रमन प्रकीर्णन से मिलने वाले स्पेक्ट्रम में, रैले प्रकीर्णन की तीव्रता IR हो एवं IS तथा IAS क्रमश: सबसे तीव्र स्टोक्स रेखा तथा सबसे तीव्र प्रति-स्टोक्स रेखा हो तो इन तीव्रताओं का सही क्रम है:

  1. IS > IR > IAS
  2. IR > IS > IAS
  3. IAS > IR > IS
  4. IR​ > IAS > IS

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : IR > IS > IAS

Detailed Solution

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अवधारणा:

रैले और रमन प्रकीर्णन:

  • रमन स्पेक्ट्रमिकी रमन प्रकीर्णन पर आधारित एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीक है।
  • जब कोई पदार्थ लेजर किरणपुंज (या किसी भी प्रकाश तरंग) के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो उत्पन्न अधिकांश प्रकाश रेले प्रकीर्णित प्रकाश (प्रत्यास्थ प्रक्रिया) होता है।
  • हालाँकि, इस प्रकाश का एक छोटा सा प्रतिशत (लगभग 0.000001%) रमन प्रकीर्णित (अप्रत्यास्थ प्रक्रिया) होता है। रमन प्रकीर्णन एक प्रक्रिया है, जहाँ आपतित प्रकाश नमूने में आणविक कंपनों के साथ परस्पर क्रिया करता है।
  • लेजर किरणपुंज के फोटॉन अणुओं के साथ अन्योन्य क्रिया करते हैं और उनमें इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं।
  • उत्तेजित इलेक्ट्रॉन तुरंत निम्न स्तर पर गिर जाते हैं।
  • जैसे ही इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खोते हैं और निम्न स्तर पर गिरते हैं, वे फोटॉन उत्सर्जित करते हैं।

तीन अलग-अलग परिदृश्य हैं कि कैसे ऊर्जा अवशोषित करने के बाद प्रकाश को फिर से उत्सर्जित किया जा सकता है:

  • एक इलेक्ट्रॉन मूल निम्न स्तर पर गिर जाता है और कोई ऊर्जा परिवर्तन नहीं होता है, इसलिए समान तरंगदैर्घ्य का प्रकाश पुनः उत्सर्जित होता है। इसे रैले प्रकीर्णन कहा जाता है।
  • उत्तेजित होने के बाद, एक इलेक्ट्रॉन निम्न स्तर के बजाय एक कंपन स्तर पर गिर जाता है। इसका अर्थ है कि अणु ने एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा अवशोषित की, जिसके परिणामस्वरूप आपतित प्रकाश की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य में प्रकाश उत्सर्जित होता है। इस रमन प्रकीर्णन को 'स्टोक्स' कहा जाता है।
  • यदि एक इलेक्ट्रॉन एक कंपन स्तर से उत्तेजित होता है, तो यह उच्च ऊर्जा वाले आभासी स्तर पर पहुँच जाता है। जब इलेक्ट्रॉन निम्न स्तर पर गिरता है, तो उत्सर्जित फोटॉन में आपतित फोटॉन की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, जिसके परिणामस्वरूप छोटी तरंगदैर्घ्य होती है। इस प्रकार के रमन स्कैटर को 'प्रति-स्टोक्स' कहा जाता है।

व्याख्या:

चूँकि अधिकांश उत्पादित रैले प्रकीर्णित प्रकाश हैं, इसलिए रैले का प्रकीर्णित प्रकाश सबसे तीव्र होता है। इस प्रकार रेले रेखा की तीव्रता सदैव स्टोक्स और प्रति-स्टोक्स रेखाओं की तीव्रता से अधिक होती है। जबकि स्टोक्स की तीव्रता प्रति-स्टोक्स से अधिक होती है।

इस प्रकार, सही क्रम IR > IS > IAS है। 

अतः सही उत्तर विकल्प 2 है।

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