} \approx 0.083\, nm$ મળે છે.
$X$-કિરણોની તરંગલંબાઈનો વિસ્તાર સામાન્ય રીતે $1\, nm$ થી $10^{-3}\, nm$ સુધીનો હોય છે.
આમ,$0.083\, nm$ આ વિસ્તારમાં આવતું હોવાથી,આ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો $X$-કિરણોના વર્ણપટનો ભાગ છે.

(B) આપેલ છે: પાવર $P = 4 \ kW = 4000 \ W$,ફોટોન્સની સંખ્યા $n = 10^{20}$,સમય $t = 1 \ s$.
એક ફોટોનની ઊર્જા $E = \frac{P \cdot t}{n}$ દ્વારા મળે છે.
$E = \frac{4000 \times 1}{10^{20}} = 4 \times 10^{-17} \ J$.
આવૃત્તિ $\nu$ શોધવા માટે,આપણે $E = h\nu$ નો ઉપયોગ કરીએ છીએ,જ્યાં $h = 6.63 \times 10^{-34} \ J \cdot s$.
$\nu = \frac{E}{h} = \frac{4 \times 10^{-17}}{6.63 \times 10^{-34}} \approx 6.03 \times 10^{16} \ Hz$.
$X$-કિરણો માટે આવૃત્તિનો વિસ્તાર સામાન્ય રીતે $3 \times 10^{16} \ Hz$ થી $3 \times 10^{19} \ Hz$ હોય છે.
ગણતરી કરેલ આવૃત્તિ આ વિસ્તારમાં આવતી હોવાથી,ઉત્સર્જિત વિકિરણ $X$-કિરણોના વિસ્તારમાં છે.

(B) સ્ત્રોતનો પાવર $P = n \cdot E_{photon} = n \cdot h \nu$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ પ્રતિ સેકન્ડ ફોટોનની સંખ્યા છે,$h$ એ પ્લાન્કનો અચળાંક છે અને $\nu$ એ આવૃત્તિ છે.
આપેલ છે કે $P = 4 \ kW = 4 \times 10^3 \ W$ અને $n = 10^{20} \ photons/s$.
આવૃત્તિ માટે સૂત્ર: $\nu = \frac{P}{n \cdot h}$.
કિંમતો મૂકતા: $\nu = \frac{4 \times 10^3}{10^{20} \times 6.63 \times 10^{-34}} \approx 6.03 \times 10^{16} \ Hz$.
આ આવૃત્તિ $6 \times 10^{16} \ Hz$ એ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના $X$-કિરણોના વિસ્તારમાં આવે છે.

(C) $(1)$ ઇન્ફ્રારેડ કિરણોનો ઉપયોગ સ્નાયુઓના દુખાવાની સારવાર માટે થાય છે કારણ કે તે ઉષ્મા કિરણો છે.
$(2)$ રેડિયો તરંગોનો ઉપયોગ પ્રસારણ માટે થાય છે કારણ કે આ તરંગોની તરંગલંબાઇ ખૂબ લાંબી હોય છે, જે થોડા સેન્ટિમીટરથી લઈને થોડા સો કિલોમીટર સુધીની હોય છે.
$(3)$ $X$-કિરણોનો ઉપયોગ હાડકાના ફ્રેક્ચરને શોધવા માટે થાય છે કારણ કે તેમની ભેદનશક્તિ વધુ હોય છે પરંતુ તે હાડકા જેવા ઘટ્ટ માધ્યમોમાંથી પસાર થઈ શકતા નથી.
$(4)$ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો વાતાવરણના ઓઝોન સ્તર દ્વારા શોષાય છે.
તેથી, સાચી જોડ $a-i, b-ii, c-iii, d-iv$ છે.

(A) ફોટોનની ઊર્જા $E = \frac{hc}{\lambda}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $h$ પ્લાન્કનો અચળાંક છે,$c$ પ્રકાશની ઝડપ છે અને $\lambda$ તરંગલંબાઇ છે.
$E \propto \frac{1}{\lambda}$ હોવાથી,ટૂંકી તરંગલંબાઇ ધરાવતા વિકિરણોની ઊર્જા વધુ હોય છે.
આપેલ વિકિરણો માટે તરંગલંબાઇનો ક્રમ આ મુજબ છે: $\lambda_{\text{Radiowave}} > \lambda_{\text{Yellow}} > \lambda_{\text{Blue}} > \lambda_{\text{X-ray}}$.
તેથી,વધતી જતી ઊર્જાનો ક્રમ છે: $E_{\text{Radiowave}} < E_{\text{Yellow}} < E_{\text{Blue}} < E_{\text{X-ray}}$.
આ ક્રમ $D, B, A, C$ ને અનુરૂપ છે.

(D) તરંગલંબાઇના વધતા ક્રમમાં વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ નીચે મુજબ છે: ગામા કિરણો < $X$-કિરણો < $UV$-કિરણો < દ્રશ્ય પ્રકાશ < $IR$ કિરણો < માઇક્રોવેવ < રેડિયો તરંગો.
વિધાનોનું મૂલ્યાંકન:
$(i)$ માઇક્રોવેવની તરંગલંબાઇ $UV$-કિરણો કરતા વધારે છે. (સાચું)
$(ii)$ $IR$ કિરણોની તરંગલંબાઇ $UV$-કિરણો કરતા વધારે હોય છે,તેથી આ વિધાન ખોટું છે. (ખોટું)
$(iii)$ માઇક્રોવેવની તરંગલંબાઇ $IR$ કિરણો કરતા વધારે હોય છે,તેથી આ વિધાન ખોટું છે. (ખોટું)
$(iv)$ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં ગામા કિરણોની તરંગલંબાઇ સૌથી ટૂંકી હોય છે. (સાચું)
તેથી,વિધાનો $(i)$ અને $(iv)$ સાચા છે.

(D) દોલન કરતો વીજભારિત કણ તે જ આવૃત્તિના વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે જે આવૃત્તિએ તે દોલન કરે છે.
આપેલ આવૃત્તિ $f = 10^9 \ Hz$ છે.
તેથી,ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોની આવૃત્તિ $10^9 \ Hz$ હશે.
તરંગલંબાઈ $\lambda$ એ સૂત્ર $\lambda = \frac{c}{f}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $c = 3 \times 10^8 \ m/s$ એ પ્રકાશની ગતિ છે.
$\lambda = \frac{3 \times 10^8 \ m/s}{10^9 \ Hz} = 0.3 \ m$.
$10^9 \ Hz$ (અથવા $1 \ GHz$) ની આવૃત્તિ ધરાવતા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો માઇક્રોવેવ વિસ્તારમાં આવે છે,જે રેડિયો તરંગોના વર્ણપટનો એક ભાગ છે.

(D) $RADAR$ નો અર્થ $Radio$ $Detection$ $And$ $Ranging$ થાય છે.
તે લક્ષ્ય તરફ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો,ખાસ કરીને માઇક્રોવેવ્ઝ મોકલીને કાર્ય કરે છે.
આ તરંગો વસ્તુ પરથી પરાવર્તિત થાય છે અને રડાર રીસીવર દ્વારા વસ્તુનું અંતર,ઝડપ અને દિશા નક્કી કરવા માટે મેળવવામાં આવે છે.
તેથી,રડારમાં વપરાતા તરંગો માઇક્રોવેવ્ઝ છે.

(D) તરંગલંબાઇના વધતા ક્રમમાં વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ નીચે મુજબ છે: ગામા કિરણો < $X$-કિરણો < $UV$ કિરણો < દ્રશ્ય પ્રકાશ < $IR$ કિરણો < માઇક્રોવેવ < રેડિયો તરંગો.
વિધાનોનું વિશ્લેષણ:
$(A)$ માઇક્રોવેવની તરંગલંબાઇ $UV$ કિરણો કરતા વધારે હોય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$(B)$ $IR$ કિરણોની તરંગલંબાઇ $UV$ કિરણો કરતા વધારે હોય છે. આ વિધાન ખોટું છે.
$(C)$ માઇક્રોવેવની તરંગલંબાઇ $IR$ કિરણો કરતા વધારે હોય છે. આ વિધાન ખોટું છે.
$(D)$ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં ગામા કિરણોની તરંગલંબાઇ સૌથી ટૂંકી હોય છે. આ વિધાન સાચું છે.
તેથી,વિધાનો $(A)$ અને $(D)$ સાચા છે.

(B) આવૃત્તિના ઉતરતા ક્રમમાં વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ નીચે મુજબ છે: $X$-કિરણો > અલ્ટ્રાવાયોલેટ > દ્રશ્ય પ્રકાશ (લાલ પ્રકાશ) > ઇન્ફ્રારેડ > માઇક્રોવેવ્ઝ > રેડિયો તરંગો.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા,આવૃત્તિનો સાચો ઉતરતો ક્રમ છે: $X$-કિરણો > લાલ પ્રકાશ > માઇક્રોવેવ્ઝ > રેડિયો તરંગો.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(1)$ $700\, nm$ થી $1\, mm$ એ ઇન્ફ્રારેડ કિરણો છે,જે પરમાણુઓ અને અણુઓના કંપન $(i)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$(2)$ $1\, nm$ થી $400\, nm$ એ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો છે,જે પરમાણુઓમાં આંતરિક કક્ષાના ઇલેક્ટ્રોનનું ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તરથી નીચા ઉર્જા સ્તરમાં સંક્રમણ $(ii)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$(3)$ $< 10^{-3}\, nm$ એ ગામા કિરણો છે,જે ન્યુક્લિયસના રેડિયોએક્ટિવ ક્ષય $(iii)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$(4)$ $1\, mm$ થી $0.1\, m$ એ માઇક્રોવેવ્સ છે,જે મેગ્નેટ્રોન વાલ્વ $(iv)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $(1)-(i), (2)-(ii), (3)-(iii), (4)-(iv)$ છે.

(B) $1$. સોડિયમ ડબલેટ ($D$-લાઇન્સ) ની તરંગલંબાઇ આશરે $589.0 \; nm$ અને $589.6 \; nm$ છે,જે દ્રશ્ય વર્ણપટમાં આવે છે. તેથી,$I-A$.
$2$. અવકાશમાં ફેલાયેલ આઇસોટ્રોપિક વિકિરણ (કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન) આશરે $2.7 \; K$ તાપમાનને અનુરૂપ છે,જે માઇક્રોવેવ વિસ્તારમાં આવે છે. તેથી,$II-B$.
$3$. આંતરતારકીય અવકાશમાં પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન દ્વારા ઉત્સર્જિત $21 \; cm$ લાઇન વિકિરણ એ રેડિયો તરંગ છે. તેથી,$III-C$.
$4$. હાઇડ્રોજનમાં લેમ્બ શિફ્ટ (બે નજીકના ઉર્જા સ્તરો) થી ઉદ્ભવતા વિકિરણની તરંગલંબાઇ આશરે $30 \; cm$ છે,જે માઇક્રોવેવ વિસ્તારમાં છે. તેથી,$IV-B$.
આમ,સાચી જોડ $I-A, II-B, III-C, IV-B$ છે.

(A) તરંગલંબાઈના વધતા ક્રમમાં વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ નીચે મુજબ છે:
ગામા કિરણો $(G)$ < $X$-કિરણો $(X)$ < અલ્ટ્રાવાયોલેટ $(U)$ < દ્રશ્ય પ્રકાશ $(V)$ < ઇન્ફ્રારેડ $(I)$ < માઇક્રોવેવ્સ $(M)$ < રેડિયો તરંગો $(R)$.
તેથી,ચડતો ક્રમ $G, X, U, V, I, M, R$ છે.

(A) ફોટોનની ઊર્જા $E = \frac{hc}{\lambda}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
તરંગલંબાઇ માટે સૂત્ર: $\lambda = \frac{hc}{E}$.
અહીં $E = 11 \, keV = 11 \times 10^3 \times 1.6 \times 10^{-19} \, J$ આપેલ છે.
$hc = 12400 \, eV \cdot \mathring{A}$ નો ઉપયોગ કરતા,$\lambda = \frac{12400 \, eV \cdot \mathring{A}}{11000 \, eV} \approx 1.13 \, \mathring{A}$ મળે છે.
$X-$કિરણોની તરંગલંબાઇનો વિસ્તાર આશરે $0.1 \, \mathring{A}$ થી $100 \, \mathring{A}$ છે.
આથી,$1.13 \, \mathring{A}$ આ વિસ્તારમાં આવતું હોવાથી,આ વિકિરણ $X-$કિરણ વિભાગમાં આવે છે.

(A) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને આવૃત્તિના આધારે ક્રમબદ્ધ કરવામાં આવે છે. આવૃત્તિની શ્રેણીઓ આશરે નીચે મુજબ છે:
$1$. $\gamma$-કિરણો $(b)$: $10^{19} \, Hz$ થી $10^{24} \, Hz$
$2$. $X$-કિરણો $(a)$: $10^{16} \, Hz$ થી $10^{19} \, Hz$
$3$. પારજાંબલી કિરણો $(c)$: $10^{15} \, Hz$ થી $10^{16} \, Hz$
આ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે $\gamma$-કિરણો $(b)$ ની આવૃત્તિ સૌથી વધુ છે,ત્યારબાદ $X$-કિરણો $(a)$ અને પછી પારજાંબલી કિરણો $(c)$ આવે છે.
તેથી,$b > a > c$.
આપેલા વિકલ્પોને જોતા,$a < b$ અને $b > c$ એ સાચો સંબંધ છે.

(B) વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટને તરંગલંબાઈના વધતા ક્રમમાં અથવા આવૃત્તિના ઘટતા ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે. વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો માટે આવૃત્તિનો ક્રમ આ મુજબ છે: $\gamma$-કિરણો > $X$-કિરણો > અલ્ટ્રાવાયોલેટ $(UV)$ કિરણો > દ્રશ્ય પ્રકાશ > ઇન્ફ્રારેડ કિરણો > માઇક્રોવેવ્સ > રેડિયો તરંગો.
આપેલા વિકલ્પો મુજબ:
$(a) = \gamma$-કિરણો
$(b) = X$-કિરણો
$(c) = UV$-કિરણો
તેમની આવૃત્તિઓની સરખામણી કરતા,આપણને મળે છે: $\gamma$-કિરણોની આવૃત્તિ > $X$-કિરણોની આવૃત્તિ > $UV$-કિરણોની આવૃત્તિ.
તેથી,સાચો ક્રમ $a > b > c$ છે.

(B) આપેલી આવૃત્તિ $f = 1\, GHz = 10^9\, Hz$ છે.
વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના વર્ગીકરણ મુજબ:
- રેડિયો તરંગોની આવૃત્તિ $300\, GHz$ થી ઓછી અને $3\, kHz$ સુધીની હોય છે.
- માઇક્રોવેવ્સની આવૃત્તિ $300\, MHz$ થી $300\, GHz$ ની વચ્ચે હોય છે.
- $1\, GHz$ એ $300\, MHz$ થી $300\, GHz$ ની રેન્જમાં આવતું હોવાથી,તે માઇક્રોવેવ છે,જે રેડિયો તરંગોનો એક પેટા-પ્રકાર છે.
- આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$1\, GHz$ એ રેડિયો તરંગોના વિભાગમાં આવે છે.

(C) વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનો ઉપયોગ સંદેશાવ્યવહાર અને માહિતીના પ્રસારણ માટે થાય છે. સંદેશાવ્યવહારમાં વપરાતા તરંગોમાં રેડિયો તરંગો,માઇક્રોવેવ્ઝ,ઇન્ફ્રારેડ વિકિરણ અને પ્રકાશનો સમાવેશ થાય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,ટેલિકોમ્યુનિકેશનમાં માઇક્રોવેવ્ઝનો ઉપયોગ થાય છે.

(C) વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો એ વિદ્યુતક્ષેત્ર અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વચ્ચેના કંપનોને પરિણામે ઉત્પન્ન થતા તરંગો છે. $\beta -$ કિરણો એ રેડિયોએક્ટિવ ક્ષય દરમિયાન ઉત્સર્જિત થતા ઝડપથી ગતિ કરતા ઇલેક્ટ્રોન (વીજભારિત કણો) નો પ્રવાહ છે. તેઓ દળ અને વીજભાર ધરાવતા દ્રવ્યના કણોના બનેલા હોવાથી,તેઓ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો નથી.

(N/A) ફોટોનની ઊર્જા નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે:
$E = hv = \frac{hc}{\lambda}$
જ્યાં:
$h = \text{પ્લાન્કનો અચળાંક} = 6.63 \times 10^{-34} \text{ J s}$
$c = \text{પ્રકાશની ઝડપ} = 3 \times 10^{8} \text{ m/s}$
$\lambda = \text{વિકિરણની તરંગલંબાઇ}$
ઊર્જાને જુલમાંથી $eV$ માં રૂપાંતરિત કરવા માટે,આપણે $1.6 \times 10^{-19} \text{ J/eV}$ વડે ભાગાકાર કરીએ છીએ.
$E (eV) = \frac{6.63 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{\lambda \times 1.6 \times 10^{-19}} \approx \frac{1.24 \times 10^{-6}}{\lambda} \text{ eV}$.

સ્પેક્ટ્રમનો ભાગ	તરંગલંબાઇ $\lambda$ $(m)$	ઊર્જા $E$ (eV)
રેડિયો તરંગો	$10^{3}$	$1.24 \times 10^{-9}$
માઇક્રોવેવ	$10^{-2}$	$1.24 \times 10^{-4}$
ઇન્ફ્રારેડ	$10^{-5}$	$0.124$
દ્રશ્ય પ્રકાશ	$0.5 \times 10^{-6}$	$2.48$
અલ્ટ્રાવાયોલેટ	$10^{-8}$	$124$
$X$-કિરણો	$10^{-10}$	$1.24 \times 10^{4}$
ગામા કિરણો	$10^{-12}$	$1.24 \times 10^{6}$

ફોટોન ઊર્જાના વિવિધ સ્કેલ સ્ત્રોતની અંદરના ઊર્જા સ્તરના સંક્રમણો સાથે સંબંધિત છે. ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતા ફોટોન (જેમ કે ગામા કિરણો) ઊંડા પરમાણુ ઊર્જા સ્તરો વચ્ચેના સંક્રમણોને અનુરૂપ છે,જ્યારે ઓછી ઊર્જા ધરાવતા ફોટોન (જેમ કે રેડિયો તરંગો) અણુ અથવા આણ્વિક ઊર્જા સ્તરો વચ્ચેના સંક્રમણોને અનુરૂપ છે.

$(a)$ રેડિયો તરંગો; તે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના ટૂંકી તરંગલંબાઇના છેડા સાથે સંબંધિત છે.
$(b)$ રેડિયો તરંગો; તે ટૂંકી તરંગલંબાઇના છેડા સાથે સંબંધિત છે.
$(c)$ તાપમાન, $T = 2.7 \; K$. વિનના સ્થાનાંતરના નિયમ મુજબ, મહત્તમ તીવ્રતાને અનુરૂપ તરંગલંબાઇ $\lambda_{m} = \frac{b}{T} \approx \frac{0.29 \; cm \cdot K}{2.7 \; K} \approx 0.11 \; cm$ છે. આ તરંગલંબાઇ માઇક્રોવેવને અનુરૂપ છે.
$(d)$ આ દ્રશ્યમાન વર્ણપટનો પીળો પ્રકાશ છે.
$(e)$ સંક્રમણ ઉર્જા $E = h\nu$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. $E = 14.4 \; keV = 14.4 \times 10^3 \times 1.6 \times 10^{-19} \; J$ માટે, આવૃત્તિ $\nu = \frac{E}{h} \approx 3.5 \times 10^{18} \; Hz$ મળે છે. આ $X$-કિરણોને અનુરૂપ છે.

(N/A) પ્રકૃતિએ માનવ આંખ (રેટિના) ને વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટની નાની શ્રેણીમાં વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોને શોધવાની સંવેદનશીલતા આપી છે.
વર્ણપટના આ વિસ્તારમાં આવતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણો (આશરે $400 \ nm$ થી $750 \ nm$ ની તરંગલંબાઇ) ને પ્રકાશ કહેવામાં આવે છે.
મુખ્યત્વે પ્રકાશ અને દ્રષ્ટિની સંવેદના દ્વારા જ આપણે આપણી આસપાસની દુનિયાને જાણીએ છીએ અને તેનું અર્થઘટન કરીએ છીએ.

(B) દ્રશ્ય પ્રકાશ એ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટનો એવો ભાગ છે જે માનવ આંખ દ્વારા જોઈ શકાય છે.
દ્રશ્ય પ્રકાશ માટે તરંગલંબાઇનો વિસ્તાર સામાન્ય રીતે આશરે $380 \ nm$ થી $750 \ nm$ સુધીનો હોય છે.
$380 \ nm$ થી નીચે અલ્ટ્રાવાયોલેટ (પારજાંબલી) વિસ્તાર આવેલો છે અને $750 \ nm$ થી ઉપર ઇન્ફ્રારેડ (પારરક્ત) વિસ્તાર આવેલો છે.
તેથી,સાચો વિસ્તાર $380 \ nm$ થી $750 \ nm$ છે.

(N/A) જ્યારે મેક્સવેલે વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોના અસ્તિત્વની આગાહી કરી હતી,ત્યારે માત્ર દ્રશ્ય પ્રકાશના તરંગોને જ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો માનવામાં આવતા હતા. તે સમયે ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો વિશે કોઈ માહિતી નહોતી.
$19$ મી સદીના અંતમાં $X$-રે અને ગામા કિરણોની શોધ થઈ હતી.
વર્તમાનમાં પ્રકાશના તરંગો,$X$-રે,ગામા કિરણો,રેડિયો તરંગો,માઇક્રોવેવ્સ,અલ્ટ્રાવાયોલેટ તરંગો અને ઇન્ફ્રારેડ તરંગો એ વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનો ભાગ છે.
જ્યારે વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનું વર્ગીકરણ આવૃત્તિ (તરંગલંબાઇ) ના આધારે કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેને વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે. આ વર્ણપટમાં વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોની તરંગલંબાઇના મૂલ્યો સતત રીતે વિસ્તરેલા હોય છે. વિવિધ પ્રકારના તરંગોને અલગ કરતી કોઈ સ્પષ્ટ સીમા હોતી નથી.
આ વર્ગીકરણ એ હકીકત પર આધારિત છે કે આ તરંગો કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે અથવા તેમને કેવી રીતે શોધી શકાય છે.