Electromagnetic Spectrum Questions in Hindi

(N/A) रेडियो तरंगें चालक तारों में आवेशों के त्वरण के कारण उत्पन्न होती हैं। ये तरंगें आमतौर पर $500 \text{ kHz}$ से $1000 \text{ MHz}$ की आवृत्ति सीमा में होती हैं।
रेडियो तरंगों के प्रकार:
$(i)$ $AM$ (एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन) बैंड: $530 \text{ kHz}$ से $1710 \text{ kHz}$।
$(ii)$ $SW$ (शॉर्ट वेव) बैंड: आयनमंडल द्वारा परावर्तन के माध्यम से लंबी दूरी के संचार के लिए उपयोग किया जाता है।
$(iii)$ $TV$ प्रसारण: आवृत्तियाँ $54 \text{ MHz}$ से $890 \text{ MHz}$ तक होती हैं।
$(iv)$ $FM$ (फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन) बैंड: $88 \text{ MHz}$ से $108 \text{ MHz}$।
$(v)$ सेलुलर फोन: ध्वनि संचार के लिए $UHF$ (अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी) बैंड का उपयोग करते हैं।
उपयोग: रेडियो तरंगों का मुख्य रूप से रेडियो,टेलीविजन और सेलुलर संचार प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।
सारांश:
- तरंगदैर्ध्य सीमा: $0.1 \text{ m}$ से $600 \text{ m}$।
- आवृत्ति सीमा: $500 \text{ kHz}$ से $1000 \text{ MHz}$।
- स्रोत: दोलन परिपथ (oscillating circuits) में त्वरित आवेश।
- आविष्कारक: गुग्लिएल्मो मार्कोनी,$1895$ में।
- गुण: ये परावर्तन और अपवर्तन प्रदर्शित करते हैं।

(A) सूक्ष्म तरंगें (microwaves) विशेष प्रकार की निर्वात नलिकाओं (vacuum tubes) जैसे क्लाइस्ट्रॉन,मैग्नेट्रॉन या गन डायोड द्वारा उत्पन्न की जाती हैं।
ये बहुत कम तरंग दैर्ध्य वाली रेडियो तरंगें हैं और इनकी आवृत्ति $0.3 \text{ GHz}$ से $300 \text{ GHz}$ तक होती है।
सूक्ष्म तरंगों के उपयोग:
$(i)$ इनका उपयोग विमान नेविगेशन के लिए रडार सिस्टम में किया जाता है।
$(ii)$ इनका उपयोग लड़ाकू विमानों,नौसेना संचालन और उपग्रह संचार के नियंत्रण के लिए किया जाता है।
$(iii)$ रडार का उपयोग गेंदों (टेनिस और क्रिकेट) और वाहनों की गति को मापने के लिए किया जाता है।
$(iv)$ इनका उपयोग माइक्रोवेव ओवन में किया जाता है। ऐसे ओवन में,सूक्ष्म तरंग की आवृत्ति पानी के अणुओं की आवृत्ति के साथ अनुनाद (resonance) करती है। परिणामस्वरूप,तरंग की ऊर्जा पानी के अणुओं की गतिज ऊर्जा के रूप में स्थानांतरित हो जाती है,जिससे भोजन गर्म हो जाता है। घरेलू माइक्रोवेव ओवन आमतौर पर $0.915 \text{ GHz}$ या $2.45 \text{ GHz}$ का उपयोग करते हैं।
अवरक्त तरंगें (infrared waves) गर्म पिंडों और उनके अणुओं द्वारा उत्पन्न होती हैं। ये विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के सूक्ष्म तरंग और दृश्य क्षेत्र के बीच स्थित होती हैं। $LED$ भी अवरक्त तरंगें उत्पन्न कर सकते हैं। इन्हें 'ऊष्मा तरंगें' (heat waves) भी कहा जाता है क्योंकि ये पदार्थ में मौजूद पानी के अणुओं,$CO_2$ और $NH_3$ द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाती हैं। इन तरंगों को अवशोषित करने से अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है,जिससे वे गर्म हो जाते हैं।
अवरक्त तरंगों के उपयोग:
$(i)$ अवरक्त बल्बों का उपयोग भौतिक चिकित्सा (physical therapy) में किया जाता है।
$(ii)$ ग्रीनहाउस प्रभाव के माध्यम से ये पृथ्वी के औसत तापमान को बनाए रखती हैं।
$(iii)$ अवरक्त सेंसर का उपयोग सैन्य उद्देश्यों और कृषि में फसल की वृद्धि की निगरानी के लिए किया जाता है।
$(iv)$ $LED$ का उपयोग $TV$,वीडियो रिकॉर्डर और $Hi-Fi$ सिस्टम के रिमोट कंट्रोल में किया जाता है।

(N/A) दृश्य प्रकाश सूर्य द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक हिस्सा है। ये किरणें लौ,बल्ब और इनकैंडेसेंट लैंप द्वारा भी उत्पन्न की जा सकती हैं।
यह विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का वह हिस्सा है जिसे मानव आंख द्वारा पहचाना जा सकता है।
इसकी आवृत्ति $4 \times 10^{14} \text{ Hz}$ से $7 \times 10^{14} \text{ Hz}$ तक होती है। इसकी तरंग दैर्ध्य $700 \text{ nm}$ से $400 \text{ nm}$ की सीमा में होती है।
दृश्य किरणों के उपयोग:
$(i)$ मानव आंख दृश्य विकिरण के प्रति संवेदनशील होती है।
$(ii)$ दृश्य प्रकाश के कारण हम अपने आसपास की वस्तुओं को देख सकते हैं।
$(iii)$ विभिन्न जानवर अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील होते हैं। उदाहरण के लिए,सांप इन्फ्रारेड तरंगों का पता लगा सकते हैं।
$(iv)$ कुछ कीड़ों के लिए दृश्य सीमा पराबैंगनी सीमा तक फैली होती है।
पराबैंगनी $(UV)$ विकिरण विशेष प्रकार के लैंप और बहुत गर्म पिंडों द्वारा उत्पन्न होते हैं। सूर्य भी $UV$ विकिरण का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।
सूर्य से आने वाली अधिकांश पराबैंगनी किरणें ओजोन परत द्वारा अवशोषित कर ली जाती हैं,जो $40-50 \text{ km}$ की ऊंचाई पर स्थित है।
अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश मानव शरीर के लिए हानिकारक है। जब शरीर लंबे समय तक $UV$ प्रकाश के संपर्क में रहता है,तो शरीर में मेलेनिन का उत्पादन होता है,जिससे त्वचा काली हो जाती है।
वेल्डिंग के दौरान उत्पन्न चिंगारियों में बहुत अधिक $UV$ प्रकाश होता है,इसलिए आंखों की सुरक्षा के लिए काले रंग के कांच वाले विशेष फेस मास्क का उपयोग किया जाता है।
$UV$ विकिरण साधारण कांच द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। इसलिए,कांच की खिड़कियों के माध्यम से किसी को टैनिंग या सनबर्न नहीं हो सकता है।
पराबैंगनी किरणों के उपयोग:
$(i)$ पराबैंगनी तरंगों की तरंग दैर्ध्य बहुत कम ($400 \text{ nm}$ से $0.6 \text{ nm}$) होती है,इसलिए इन्हें बहुत उच्च सटीकता के साथ एक संकीर्ण बीम में केंद्रित किया जा सकता है। इसका उपयोग $LASIK$ (लेजर असिस्टेड इन सीटू केराटोमाइल्युसिस) में किया जाता है।
$(ii)$ कुछ वाटर प्यूरीफायर में कीटाणुओं को मारने के लिए $UV$ बल्ब का उपयोग किया जाता है।
$(iii)$ वायुमंडल में ओजोन परत एक सुरक्षात्मक परत के रूप में कार्य करती है। ओजोन परत का क्षरण ($CFC$ के उपयोग के कारण) अंतरराष्ट्रीय चिंता का विषय है।

(A) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम विद्युतचुंबकीय विकिरण की सभी संभावित आवृत्तियों की संपूर्ण श्रेणी है। इसमें रेडियो तरंगें,माइक्रोवेव,इन्फ्रारेड,दृश्य प्रकाश,पराबैंगनी,एक्स-रे और गामा किरणें सहित सभी प्रकार के विद्युतचुंबकीय विकिरण शामिल हैं। इन तरंगों को उनकी आवृत्ति या तरंगदैर्ध्य के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है।

(N/A) रेडियो तरंगों के लिए आवृत्ति सीमा को सामान्यतः $3 \ kHz$ से $300 \ GHz$ तक माना जाता है।
विशेष रूप से,$FM$ (फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन) रेडियो बैंड $88 \ MHz$ से $108 \ MHz$ की सीमा में कार्य करता है।

(B) माइक्रोवेव ओवन भोजन को गर्म करने के लिए सूक्ष्म तरंगों (माइक्रोवेव्स) नामक विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करता है।
इन तरंगों की आवृत्ति आमतौर पर $2.45 \ GHz$ के आसपास होती है।
जब ये तरंगें भोजन में मौजूद पानी के अणुओं द्वारा अवशोषित की जाती हैं,तो वे अणुओं को तेजी से घुमाती हैं,जिससे आणविक घर्षण के माध्यम से गर्मी उत्पन्न होती है।
इसलिए,सही उत्तर माइक्रोवेव्स है।

(A) अवरक्त तरंगें किसी पदार्थ में परमाणुओं और अणुओं के कंपन द्वारा उत्पन्न होती हैं। जब ये कण कंपन करते हैं,तो वे स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं। यही कारण है कि अवरक्त विकिरण को अक्सर 'ऊष्मीय विकिरण' (heat radiation) कहा जाता है,क्योंकि यह परम शून्य (absolute zero) से ऊपर के तापमान पर सभी वस्तुओं द्वारा उत्सर्जित होता है।

(A) अवरक्त किरणों (Infrared rays) को आमतौर पर ऊष्मा तरंगों के रूप में जाना जाता है।
ये तरंगें गर्म पिंडों और अणुओं द्वारा उत्पन्न होती हैं।
जब ये तरंगें किसी पदार्थ पर आपतित होती हैं,तो वे अणुओं को कंपन करने के लिए प्रेरित करती हैं,जिससे पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा और तापमान में वृद्धि होती है।

(B) टेलीविजन,एयर कंडीशनर और म्यूजिक सिस्टम जैसे घरेलू उपकरणों के लिए रिमोट कंट्रोल स्विच आमतौर पर $Infrared$ $(IR)$ तरंगों का उपयोग करके संचालित होते हैं। इन तरंगों की तरंगदैर्ध्य लगभग $1 \ mm$ से $700 \ nm$ के बीच होती है,जो एक कमरे के भीतर कम दूरी के वायरलेस संचार के लिए आदर्श है।

(N/A) दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का वह भाग है जो मानव आँख द्वारा देखा जा सकता है।
दृश्य प्रकाश आमतौर पर लगभग $4 \times 10^{14} Hz$ से $7.5 \times 10^{14} Hz$ (या $400 THz$ से $750 THz$) तक की आवृत्ति सीमा को कवर करता है।

(B) सांप,विशेष रूप से पिट वाइपर,में उनकी आंखों और नथुनों के बीच पिट अंग नामक विशेष संवेदी अंग होते हैं। ये अंग थर्मल विकिरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं,जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के इन्फ्रारेड क्षेत्र के अनुरूप होते हैं। यह उन्हें पूर्ण अंधेरे में भी अपने शिकार के शरीर की गर्मी का पता लगाने में सक्षम बनाता है। इसलिए,सांप इन्फ्रारेड तरंगों का पता लगा सकते हैं।

(N/A) पराबैंगनी $(UV)$ तरंगें विशेष लैंपों और बहुत गर्म पिंडों द्वारा उत्पन्न की जाती हैं। पराबैंगनी विकिरण का सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक स्रोत सूर्य है। अन्य स्रोतों में मरकरी वेपर लैंप,आर्क लैंप और वेल्डिंग आर्क शामिल हैं।

(N/A) पराबैंगनी $(UV)$ तरंगें विद्युतचुंबकीय तरंगें हैं जो दृश्य प्रकाश और $X$-किरणों के बीच के स्पेक्ट्रल क्षेत्र में स्थित होती हैं।
पराबैंगनी तरंगों के लिए तरंगदैर्ध्य की सीमा लगभग $1 \times 10^{-7} \, m$ से $4 \times 10^{-7} \, m$ (या $100 \, nm$ से $400 \, nm$) होती है।

(B) जब मानव त्वचा लंबे समय तक सूर्य के प्रकाश के संपर्क में रहती है,तो यह पराबैंगनी $(UV)$ विकिरण को अवशोषित करती है।
त्वचा की गहरी परतों को इन $UV$ किरणों के हानिकारक प्रभावों से बचाने के लिए,शरीर मेलेनिन का उत्पादन बढ़ाता है,जो एक वर्णक है जो त्वचा को गहरा बनाता है।
यह प्रक्रिया $UV$-प्रेरित क्षति के खिलाफ शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली है।

(A) $LASIK$ का अर्थ है लेजर-असिस्टेड इन सीटू केराटोमाइलियसिस $(Laser-Assisted In Situ Keratomileusis)$।
इस सर्जरी में आंख के कॉर्निया को नया आकार देने के लिए एक्साइमर लेजर का उपयोग किया जाता है।
एक्साइमर लेजर पराबैंगनी (अल्ट्रावाइलेट) रेंज में प्रकाश उत्सर्जित करता है,जो विशेष रूप से $193 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर होता है।
इसलिए,$LASIK$ सर्जरी के लिए पराबैंगनी किरणों का उपयोग किया जाता है।

(A) सूर्य द्वारा उत्सर्जित $UV$ (पराबैंगनी) विकिरण जीवित जीवों के लिए हानिकारक है क्योंकि यह त्वचा कैंसर का कारण बन सकता है और $DNA$ को नुकसान पहुंचा सकता है।
पृथ्वी के वायुमंडल में समताप मंडल में ओजोन $(O_3)$ की एक परत होती है,जिसे ओजोन परत के रूप में जाना जाता है।
यह ओजोन परत सूर्य से आने वाले अधिकांश हानिकारक $UV$ विकिरण को अवशोषित कर लेती है,जिससे इसे पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से रोका जाता है और इस प्रकार हमारी रक्षा होती है।

(N/A) $X$-किरणों की तरंगदैर्ध्य सीमा आमतौर पर लगभग $0.01 \ nm$ से $10 \ nm$ ($10^{-11} \ m$ से $10^{-8} \ m$) तक होती है।
$X$-किरणें उच्च ऊर्जा और उच्च आवृत्ति वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं,जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में पराबैंगनी किरणों और गामा किरणों के बीच स्थित होती हैं।

(B) गामा किरणें बहुत कम तरंगदैर्ध्य वाली उच्च-ऊर्जा वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं।
अपनी उच्च ऊर्जा और भेदन क्षमता के कारण,इनका उपयोग चिकित्सा उपचारों में,विशेष रूप से रेडियोथेरेपी में,कैंसर कोशिकाओं के $DNA$ को नुकसान पहुँचाकर उन्हें मारने या नष्ट करने के लिए किया जाता है।

(A) $(i)$ उपग्रह संचार में माइक्रोवेव का उपयोग किया जाता है,इसलिए ${\lambda _1}$ माइक्रोवेव की तरंगदैर्ध्य है।
$(ii)$ जल शोधक में कीटाणुओं को मारने के लिए पराबैंगनी (Ultraviolet) विकिरण का उपयोग किया जाता है,इसलिए ${\lambda _2}$ $UV$ किरणों की तरंगदैर्ध्य है।
$(iii)$ भूमिगत पाइपलाइनों में तेल के रिसाव का पता लगाने के लिए $X$-किरणों का उपयोग किया जाता है,इसलिए ${\lambda _3}$ $X$-किरणों की तरंगदैर्ध्य है।
$(iv)$ कोहरे और धुंध की स्थिति में रनवे पर दृश्यता में सुधार के लिए अवरक्त (Infrared) किरणों का उपयोग किया जाता है,इसलिए ${\lambda _4}$ अवरक्त किरणों की तरंगदैर्ध्य है।
$(b)$ विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में तरंगदैर्ध्य का क्रम इस प्रकार है: ${\lambda _{X-rays}} < {\lambda _{UV}} < {\lambda _{IR}} < {\lambda _{Micro}}$.
अतः,बढ़ता क्रम है: ${\lambda _3} < {\lambda _2} < {\lambda _4} < {\lambda _1}$।
$(c)$ $(i)$ माइक्रोवेव का उपयोग $RADAR$ में किया जाता है।
$(ii)$ $UV$ किरणों का उपयोग $LASIK$ नेत्र शल्य चिकित्सा में किया जाता है।
$(iii)$ $X$-किरणों का उपयोग हड्डियों में फ्रैक्चर का पता लगाने के लिए किया जाता है।
$(iv)$ अवरक्त किरणों का उपयोग ऑप्टिकल संचार में किया जाता है।

(C) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम को तरंगदैर्ध्य के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है।
रेडियो तरंगों की तरंगदैर्ध्य सबसे अधिक होती है,उसके बाद माइक्रोवेव,इन्फ्रारेड,दृश्य प्रकाश,पराबैंगनी,एक्स-रे और गामा किरणें आती हैं,जिनकी तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है।
इसलिए,घटती हुई तरंगदैर्ध्य का सही क्रम इस प्रकार है:
$\lambda_{\text{radio waves}} > \lambda_{\text{microwaves}} > \lambda_{\text{visible}} > \lambda_{\text{x-rays}}$.

(D) दिए गए विद्युत चुम्बकीय विकिरणों के लिए तरंगदैर्ध्य की सीमाएँ इस प्रकार हैं:
$(a)$ माइक्रोवेव: इसकी तरंगदैर्ध्य लगभग $10^{-3} \, m$ से $0.3 \, m$ होती है। अतः, $(a) \rightarrow (iv)$.
$(b)$ गामा किरणें: इनकी तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है, जो आमतौर पर $10^{-13} \, m$ से कम होती है (इस संदर्भ में $10^{-15} \, m$ के रूप में दी गई है)। अतः, $(b) \rightarrow (ii)$.
$(c)$ $A.M.$ रेडियो तरंगें: इनकी तरंगदैर्ध्य बहुत लंबी होती है, जो आमतौर पर $100 \, m$ से $1000 \, m$ के बीच होती है। अतः, $(c) \rightarrow (i)$.
$(d)$ $X$-किरणें: इनकी तरंगदैर्ध्य $10^{-8} \, m$ से $10^{-12} \, m$ के बीच होती है (इस संदर्भ में $10^{-10} \, m$ के रूप में दी गई है)। अतः, $(d) \rightarrow (iii)$.
अतः, सही मिलान $(a)-(iv), (b)-(ii), (c)-(i), (d)-(iii)$ है।

(D) विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम को तरंगदैर्ध्य के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है।
गामा किरणों की तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है,जो आमतौर पर $10^{-10} \ m$ से $10^{-14} \ m$ के बीच होती है।
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर:
$1$. माइक्रोवेव: $10^{-3} \ m$ से $10^{-1} \ m$
$2$. पराबैंगनी किरणें: $10^{-7} \ m$ से $10^{-8} \ m$
$3$. एक्स-रे: $10^{-8} \ m$ से $10^{-10} \ m$
$4$. गामा-किरणें: $< 10^{-10} \ m$
अतः,गामा-किरणों की तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है।

(A) वायुमंडल की परतें ऊँचाई के आधार पर इस प्रकार हैं:
$1$. क्षोभमंडल: $0$ से $12\, km$। अतः,$(a) \rightarrow (iv)$।
$2$. समतापमंडल: $12$ से $50\, km$। अतः,$(b) \rightarrow (iii)$।
$3$. मध्यमंडल: $50$ से $85\, km$। अतः,$(c) \rightarrow (ii)$।
$4$. तापमंडल: $85\, km$ से ऊपर। अतः,$(d) \rightarrow (i)$।
अतः,सही मिलान $(a)-(iv), (b)-(iii), (c)-(ii), (d)-(i)$ है।

(D) माइक्रोवेव आवृत्ति का स्रोत मैग्नेट्रॉन है।
$(b)$ इन्फ्रारेड आवृत्ति का स्रोत परमाणुओं और अणुओं का कंपन है।
$(c)$ गामा किरणों का स्रोत नाभिक का रेडियोधर्मी क्षय है।
$(d)$ $X$-किरणों का स्रोत आंतरिक कोश के इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण है।
अतः,सही मिलान $(a)-(ii), (b)-(iv), (c)-(i), (d)-(iii)$ है।

(C) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम तरंगों को उनकी तरंगदैर्ध्य सीमा के आधार पर वर्गीकृत करता है:
$(a)$ $AM$ रेडियो तरंगों की तरंगदैर्ध्य लंबी होती है, जो आमतौर पर $10^{2} \, m$ के आसपास होती है ($(ii)$ के साथ मेल खाता है)।
$(b)$ सूक्ष्म तरंगों (Microwaves) की तरंगदैर्ध्य $10^{-2} \, m$ की सीमा में होती है ($(iii)$ के साथ मेल खाता है)।
$(c)$ अवरक्त विकिरण (Infrared) की तरंगदैर्ध्य $10^{-4} \, m$ के आसपास होती है ($(iv)$ के साथ मेल खाता है)।
$(d)$ $X$-किरणों की तरंगदैर्ध्य बहुत कम होती है, जो आमतौर पर $10^{-10} \, m$ के आसपास होती है ($(i)$ के साथ मेल खाता है)।
अतः, सही मिलान $(a) - (ii), (b) - (iii), (c) - (iv), (d) - (i)$ है।

(B) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के अनुसार, तरंगदैर्ध्य $(\lambda)$ निम्नलिखित क्रम में बढ़ती है:

$\gamma$-किरणें

$X$-किरणें

पराबैंगनी

दृश्य प्रकाश

अवरक्त

सूक्ष्म तरंगें

रेडियो तरंगें

अतः, तरंगदैर्ध्य का सही आरोही क्रम है: $\lambda_{\text{gamma-ray}} < \lambda_{\text{X-ray}} < \lambda_{\text{visible}} < \lambda_{\text{microwave}}$।

(A) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$(a)$ पराबैंगनी किरणों का उपयोग सर्जिकल उपकरणों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है $(iii)$।
$(b)$ सूक्ष्म तरंगों (Microwaves) का उपयोग रडार प्रणाली में किया जाता है $(iv)$।
$(c)$ अवरक्त तरंगें (Infrared waves) ग्रीनहाउस प्रभाव के लिए जिम्मेदार हैं $(ii)$।
$(d)$ $X$-किरणों का उपयोग उनकी छोटी तरंग दैर्ध्य के कारण क्रिस्टल संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है $(i)$।
अतः,सही क्रम $(a)-(iii), (b)-(iv), (c)-(ii), (d)-(i)$ है।

(A) $UV$ किरणों का उपयोग जल शोधन के लिए किया जाता है क्योंकि ये बैक्टीरिया को मारती हैं।
$X-$किरणों का उपयोग चिकित्सा में फ्रैक्चर का पता लगाने के लिए एक नैदानिक उपकरण के रूप में किया जाता है।
माइक्रोवेव का उपयोग संचार और रडार प्रणालियों के लिए किया जाता है।
इन्फ्रारेड तरंगों की तरंगदैर्ध्य अधिक होती है और इनका प्रकीर्णन कम होता है,इसलिए इनका उपयोग धुंधले दिनों में दृश्यता में सुधार के लिए किया जाता है।

(C) समतल विद्युतचुंबकीय तरंग का सामान्य समीकरण $B = B_0 \sin(kx + \omega t)$ है।
दिए गए समीकरण $B = 2 \times 10^{-7} \sin(0.5 \times 10^3 x + 1.5 \times 10^{11} t)$ के साथ तुलना करने पर,हमें प्राप्त होता है:
कोणीय आवृत्ति $\omega = 1.5 \times 10^{11} \, \text{rad/s}$ और तरंग संख्या $k = 0.5 \times 10^3 \, \text{m}^{-1}$।
आवृत्ति $f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{1.5 \times 10^{11}}{2 \times 3.14} \approx 2.39 \times 10^{10} \, \text{Hz}$।
तरंगदैर्ध्य $\lambda = \frac{2\pi}{k} = \frac{2 \times 3.14}{0.5 \times 10^3} \approx 1.25 \times 10^{-2} \, \text{m} = 1.25 \, \text{cm}$।
$1 \, \text{mm}$ से $1 \, \text{m}$ की तरंगदैर्ध्य वाली विद्युतचुंबकीय तरंगों को माइक्रोवेव के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) पृथ्वी के वायुमंडल में ओजोन परत मुख्य रूप से सूर्य से आने वाले पराबैंगनी $(UV)$ विकिरण को अवशोषित करने के लिए जिम्मेदार है।
विशेष रूप से,यह प्रभावी रूप से $3 \times 10^{-7} \,m$ (या $300 \,nm$) से कम तरंगदैर्ध्य वाले विकिरण को अवशोषित करती है,जो $UV$-$C$ और $UV$-$B$ स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों के अनुरूप है।
इसलिए,$3 \times 10^{-7} \,m$ से कम तरंगदैर्ध्य वाले विकिरण को ओजोन परत द्वारा रोक दिया जाता है।

(D) सही विकल्प $(d)$ है।
$X$-किरणें और $\gamma$-किरणें दोनों उच्च-ऊर्जा वाली विद्युत चुंबकीय विकिरण हैं।
अपनी उच्च भेदन क्षमता और आयनीकरण प्रकृति के कारण,इनका उपयोग रेडियोथेरेपी में कैंसर कोशिकाओं के $DNA$ को नुकसान पहुँचाकर उन्हें नष्ट करने के लिए प्रभावी ढंग से किया जाता है।

(C) स्रोत की शक्ति $P = 15 \text{ kW} = 15 \times 10^3 \text{ W}$ है।
प्रति सेकंड उत्पन्न फोटॉनों की संख्या $n = 10^{16} \text{ s}^{-1}$ है।
एक फोटॉन की ऊर्जा $E = \frac{P}{n} = \frac{15 \times 10^3}{10^{16}} = 15 \times 10^{-13} \text{ J}$ है।
संबंध $E = h\nu$ का उपयोग करते हुए,हम आवृत्ति $\nu$ ज्ञात करते हैं:
$\nu = \frac{E}{h} = \frac{15 \times 10^{-13}}{6 \times 10^{-34}} = 2.5 \times 10^{21} \text{ Hz}$।
$2.5 \times 10^{21} \text{ Hz}$ की आवृत्ति वाला विद्युत चुंबकीय विकिरण गामा किरणों की श्रेणी में आता है (जिनकी आवृत्ति आमतौर पर $10^{19} \text{ Hz}$ से अधिक होती है)।

(C) सही मिलान इस प्रकार है:
$1$. सूक्ष्म तरंगों $(A)$ का उपयोग विमान नेविगेशन $(IV)$ के लिए रडार सिस्टम में किया जाता है।
$2$. $UV$ किरणों $(B)$ का उपयोग लासिक नेत्र शल्य चिकित्सा $(III)$ में किया जाता है।
$3$. अवरक्त किरणों $(C)$ का उपयोग फिजियोथेरेपी $(I)$ में ऊष्मा उपचार प्रदान करने के लिए किया जाता है।
$4$. $X$-किरणों $(D)$ का उपयोग कैंसर के उपचार $(II)$ (रेडियोथेरेपी) में किया जाता है।
अतः,सही मिलान $A-IV, B-III, C-I, D-II$ है।

(B) सही मिलान इस प्रकार है:
$1$. सूक्ष्म तरंगें (Microwaves) क्लाइस्ट्रॉन वाल्व या मैग्नेट्रॉन वाल्व द्वारा उत्पन्न होती हैं $(A-IV)$।
$2$. गामा किरणें नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा उत्पन्न होती हैं $(B-I)$।
$3$. रेडियो तरंगें एरियल में इलेक्ट्रॉनों के त्वरित और मंदित होने से उत्पन्न होती हैं $(C-II)$।
$4$. $X$-किरणें तब उत्पन्न होती हैं जब उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन धातु के लक्ष्य से टकराते हैं,जिससे आंतरिक कोश के इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण होता है $(D-III)$।
अतः,सही मिलान $A-IV, B-I, C-II, D-III$ है।

(A) ऑप्टिकल संचार आमतौर पर इन्फ्रारेड या दृश्य प्रकाश का उपयोग करता है,जो $1 \, THz$ से $1000 \, THz$ की आवृत्ति सीमा में आता है।
$RADAR$ में उपयोग की जाने वाली माइक्रोवेव की आवृत्ति $1 \, GHz$ से $300 \, GHz$ की सीमा में होती है।
चूंकि आवृत्ति $f$ और तरंगदैर्घ्य $\lambda$ समीकरण $c = f\lambda$ द्वारा व्युत्क्रमानुपाती रूप से संबंधित हैं,इसलिए उच्च आवृत्ति वाली तरंगों की तरंगदैर्घ्य कम होती है।
इसलिए,ऑप्टिकल संचार के लिए उपयोग की जाने वाली $EM$ तरंगों की तरंगदैर्घ्य माइक्रोवेव की तुलना में कम होती है,जिससे अभिकथन $A$ गलत हो जाता है।
कारण $R$ के संबंध में,फोटॉन की ऊर्जा $E = hf$ द्वारा दी जाती है। चूंकि इन्फ्रारेड तरंगों की आवृत्ति माइक्रोवेव से अधिक होती है,इसलिए वे अधिक ऊर्जावान होती हैं। अतः,कारण $R$ सही है।
निष्कर्ष: $A$ गलत है लेकिन $R$ सही है।

(B) दी गई विद्युतचुंबकीय तरंगों के लिए तरंगदैर्ध्य सीमाएँ इस प्रकार हैं:
$(A)$ माइक्रोवेव: तरंगदैर्ध्य सीमा $0.1\,m$ से $1\,mm$ है (जो $(IV)$ से मेल खाती है)।
$(B)$ पराबैंगनी: तरंगदैर्ध्य सीमा $400\,nm$ से $1\,nm$ है (जो $(I)$ से मेल खाती है)।
$(C)$ $X$-किरण: तरंगदैर्ध्य सीमा $1\,nm$ से $10^{-3}\,nm$ है (जो $(II)$ से मेल खाती है)।
$(D)$ अवरक्त: तरंगदैर्ध्य सीमा $1\,mm$ से $700\,nm$ है (जो $(III)$ से मेल खाती है)।
अतः,सही मिलान $(A)-(IV), (B)-(I), (C)-(II), (D)-(III)$ है।

(C) तरंगदैर्ध्य के बढ़ते क्रम में विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम इस प्रकार है:
गामा किरणें < एक्स-रे < पराबैंगनी किरणें < दृश्य प्रकाश < अवरक्त तरंगें < सूक्ष्म तरंगें < रेडियो तरंगें।
दी गई तरंगदैर्ध्य:
गामा किरणें: $\lambda_1$
एक्स-रे: $\lambda_2$
अवरक्त तरंगें: $\lambda_3$
सूक्ष्म तरंगें: $\lambda_4$
इनकी तुलना करने पर,हम पाते हैं कि $\lambda_1 < \lambda_2 < \lambda_3 < \lambda_4$ है।
अतः,बढ़ता हुआ क्रम $\lambda_1 < \lambda_2 < \lambda_3 < \lambda_4$ है।

(A) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम को तरंगदैर्ध्य सीमा के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है:
$1$. अवरक्त (Infrared) विकिरण की तरंगदैर्ध्य $1 \, mm$ से $700 \, nm$ (या $10^{-3} \, m$ से $7 \times 10^{-7} \, m$) के बीच होती है। अतः,$(A)-(iii)$।
$2$. पराबैंगनी (Ultraviolet) विकिरण की तरंगदैर्ध्य $400 \, nm$ से $1 \, nm$ के बीच होती है। अतः,$(B)-(ii)$।
$3$. $X$-किरणों की तरंगदैर्ध्य $1 \, nm$ से $10^{-3} \, nm$ के बीच होती है। अतः,$(C)-(iv)$।
$4$. गामा किरणों की तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है,जो सामान्यतः $ < 10^{-3} \, nm$ होती है। अतः,$(D)-(i)$।
अतः,सही मिलान $(A)-(iii), (B)-(ii), (C)-(iv), (D)-(i)$ है।

(A) तरंगदैर्ध्य के बढ़ते क्रम में विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम इस प्रकार है:
$X-$किरणें < पराबैंगनी $(UV)$ किरणें < अवरक्त $(IR)$ किरणें < सूक्ष्म तरंगें।
दी गई तरंगदैर्ध्य:
$(A)$ सूक्ष्म तरंगें: $\lambda_1$
$(B)$ पराबैंगनी किरणें: $\lambda_2$
$(C)$ अवरक्त किरणें: $\lambda_3$
$(D)$ $X-$किरणें: $\lambda_4$
इनकी तुलना करने पर,हमें $\lambda_4 < \lambda_2 < \lambda_3 < \lambda_1$ प्राप्त होता है।
अतः,सही बढ़ता क्रम $\lambda_4 < \lambda_2 < \lambda_3 < \lambda_1$ है।

(C) कार्बन मोनोऑक्साइड के अणु को वियोजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा $E = 11 \ eV$ है।
इस ऊर्जा को जूल में बदलने पर: $E = 11 \times 1.6 \times 10^{-19} \ J = 1.76 \times 10^{-18} \ J$।
संबंध $E = h\nu$ का उपयोग करते हुए,जहाँ $h = 6.626 \times 10^{-34} \ J \cdot s$ प्लांक नियतांक है और $\nu$ आवृत्ति है:
$\nu = \frac{E}{h} = \frac{1.76 \times 10^{-18}}{6.626 \times 10^{-34}} \approx 2.66 \times 10^{15} \ Hz$।
पराबैंगनी विकिरण के लिए विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की सीमा लगभग $7.5 \times 10^{14} \ Hz$ से $3 \times 10^{16} \ Hz$ होती है।
चूंकि गणना की गई आवृत्ति $2.66 \times 10^{15} \ Hz$ इस सीमा के भीतर आती है,इसलिए यह विकिरण पराबैंगनी क्षेत्र से संबंधित है।

(B) $UV$ किरणों का उपयोग जल शोधन के लिए किया जाता है क्योंकि ये बैक्टीरिया और सूक्ष्मजीवों को मार सकती हैं।
$(b)$ $X-$किरणें उच्च-ऊर्जा वाली विद्युतचुंबकीय तरंगें हैं जिनका उपयोग चिकित्सा में फ्रैक्चर और आंतरिक चोटों का पता लगाने के लिए एक नैदानिक उपकरण के रूप में किया जाता है।
$(c)$ माइक्रोवेव का उपयोग संचार प्रणालियों और रडार तकनीक में किया जाता है क्योंकि इनमें जानकारी ले जाने और वस्तुओं से परावर्तित होने की क्षमता होती है।
$(d)$ इन्फ्रारेड तरंगों की तरंगदैर्घ्य लंबी होती है और इनका प्रकीर्णन कम होता है, जिससे ये धुंध वाले दिनों में दृश्यता में सुधार करने के लिए उपयोगी होती हैं।
अतः, सही मिलान है: $(a)-(ii), (b)-(i), (c)-(iii), (d)-(iv)$.

(B) विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम को तरंगदैर्ध्य के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
- $100 \text{ Å}$ से $400 \text{ Å}$ की तरंगदैर्ध्य सीमा पराबैंगनी $(UV)$ क्षेत्र के अंतर्गत आती है।
- एक्स-रे आमतौर पर $0.01 \text{ Å}$ से $100 \text{ Å}$ के बीच होते हैं।
- दृश्य क्षेत्र लगभग $4000 \text{ Å}$ से $7000 \text{ Å}$ के बीच होता है।
- इन्फ्रारेड क्षेत्र $7000 \text{ Å}$ से ऊपर शुरू होता है।
अतः,$100 \text{ Å}$ से $400 \text{ Å}$ की सीमा के लिए सही वर्गीकरण $UV$ क्षेत्र है।

(C) विद्युतचुंबकीय तरंगें वे तरंगें हैं जो विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र के बीच कंपन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती हैं। उन्हें यात्रा करने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है।
प्रकाश किरणें,$X$-किरणें और गामा किरणें सभी विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का हिस्सा हैं।
अल्फा किरणें उच्च-ऊर्जा वाले हीलियम नाभिक ($He^{2+}$ कणों) से बनी होती हैं,जो द्रव्यमान वाले आवेशित कण होते हैं। इसलिए,अल्फा किरणें कण विकिरण हैं,विद्युतचुंबकीय तरंगें नहीं हैं।

(D) पृथ्वी के समताप मंडल (stratosphere) में स्थित ओजोन परत सूर्य के हानिकारक पराबैंगनी $(UV)$ विकिरण के अधिकांश भाग को अवशोषित कर लेती है। यह अवशोषण अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पृथ्वी पर जीवित जीवों को उच्च-ऊर्जा वाली $UV$ किरणों के हानिकारक प्रभावों,जैसे कि त्वचा कैंसर और मोतियाबिंद से बचाता है।

(A) सेलुलर फोन अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी $(UHF)$ बैंड में संकेतों को प्रसारित और प्राप्त करके काम करते हैं,जो आमतौर पर $300 \ MHz$ से $3 \ GHz$ तक होती है। यह आवृत्ति रेंज मोबाइल संचार के लिए आदर्श है क्योंकि यह उच्च डेटा दर की अनुमति देती है और पोर्टेबल उपकरणों के लिए आवश्यक कॉम्पैक्ट एंटीना आकार का समर्थन करती है। इसलिए,सही विकल्प $A$ है।

(A) दृश्य स्पेक्ट्रम विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का वह भाग है जिसे मानव आँख देख सकती है।
दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्ध्य का परास लगभग $400 \text{ nm}$ से $700 \text{ nm}$ होता है।
संबंध $c = f \lambda$ का उपयोग करते हुए,जहाँ $c = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$ प्रकाश की गति है,हम आवृत्ति $f = c / \lambda$ की गणना कर सकते हैं।
$\lambda = 700 \text{ nm} = 700 \times 10^{-9} \text{ m}$ के लिए,$f = (3 \times 10^8) / (700 \times 10^{-9}) \approx 4.29 \times 10^{14} \text{ Hz} = 429 \text{ THz}$।
$\lambda = 400 \text{ nm} = 400 \times 10^{-9} \text{ m}$ के लिए,$f = (3 \times 10^8) / (400 \times 10^{-9}) = 7.5 \times 10^{14} \text{ Hz} = 750 \text{ THz}$।
अतः,आवृत्ति का परास लगभग $400 \text{ THz}$ से $750 \text{ THz}$ है,जो विकल्प $A$ के अनुरूप है।

(D) $FM$ (फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटेड) रेडियो प्रसारण के लिए आवंटित मानक फ्रीक्वेंसी रेंज $88 \text{ MHz}$ से $108 \text{ MHz}$ है।
यह बैंड वेरी हाई फ्रीक्वेंसी $(VHF)$ स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा है।
इसलिए,सही विकल्प $D$ है।

(D) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम को तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
पराबैंगनी $(UV)$ विकिरण दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम और एक्स-रे के बीच स्थित होता है।
पराबैंगनी विकिरण के लिए तरंगदैर्ध्य की सीमा लगभग $400 \ nm$ से $1.0 \ nm$ (या $10^{-7} \ m$ से $10^{-9} \ m$) होती है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(B) सही क्रम $v_r < v_v < v_{uv}$ है।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में तरंगों को आवृत्ति के बढ़ते क्रम में इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है:
रेडियो तरंगें $\rightarrow$ माइक्रोवेव $\rightarrow$ इन्फ्रारेड किरणें $\rightarrow$ दृश्य प्रकाश $\rightarrow$ पराबैंगनी किरणें $\rightarrow$ $X$-किरणें $\rightarrow$ गामा किरणें।
चूंकि रेडियो तरंगों की आवृत्ति सबसे कम होती है और पराबैंगनी तरंगों की आवृत्ति दृश्य प्रकाश से अधिक होती है,इसलिए सही संबंध $v_r < v_v < v_{uv}$ है।

(B) विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में तरंगदैर्ध्य का क्रम इस प्रकार है: गामा किरणें < $X$-किरणें < पराबैंगनी < दृश्य प्रकाश < अवरक्त < सूक्ष्म तरंगें < रेडियो तरंगें।
यहाँ $\lambda_r$ गामा किरणों की तरंगदैर्ध्य है,$\lambda_x$ $X$-किरणों की तरंगदैर्ध्य है और $\lambda_m$ सूक्ष्म तरंगों की तरंगदैर्ध्य है।
विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के अनुसार,गामा किरणों की तरंगदैर्ध्य सबसे कम होती है और सूक्ष्म तरंगों की तरंगदैर्ध्य $X$-किरणों की तुलना में बहुत अधिक होती है।
अतः,सही संबंध $\lambda_r < \lambda_x < \lambda_m$ है।