वेग वरणकर्ता
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वेग वरणकर्ता का मूल विचार एक विद्युत क्षेत्र और एक चुंबकीय क्षेत्र को इस तरह से संयोजित करना है कि केवल एक विशिष्ट वेग वाले कणों को उपकरण से गुजरने की अनुमति हो जबकि अन्य दूर विक्षेपित हो जाएं।
यहां बताया गया है कि वेग वरणकर्ता कैसे काम करता है:
विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण:
जब एक आवेशित कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन, विद्युत क्षेत्र (E) और चुंबकीय क्षेत्र (B) दोनों वाले क्षेत्र में प्रवेश करता है, तो यह दोनों क्षेत्रों के कारण एक बल का अनुभव करता है।
गति के समीकरण
विद्युत क्षेत्र में आवेशित कण पर लगने वाला बल समीकरण द्वारा दिया जाता है:
जहाँ:
न्यूटन (N) में विद्युत बल है।
कूलम्ब (C) में कण का आवेश है।
वोल्ट प्रति मीटर (V/m) में विद्युत क्षेत्र की ताकत है।
चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण पर लगने वाला बल समीकरण द्वारा दिया जाता है:
जहाँ:
न्यूटन (N) में चुंबकीय बल है।
कूलम्ब (C) में कण का आवेश है।
मीटर प्रति सेकंड (m/s) में कण का वेग है।
टेस्लास (T) में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत है।
वेग वरणकर्ता के लिए संतुलन बल
वेग वरणकर्ता की कुंजी विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को इस तरह से स्थापित करना है कि विद्युत बल (F_E) एक विशिष्ट वेग के लिए चुंबकीय बल (F_B) को बिल्कुल रद्द कर दे। इसका मतलब यह है:
तो, हम समीकरणों को एक दूसरे के बराबर सेट कर सकते हैं:
चूँकि समीकरण के दोनों पक्षों पर आवेश (q) उभयनिष्ठ है, यह रद्द हो जाता है:
यह समीकरण हमें बताता है कि किसी दिए गए विद्युत क्षेत्र की प्रबलता (E) और चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता (B) के लिए, केवल एक विशिष्ट वेग (v) वाले आवेशित कण विक्षेपित हुए बिना वेग वरणकर्ता से गुजरेंगे।
अनुप्रयोग
वेग वरणकर्ताओं का उपयोग आवेशित कणों से जुड़े विभिन्न प्रयोगों में किया जाता है, जैसे द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में आयनों को उनके द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात के आधार पर अलग करने के लिए और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में इलेक्ट्रॉन बीम को नियंत्रित करने के लिए।
निष्कर्ष
वेग चयनकर्ता एक उपकरण है जो आवेशित कणों को उनके वेग के आधार पर चुनने के लिए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के संयोजन का उपयोग करता है। फ़ील्ड को उचित रूप से स्थापित करने से, केवल एक विशिष्ट वेग वाले कण ही उपकरण से गुजर सकते हैं जबकि अन्य दूर विक्षेपित हो जाते हैं।
