TSPSC జనరల్ సైన్స్ – విశ్వం వికిరణాల నిలయం

TSPSC జనరల్ సైన్స్ – విశ్వం వికిరణాల నిలయం

* విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రాధాన్యం
* నిత్యావసర ప్రక్రియల్లో వినియోగం

• ఆధునిక విజ్ఞానం విస్తరిస్తున్న వేళ.. మనం ఎన్నో అవసరాల కోసం అధునాతన పరికరాలను వినియోగిస్తున్నాం. వైద్య, శాస్త్ర-సాంకేతిక రంగాలు.. వినోదం, సమాచార-ప్రసార రంగాల్లో ఉపయోగిస్తున్న పరికరాలు.. చేస్తున్న ప్రయోగాల్లో విద్యుదయస్కాంత తరంగాలే కీలకం. ఈ క్రమంలో వికిరణాల ప్రభావం అనివార్యమవుతోంది.
• ప్రపంచం మొత్తం వికిరణాలతో నిండి ఉంది. ఏ ఒక్కరూ వీటి ప్రభావం నుంచి తప్పించుకోలేరు. మనం ఉపయోగించే టీవీ, మొబైల్, మైక్రోవేవ్ ఓవెన్, ఇతర పరికరాలు, నక్షత్రాలు శక్తిని విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రూపంలో విడుదల చేస్తున్నాయి. రాడార్, శాటిలైట్, మొబైల్ కమ్యూనికేషన్స్, టీవీ-రేడియో ప్రసారాలు, గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ సిస్టం (జీపీఎస్) తదితర నిత్యావసర ప్రక్రియల్లో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల వినియోగం తప్పనిసరి. అయితే ఆధునిక విజ్ఞానం మానవుడికి మేలుతో పాటు కీడు కూడా చేస్తోంది. సెల్‌ఫోన్ టవర్ల నుంచి వచ్చే వికిరణ ప్రభావం (రేడియేషన్ ఎఫెక్ట్)తో మానవాళి మున్ముందు విపత్కర పరిస్థితులను ఎదుర్కోవాల్సి వస్తుంది. ఇప్పటికే పక్షులు ఈ టవర్లకు బలవుతున్నాయని పర్యావరణవేత్తలు నిరసన వ్యక్తం చేస్తున్నారు.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు

• కంపించే లేదా త్వరణాన్ని కలిగిన ఆవేశిత కణాలు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఇవి శూన్యంలో కూడా ప్రయాణిస్తాయి. విద్యుత్తు, అయస్కాంత క్షేత్రాలు పరస్పరం లంబంగా కంపిస్తూ.. అవి రెండూ తరంగ ప్రసార దిశకు కూడా లంబంగా కంపిస్తాయి. కంపించే విద్యుత్తు క్షేత్రం, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తే.. అది తిరిగి విద్యుత్తు క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇదే సూత్రం ఆధారంగా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ పనిచేస్తుంది.
  ట్రాన్స్‌ఫార్మర్(పరివర్తకం)లో రెండు వలయాలు ఉంటాయి. మొదటి వలయంలో విద్యుత్ క్షేత్రం మార్పు చెందడం వల్ల అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. ఇది తిరిగి రెండో వలయంలో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌

• గాలి లేదా శూన్యంలో విద్యుద‌య‌స్కాంత తరంగాన్ని ఒకే వేగంతో ప్రయాణిస్తాయి. ఈ వేగాన్నే కాంతి వేగంగా ప‌రిగ‌ణిస్తారు. కాంతి వేగం C = 3 x 10⁸ m/s
  * విద్యుదయస్కాంత తరంగాలన్నీ ఒకేరకమైన ధర్మాలను పాటిస్తాయి.
  * విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఏడు రకాలు. అందులో దృశ్య కాంతిని తప్ప మిగతా వాటిని మనం చూడలేం.
  * వివిధ వైద్య విధానాల్లో అన్ని రకాల వికిరణాలను ఉపయోగిస్తారు. ఉదా: పల్స్, ఆక్సిమెట్రీ, థర్మోగ్రఫీ, ఎండోస్కోపీ, బ్లూలైట్ థెరపీ, రేడియోగ్రఫీ, సీటీ స్కాన్, మామోగ్రఫీ, ఎమ్ఆర్ఐ స్కాన్.
  విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఏడు అవి..
  1) రేడియో తరంగాలు 2) మైక్రో తరంగాలు 3) పరారుణ కిరణాలు 4) దృశ్య కాంతి 5) అతినీలలోహిత కిరణాలు 6) ఎక్స్-కిరణాలు 7) గామా కిరణాలు.

విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం

• ఏడురకాల విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను వాటి తరంగదైర్ఘ్యం పెరిగే క్రమంలో లేదా పౌనఃపున్యం తగ్గే క్రమంలో వరుసగా అమరిస్తే.. ఆ అమరికను విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం అంటారు. దృశ్య కాంతి లేదా తెల్లని కాంతి ఏడు రంగుల (VIBGYOR)తో ఉంటుంది. రెండు విద్యుదయస్కాంత తరంగాల మధ్య కచ్చితమైన సరిహద్దును చూపలేం. ఒక రకమైన తరంగం, మరొక తరంగంలోకి అధ్యారోపితం (ఓవర్‌లాప్) కావచ్చు.
  అత్యధిక శక్తితో ఉండే గామా కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం విలువను పరమాణు కేంద్రక పరిమాణంతో పోల్చవచ్చు. అత్యల్ప శక్తితో ఉండే రేడియో తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యం విలువను ఒక ఫుట్‌బాల్ గ్రౌండ్‌తో పోల్చవచ్చు.

మైక్రో (సూక్ష్మ) తరంగాలు

• ఇవి రేడియో తరంగాలు, పరారుణ కిరణాలకు మధ్యస్థంగా ఉండే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు. వీటి పౌనఃపున్యం 300 Hz నుంచి 300 Hz మధ్య ఉంటుంది. వీటిని మాగ్నెట్రాన్, క్త్లెస్ట్రాన్, గైరోట్రాన్, గన్‌డయోడ్‌లను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేస్తారు. వీటిని ప్రధానంగా రాడార్, మొబైల్ కమ్యూనికేషన్స్, మైక్రోవేవ్ ఓవెన్లలో ఉపయోగిస్తారు.
  * మైక్రోవేవ్స్, డాప్లర్ ప్రభావాల ఆధారంగా వేగంగా వెళ్లే క్రికెట్ బంతి, వాహనాల వేగాలను తెలుసుకోవచ్చు.
  * మైక్రోవేవ్స్ పదార్థంలోని నీటి అణువులను కంపింపజేయడం వల్ల మైక్రోవేవ్ ఓవెన్‌లోని పదార్థం వేడెక్కుతుంది. ఇవి లోహాల ద్వారా చొచ్చుకొని పోలేవు. కాబట్టి ఓవెన్‌లో లోహ పాత్రలను ఉపయోగించరు.
  * మైక్రో (సూక్ష్మ) తరంగాలు పొగమంచు, వర్షం, మేఘాలు, పొగ నుంచి చొచ్చుకుని పోగలవు. కాబట్టి రాడార్ పనితీరును వాతావరణం ప్రభావితం చేయలేదు.
  * మైక్రో తరంగాలను తీసుకువెళ్లే గొట్టాలను వేవ్‌గైడ్స్ అంటారు.

రేడియో తరంగాలు

• సూక్ష్మ (మైక్రో) కిరణాల కంటే అధిక తరంగ దైర్ఘ్యాన్ని కలిగిన అత్యంత బలహీన తరంగాలు రేడియో తరంగాలు. వీటి పౌనఃపున్యం 3 kHz నుంచి 300 GHz మధ్య ఉంటుంది. రేడియో తరంగాలను టీవీ, రేడియో ప్రసారాల్లో ఉపయోగిస్తారు. వీటిని కృత్రిమంగా రేడియో ట్రాన్స్‌మిటర్లు ఉత్పత్తి చేస్తే, ఆకాశంలో వచ్చే మెరుపులు, ఇతర ఖగోళ వస్తువులు సహజ సిద్ధంగా ఉత్పత్తి చేస్తాయి. అతిపెద్ద రేడియో డిష్‌లను ఉపయోగించి ఖగోళం నుంచి వచ్చే రేడియో తరంగాల ఆధారంగా గ్రహాలు, తోకచుక్కలు, నక్షత్రాలు, గెలాక్సీల నిర్మాణాన్ని, చలనాన్ని తెలుసుకోవచ్చు.
  * రేడియో స్టేషన్ నుంచి కృత్రిమంగా వెలువడిన రేడియో తరంగాలు, ఐనో ఆవరణం వల్ల పరావర్తనం చెంది అన్ని ప్రాంతాల్లోకి ప్రసారమవుతాయి. కాబట్టి రేడియో ప్రసారాలకు భూమి ఉపరితలంపై సెల్‌ఫోన్ టవర్ల మాదిరి ఎలాంటి టవర్లను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు.
  * రేడియో తరంగాలు అంతరిక్షంలోని వ్యోమగాములను, ఉపగ్రహాలను భూమితో అనుసంధానం చేస్తాయి.
  * జీపీఎస్‌లోని 24 ఉపగ్రహాలు పంపే రేడియో తరంగాల ఆధారంగా భూమిపై ఉండే వస్తువుల స్థానం, చలనానికి సంబంధించిన సమాచారం తెలుస్తుంది.
  * ఎంఆర్ఐ (మాగ్నెటిక్ రెజొనెన్స్ ఇమేజింగ్) వైద్య విధానంలో రేడియో తరంగాలను ఉపయోగిస్తారు.

పరారుణ తరంగాలు (ఇన్‌ఫ్రారెడ్ రేస్)

• దృశ్య కాంతి కంటే ఎక్కువ, మైక్రో తరంగాల కంటే తక్కువ తరంగ దైర్ఘ్యాన్ని కలిగి ఉండే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలివి. వేడిగా ఉండే అన్ని వస్తువులు పరారుణ కిరణాలను విడుదల చేస్తాయి. కాబట్టి వీటిని ఉష్ణ వికిరణాలు అని కూడా అంటారు.
  * మానవుడి శరీరం నుంచి వచ్చే వికిరణాలను గుర్తించడం ద్వారా పాములు, దోమలు.. మనుషుల ఉనికిని చీకట్లో కూడా గుర్తిస్తాయి.
  * టీవీ రిమోట్ కంట్రోలర్ ద్వారా ఈ వికిరణాలు వెలువడతాయి.
  * పరారుణ కిరణాలను పొగమంచులో, చీకట్లో ఫొటోలను తీసేందుకు ఉపయోగిస్తారు.
  * పల్స్ ఆక్సిమెట్రీ విధానంలో రక్తంలోని ఆక్సిజన్ శాతాన్ని తెలుసుకునేందుకు ఈ కిరణాలు తోడ్పడతాయి.
  * భూమిపై ఉండే పంటలు, మొక్కలు, అడవులు ఇతర వస్తువులు, ప్రదేశాల నుంచి వచ్చే పరారుణ కిరణాలను గుర్తించడం ద్వారా రిమోట్ సెన్సింగ్ ఉపగ్రహాలు పనిచేస్తాయి.
  * పక్షవాత సమస్యలు, బిగుసుకున్న కండరాల నొప్పిని తగ్గించేందుకు వీటిని ఉపయోగిస్తారు.
  * భూమి నుంచి వెలువడిన పరారుణ కిరణాలు వాతావరణంలోని కాలుష్య కారకాల వల్ల భూమి నుంచి తప్పించుకుని వెళ్లలేక భూతాపాన్ని పెంచే ప్రక్రియను హరిత గృహ ప్రభావం అంటారు.
  * మద్యం తాగిన వారిని గుర్తించడంలో ఈ కిరణాలు ఉపయోగపడతాయి.
  * ఎక్కువ రద్దీగా ఉండే ఎయిర్‌పోర్ట్‌లు, రైల్వేస్టేషన్ల లాంటి ప్రదేశాల్లో పరారుణ కెమెరాలు తీసిన ఫొటోల ఆధారంగా మానవుల శరీర ఉష్ట్రోగ్రతలను అంచనా వేస్తారు. దీని ఆధారంగా స్వైన్‌ఫ్లూ లాంటి వేగంగా విస్తరించే వ్యాధులను అదుపు చేస్తారు. ఈ విధంగా తీసిన ఫొటోలను ‘థర్మోగ్రామ్‌’ అంటారు.

దృశ్య కాంతి

• మానవుడి కన్ను గుర్తించే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఇవి. వీటి తరంగ దైర్ఘ్యాల వ్యాప్తి సుమారు 400 – 750 నానోమీటర్ (ఎన్.ఎం.). దృశ్య కాంతిలోని ఏడు రంగుల (VIBGYOR) అమరికను దృశ్య వర్ణపటం అంటారు.
  * తెల్లని కాంతిని పట్టకం ద్వారా ప్రసారం చేస్తే అది ఏడు రంగులుగా విడిపోతుంది.
  * వస్తువు, తనపై పతనం చెందిన ఏడు రంగుల్లో ఒక రంగును తప్ప, మిగతా వాటిని శోషించుకుంటుంది. వస్తువు విడుదల చేసిన రంగులోనే ఆ వస్తువు కనిపిస్తుంది. వస్తువు అన్ని రంగులను గ్రహిస్తే నల్లని రంగులోనూ, అన్నింటిని విడుదల చేస్తే తెల్లని రంగులోనూ కనిపిస్తుంది.

అతినీలలోహిత (యూవీ) కిరణాలు

• దృశ్య కాంతి కంటే తక్కువ, ఎక్స్ కిరణాల కంటే ఎక్కువ తరంగ దైర్ఘ్యాన్ని కలిగి ఉండే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఇవి.
  * అతినీలలోహిత కిరణాలను ఉపయోగించి దొంగనోట్లను, డాక్యుమెంట్లను గుర్తించవచ్చు.
  * సూర్యుడి నుంచి వెలువడే తక్కువ శక్తి ఉన్న యూవీ కిరణాలు డి-విటమిన్ తయారీకి దోహదం చేస్తాయి.
  * సూర్యుడి నుంచి వచ్చే అపాయకర, అధికశక్తి ఉన్న యూవీ కిరణాలను ఓజోన్ పొర నిలిపివేస్తుంది.
  * కీటక నాశకాలుగా, పచ్చకామెర్ల వ్యాధి చికిత్సకు వీటిని ఉపయోగిస్తారు.
  * యూవీ కిరణాలకు అధికంగా గురైతే చర్మ క్యాన్సర్ వస్తుంది.
  * యూవీ కిరణాలను తేనెటీగలు, గబ్బిలాలు, సీతాకోకచిలుకలు, కొన్ని పక్షులు మాత్రమే చూడగలుగుతాయి.
  * ఫ్లోరోసెంట్ (ప్రతిదీప్తి) పౌడర్లు యూవీ కిరణాలను గ్రహించి మెరుస్తాయి. కాబట్టి వీటిని ఉపయోగించి నిపుణులు నేరం జరిగిన ప్రదేశాల్లో నేరగాళ్ల వేలిముద్రలను గుర్తిస్తారు.
  * సాధారణ ట్యూబ్‌లైట్ నుంచి అతినీలలోహిత కిరణాలు వెలువడతాయి.

ఎక్స్-కిరణాలు

• ఇవి అతినీలలోహిత, గామా కిరణాలకు మధ్యస్థంగా 0.01-10 నానోమీటర్ల వరకు తరంగ దైర్ఘ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. వీటిని కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త పేరిట వీటిని రాంట్‌జెన్ వికిరణాలని కూడా పిలుస్తారు. క్యాథోడ్ కిరణాలు (ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాలు) భారలోహాలపై పతనం చెందితే ఎక్స్-కిరణాలు వెలువడతాయి.
  * ఎక్స్ కిరణాలను వైద్యరంగంలో విరివిగా ఉపయోగిస్తారు. ప్రధానంగా ఎముకల నిర్మాణం, వాటిలోని పగుళ్లను గుర్తించడానికి.. కిడ్నీలోని రాళ్లను గుర్తించడానికి.. ఊపిరితిత్తుల పనితీరు, న్యూమోనియా వ్యాధిని గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
  * కంప్యూటరైజ్‌డ్ టోమోగ్రఫీ (సీటీ) స్కానింగ్‌లో ఎక్స్ కిరణాలను ఉపయోగించి దేహంలోని ఒక ప్రాంతం త్రిమితీయ చిత్రాలను తీస్తారు. రొమ్ము క్యాన్సర్‌ను గుర్తించే మామోగ్రఫీలో కూడా వీటిని వినియోగిస్తారు.ఎముకలకు సంబంధించిన శస్త్ర చికిత్సల్లో వైద్యులు ఉపయోగించే సియామ్ (ద్చ్ఝ్ి)లో ఈ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
  * ఎయిర్‌పోర్టులో చేసే లగేజి స్కానర్లలో కూడా ఎక్స్ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు. ఎక్స్ కిరణాలను ఉపయోగించి తీసిన ఫొటోలను రేడియోగ్రాఫ్‌లు అంటారు.
  * ఎక్స్ కిరణాలను ఉపయోగించి పదార్థ అంతర్ నిర్మాణాన్ని తెలుసుకునే విధానాన్ని ఎక్స్‌రే క్రిస్టలోగ్రఫీ అంటారు.

గామా కిరణాలు

• ఇవి అత్యంత శక్తిమంతమైన విద్యుదయాస్కాంత తరంగాలు. ఎక్స్‌కిరణాలు, గామా కిరణాలు అయనీకరణం చెందించే వికిరణాలు. కాబట్టి జీవశాస్త్రపరంగా ఇవి అత్యంత అపాయకర వికిరణాలు. రేడియో ధార్మిక కేంద్రకాలు ఆల్ఫా, బీటా వికిరణాలతోపాటు గామా కిరణాలను కూడా వెదజల్లుతాయని హెన్రీ బెకరల్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కున్నారు.
  * క్యాన్సర్ చికిత్సలో గామా కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని రేడియోథెరపీ అంటారు.
  * క్యాన్సర్‌ని గుర్తించే పీఈటీ (పాజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీ) స్కానింగ్‌లో గామా కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
  * విశ్వాంతరాళం నుంచి వచ్చే గామా కిరణాల ఆధారంగా విశ్వంలో జరిగే కొన్ని ప్రక్రియలను తెలుసుకోవచ్చు.
  * విశ్వాంతరాళం నుంచి వచ్చే ఎక్స్-కిరణాలను గమనించేందుకు అమెరికా 1994లో అంతరిక్షంలోకి చంద్ర ఎక్స్‌రే అబ్జర్వేటరీ పేరుతో ఒక టెలిస్కోప్‌ని ప్రయోగించింది. సుబ్రమణ్యన్ చంద్రశేఖర్ అనే భారతీయ శాస్త్రవేత్త గౌరవార్థం నాసా (అమెరికా అంతరిక్ష పరిశోధన సంస్థ) దీనికి ఈ పేరును నిర్ణయించింది.

మాదిరి ప్రశ్నలు