तरङ्ग

हामी धेरै किसिमका तरङ्गले बोकेको ऊर्जा प्रयोग गर्छौँ:

• सूर्यबाट आउने प्रकाश र ताप (इन्फ्रारेड);
• एफ.एम. रेडियो तथा टिभी ट्रान्समिटरबाट आउने रेडियो तरङ्ग;
• मोबाइल फोन, वाइफाइ तथा माइक्रोवेभ ओभनमा प्रयोग हुने माइक्रोवेभ;
• टिभीको रिमोट कन्ट्रोलबाट निस्कने इन्फ्रारेड;
• मानव शरीरभित्र हेर्न प्रयोग हुने एक्स-रे र अल्ट्रासाउन्ड (कानले सुन्न नसकिने गरी तीखो ध्वनि);
• सुरक्षा जाँच, दुरी नाप्ने काम तथा अरू धेरै काममा प्रयोग हुने तरङ्गका सञ्जाल।

यी तरङ्गबिचको मुख्य फरक तिनी कति छिटो हल्लिन्छन् भन्ने कुरामा हुन्छ। रेडियो तरङ्ग बिस्तारै हल्लिन्छन्, अर्थात् तिनको आवृत्ति कम हुन्छ। प्रकाश, एक्स-रे तथा गामा रे भने अत्यन्त छिटो हल्लिन्छन्, अर्थात् तिनको आवृत्ति बढी हुन्छ। यी सबै तरङ्गबारे तल क्रमैसँग पढिन्छ।

क्रियाकलाप 10.1: तरङ्गमा के सर्छ?

यस्तो किन हुन्छ? औँलाले पानीमा हिर्काउँदा नजिकैका पानीका अणुहरू तल र माथि धकेलिन्छन्। हरेक अणु छेउका अणुसँग जोडिएको हुने भएकाले एउटा अणु चल्दा छेउका अणु पनि तानिन्छन् वा धकेलिन्छन्। एकछिनपछि ती अणु पनि तलमाथि चल्न थाल्छन्। यो चाल फेरि तिनका छेउका अणुमा सर्छ। यो क्रम यसरी नै अगाडि बढ्दै जान्छ। यसरी हलचल लहरका रूपमा सतहभरि फैलिन्छ र आफूसँगै ऊर्जा पनि लैजान्छ। तर हरेक अणु भने आफ्नै आराम गर्ने ठाउँवरिपरि मात्र यताउता चल्छ, अर्थात् कम्पन गर्छ। अणुको यस्तो आराम गर्ने ठाउँलाई विश्राम स्थिति भनिन्छ। कागजको डुङ्गाबाट यही कुरा थाहा हुन्छ। डुङ्गा मुनिका अणुसँगै तलमाथि हुन्छ, तर आफ्नै ठाउँमा रहन्छ।

डोरीमा पनि यस्तै हुन्छ। हातले डोरीको छेउलाई तलमाथि चलाउँछ। त्यो छेउले डोरीको अर्को भागलाई तान्छ, अनि त्यो भागले त्यसपछिको भागलाई तान्छ। हरेक भाग अघिल्लो भागभन्दा अलि ढिलो चल्छ। यसरी डोरीका केही भाग माथि उठेका र केही तल दबिएका देखिन्छन्, अनि त्यो आकार डोरीमा अगाडि सर्दै जान्छ। डोरीको हरेक टुक्रा आफ्नो ठाउँवरिपरि तलमाथि मात्र चल्छ तर उठेका भाग भने अगाडि बढ्छन् भन्ने कुरा रिबनबाट थाहा हुन्छ।

यसरी तरङ्ग भनेको पदार्थलाई साथै नलगी एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा ऊर्जा पुर्‍याउने पेरियोडिक डिस्टरबेन्स (दोहोरिइरहने हलचल) हो। (“पेरियोडिक” भन्नाले पटक पटक दोहोरिइरहने भन्ने बुझिन्छ।)

तर हरेक तरङ्गलाई चल्न पदार्थ चाहिन्छ भन्ने छैन। प्रकाश, रेडियो तरङ्ग तथा एक्स-रेमा तलमाथि हुने कुरा विद्युतीय र चुम्बकीय क्षेत्र हो। यी तरङ्ग खाली अन्तरिक्ष पार गरेर पनि ऊर्जा पुर्‍याउँछन्।

तरङ्गलाई दुई आधारमा वर्गीकरण गरिन्छ:

• माध्यम (तरङ्ग चल्न चाहिने पदार्थ) चाहिने वा नचाहिने आधारमा: यान्त्रिक तरङ्गलाई माध्यम चाहिन्छ भने विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गलाई चाहिँदैन;
• अणुहरू कुन दिशामा चल्छन् भन्ने आधारमा: लङ्गिच्युडिनल तरङ्गमा अणुहरू तरङ्ग जाने दिशामै अगाडि-पछाडि चल्छन् भने ट्रान्सभर्स तरङ्गमा तरङ्ग जाने दिशासँग समकोण बनाएर चल्छन्।

तरङ्गका प्रकार
यान्त्रिक तरङ्ग (माध्यम चाहिन्छ)	लङ्गिच्युडिनल, जस्तै: ध्वनि	ट्रान्सभर्स, जस्तै: डोरीको तरङ्ग
विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग (माध्यम चाहिँदैन)	सधैँ ट्रान्सभर्स, जस्तै: प्रकाश, रेडियो तरङ्ग

क्रियाकलाप 10.2: स्लिङ्की हल्लाउने दुई तरिका

लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग

स्लिङ्कीको छेउलाई एकनासले धकेल्दा हातनजिकका रिङहरू एकअर्काको नजिक खाँदिन्छन्। यसलाई कम्प्रेसन (खाँदिएको भाग) भनिन्छ। त्यसपछि पछाडि तान्दा ती रिङ फुक्छन्। यसलाई रेयरफेक्सन (फुकेको भाग) भनिन्छ। यो क्रम पटक पटक दोहोरिँदै जान्छ र कम्प्रेसन तथा रेयरफेक्सन स्लिङ्कीमा अगाडि बढ्छन्।

लङ्गिच्युडिनल तरङ्गमा माध्यमका अणुहरू तरङ्ग जाने दिशामै अगाडि-पछाडि कम्पन गर्छन्। ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो। लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग पदार्थका तीनै अवस्था, अर्थात् ठोस, तरल र ग्यास भएर जान सक्छ।

ट्रान्सभर्स तरङ्ग

स्लिङ्कीको छेउलाई दायाँबायाँ चलाउँदा रिङहरू दायाँबायाँ चल्छन्, तर उठेका भाग भने स्लिङ्कीमा अगाडि बढ्छन्।

ट्रान्सभर्स तरङ्गमा माध्यमका अणुहरू तरङ्ग जाने दिशासँग समकोण (लम्ब) बनाएर कम्पन गर्छन्। डोरी वा तारमा बन्ने तरङ्ग तथा पानीको सतहका लहर ट्रान्सभर्स तरङ्ग हुन्। यान्त्रिक ट्रान्सभर्स तरङ्ग ठोस भएर र तरलको सतहमा जान सक्छन्, तर ग्यास भएर जान सक्दैनन्। ग्यासका अणुहरू एकअर्कासँग बाँधिएका नहुने भएकाले एउटा अणु छेउतिर सर्दा छेउको अणु त्यससँगै तानिँदैन।

तरङ्गसम्बन्धी शब्दावली

• कम्प्रेसन: लङ्गिच्युडिनल तरङ्गमा अणुहरू खाँदिएको भाग (यहाँ चाप बढी हुन्छ)।
• रेयरफेक्सन: लङ्गिच्युडिनल तरङ्गमा अणुहरू फुकेको भाग (यहाँ चाप कम हुन्छ)।
• क्रेस्ट: ट्रान्सभर्स तरङ्गमा विश्राम स्थितिभन्दा माथि उठेको सबैभन्दा अग्लो भाग।
• ट्रफ: ट्रान्सभर्स तरङ्गमा विश्राम स्थितिभन्दा तल दबिएको सबैभन्दा होचो भाग।
• एम्प्लिच्युड (A): कुनै अणु आफ्नो विश्राम स्थितिबाट सर्ने सबैभन्दा ठुलो दुरी, अर्थात् विश्राम स्थितिदेखि क्रेस्टको टुप्पोसम्म वा ट्रफको पिँधसम्मको दुरी। एम्प्लिच्युड ठुलो भए ध्वनि चर्को हुन्छ वा पानीको छाल अग्लो हुन्छ।
• तरङ्ग लम्बाइ (λ, ग्रिक अक्षर लाम्डा): एउटा पूर्ण तरङ्गको लम्बाइ। ट्रान्सभर्स तरङ्गमा एउटा क्रेस्टदेखि नजिकैको अर्को क्रेस्टसम्मको (वा एउटा ट्रफदेखि अर्को ट्रफसम्मको) दुरी तरङ्ग लम्बाइ हो। लङ्गिच्युडिनल तरङ्गमा एउटा कम्प्रेसनको बिचदेखि अर्को कम्प्रेसनको बिचसम्मको (वा एउटा रेयरफेक्सनदेखि अर्कोसम्मको) दुरी तरङ्ग लम्बाइ हो। यसको SI एकाइ मिटर (m) हो।
• आवृत्ति (f): एक सेकेन्डमा उत्पन्न हुने (वा कुनै बिन्दु पार गर्ने) पूर्ण तरङ्गको सङ्ख्या। यसको SI एकाइ हर्ज (Hz) हो। 1 Hz भनेको प्रतिसेकेन्ड एउटा तरङ्ग हो।
• समयावधि (T): एउटा पूर्ण तरङ्ग उत्पन्न हुन लाग्ने समय।

$$\text{आवृत्ति } (f) = \frac{\text{तरङ्गको सङ्ख्या } (n)}{\text{समय } (t)}$$

एउटा पूर्ण तरङ्ग T सेकेन्डमा उत्पन्न हुन्छ भने एक सेकेन्डमा f ओटा तरङ्ग उत्पन्न हुन्छन्। अतः

$$T = \frac{1}{f} \qquad \text{र} \qquad f = \frac{1}{T}$$

तरङ्गको गति

सबै तरङ्ग उत्तिकै छिटो जाँदैनन्। तरङ्ग कति छिटो जान्छ भन्ने कुरा माध्यम, तरङ्गको प्रकार आदिमा भर पर्छ। तरङ्गले एक सेकेन्डमा पार गर्ने दुरीलाई तरङ्गको गति (v) भनिन्छ। यसलाई m/s मा नापिन्छ।

यो गति आवृत्ति र तरङ्ग लम्बाइको गुणनफल किन हुन्छ? स्रोतले एक सेकेन्डमा f ओटा तरङ्ग बनाउँछ। हरेक तरङ्गको लम्बाइ λ हुने भएकाले एक सेकेन्डमा तरङ्गको अगाडिको भाग f ओटा λ जति अगाडि सर्छ:

$$\text{तरङ्गको गति } (v) = \text{आवृत्ति } (f) \times \text{तरङ्ग लम्बाइ } (\lambda)$$

खाली उपत्यकामा कराउँदा प्रतिध्वनि फर्केर आउँछ। हावा नभएको चन्द्रमामा कराए भने कसैले सुन्दैन, छेउमै उभिएको मानिसले पनि सुन्दैन। तर सूर्यको प्रकाश भने 15 करोड km खाली अन्तरिक्ष पार गरेर हामीसम्म आइपुग्छ। यसबाट केही तरङ्गलाई चल्न माध्यम चाहिन्छ र केहीलाई चाहिँदैन भन्ने थाहा हुन्छ।

यान्त्रिक तरङ्ग

चल्न (प्रसारण हुन) माध्यम चाहिने तरङ्गलाई यान्त्रिक तरङ्ग भनिन्छ। ध्वनि यान्त्रिक तरङ्ग हो। यान्त्रिक तरङ्गमा कुनै पदार्थका अणुहरूको कम्पनद्वारा ऊर्जा अगाडि सर्छ। ऊर्जा प्रसारणका क्रममा कम्पन हुने त्यो पदार्थ (ठोस, तरल वा ग्यास) नै तरङ्गको माध्यम हो।

• जाँदै जाँदा माध्यमले तरङ्गको केही ऊर्जा शोषण गर्छ। यसले गर्दा तरङ्ग कमजोर हुँदै जान्छ र निश्चित दुरीसम्म मात्र जान सक्छ।
• यसको वेग फरक फरक माध्यममा फरक फरक हुन्छ। सामान्य अवस्थामा ध्वनिको वेग हावामा करिब 343 m/s, पानीमा 1,481 m/s र फलाममा 5,120 m/s हुन्छ।
• यान्त्रिक तरङ्ग लङ्गिच्युडिनल (ध्वनि) वा ट्रान्सभर्स (डोरीको तरङ्ग) हुन सक्छन्।

विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग

सूर्य र ताराहरूको प्रकाश अन्तरिक्षको शून्य स्थान हुँदै पृथ्वीसम्म आइपुग्छ। चल्न माध्यम नचाहिने तरङ्गलाई विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग भनिन्छ। प्रकाश, अल्ट्राभायलेट तरङ्ग, ताप बोक्ने इन्फ्रारेड तरङ्ग, रेडियो तरङ्ग तथा एक्स-रे विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग हुन्। विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गका रूपमा ऊर्जा प्रसारण हुने विधिलाई विकिरण भनिन्छ।

• शून्य स्थानमा यिनको ऊर्जा शोषण नहुने भएकाले यी तरङ्ग अत्यन्त टाढासम्म जान सक्छन्। अर्बौँ प्रकाशवर्ष टाढाका तारापुञ्जको प्रकाश पनि हामीसम्म आइपुग्छ।
• शून्य स्थानमा यी सबै तरङ्ग प्रकाशको गति, अर्थात् 3 × 10⁸ m/s मा जान्छन्। सूर्यको प्रकाश पृथ्वीसम्म आइपुग्न करिब 8 मिनेट 20 सेकेन्ड लाग्छ।
• यिनमा विद्युतीय र चुम्बकीय क्षेत्र तरङ्ग जाने दिशासँग समकोण बनाएर कम्पन गर्ने भएकाले यी ट्रान्सभर्स तरङ्ग हुन्।
• यी प्राकृतिक रूपमा (सूर्य र ताराबाट) तथा कृत्रिम रूपमा (रेडियो ट्रान्समिटर, बत्ती र एक्स-रे मेसिनबाट) उत्पन्न हुन्छन्।

क्रियाकलाप 10.3

बिजुली बत्तीबाट आउने प्रकाश र रेडियो स्टेसनबाट आउने सङ्केत दुवै विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग हुन्। यी दुवै उही वेगमा जान्छन्, तर तिनको आवृत्ति तथा तरङ्ग लम्बाइ धेरै फरक हुन्छ। सबैभन्दा कम आवृत्तिदेखि सबैभन्दा बढी आवृत्तिसम्मका विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गको पूरै शृङ्खलालाई विद्युत् चुम्बकीय वर्णपट भनिन्छ। घट्दो तरङ्ग लम्बाइ (बढ्दो आवृत्ति) को क्रममा यसका भाग यस्ता छन्:

रेडियो तरङ्ग → माइक्रोवेभ → इन्फ्रारेड तरङ्ग → प्रकाश → अल्ट्राभायलेट तरङ्ग → एक्स-रे → गामा रे

• एउटा छेउमा रहेका रेडियो तरङ्गको तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा लामो र आवृत्ति सबैभन्दा कम हुन्छ।
• अर्को छेउमा रहेका गामा रेको तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा छोटो र आवृत्ति सबैभन्दा बढी हुन्छ।
• तरङ्ग लम्बाइ जति छोटो हुन्छ (आवृत्ति जति बढी हुन्छ), तरङ्गले त्यति बढी ऊर्जा बोक्छ। यसकारण एक्स-रे तथा गामा रेबाट जीवित कोषलाई क्षति पुग्न सक्छ, रेडियो तरङ्गबाट पुग्दैन।

रेडियो तरङ्ग

तरङ्ग लम्बाइ: करिब 30 cm देखि धेरै किलोमिटरसम्म। रेडियो तरङ्गले जीवित कोषलाई हानि नगर्ने भएकाले यी जीवका लागि सुरक्षित हुन्छन्।

• ट्रान्समिटरमा रेडियो तथा टिभी स्टेसनका सङ्केत बोक्ने रेडियो तरङ्ग उत्पन्न गरिन्छ।
• ठुलो थालजस्तो रेडियो टेलिस्कोपको सहायताले अन्तरिक्षका पिण्डले छोडेका रेडियो तरङ्ग ग्रहण गरी ब्रह्माण्डको अध्ययन गरिन्छ।

माइक्रोवेभ

तरङ्ग लम्बाइ: करिब 1 mm देखि 30 cm सम्म।

• माइक्रोवेभ ओभनमा माइक्रोवेभले खानाभित्रका पानीका अणुलाई निकै छिटो कम्पन गराउँछ र घुमाउँछ। यसले गर्दा खाना भित्रैबाट तातेर पाक्छ।
• रडारमा माइक्रोवेभ प्रयोग गरिन्छ। हवाई ट्राफिक नियन्त्रणका लागि विमानस्थलको सर्भिलेन्स रडारले माइक्रोवेभ पठाउँछ र हवाईजहाजबाट परावर्तन भएर फर्केका माइक्रोवेभ ग्रहण गर्छ। प्रहरीले प्रयोग गर्ने रडार स्पिड गनले पनि यसै गरी सवारी साधनको वेग नाप्छ।
• भू-उपग्रह सञ्चार, मोबाइल फोन, वाइफाइ तथा ब्लुटुथमा सङ्केत प्रसारणका लागि माइक्रोवेभ प्रयोग गरिन्छ।

इन्फ्रारेड तरङ्ग

“इन्फ्रा” को अर्थ मुनि भएकाले इन्फ्रारेड भनेको “रातोभन्दा मुनि” भन्ने हो। यसको आवृत्ति रातो प्रकाशको भन्दा कम र तरङ्ग लम्बाइ रातो प्रकाशको भन्दा लामो हुन्छ: करिब 7.5 × 10⁻⁷ m देखि 10⁻³ m सम्म। चर्को इन्फ्रारेड शरीरमा पर्दा यो तापका रूपमा महसुस हुन्छ। हरेक तातो वस्तुले इन्फ्रारेड छोड्छ। हाम्रो शरीरले पनि छोड्छ।

• हिटर र केही कुकरमा इन्फ्रारेड तरङ्गबाट ताप उत्पन्न गरिन्छ।
• रेडिएसन थर्मोमिटरले (निधारतिर फर्काएर प्रयोग गरिने थर्मोमिटर) शरीरले छोडेको इन्फ्रारेडका आधारमा शरीरको तापक्रम नाप्छ।
• इन्फ्रारेड सिसिटिभी क्यामेरा र थर्मल इमेजिङ क्यामेराले अँध्यारोमा पनि देख्न सक्ने भएकाले यिनबाट रातिको गतिविधिको निगरानी गरिन्छ।
• रिमोट कन्ट्रोलबाट टिभी खोल्न र बन्द गर्न तथा खेलौना गाडी र ड्रोन चलाउन इन्फ्रारेड सङ्केत पठाइन्छ।
• अन्तरिक्षका पिण्डले छोडेको इन्फ्रारेडको अध्ययन गरेर खगोलविद्हरू ब्रह्माण्डको अनुसन्धान गर्छन्। प्रकाशलाई छेक्ने धुलोका बादल पनि इन्फ्रारेडले पार गर्न सक्छ।

प्रकाश तरङ्ग

आँखाको रेटिनाले विद्युत् चुम्बकीय तरङ्गको यही साँघुरो भाग मात्र ठम्याउन सक्छ। देखिने रङमध्ये रातो प्रकाशको तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा लामो (करिब 7.5 × 10⁻⁷ m, अर्थात् 750 nm) र बैजनी प्रकाशको सबैभन्दा छोटो (करिब 4 × 10⁻⁷ m, अर्थात् 400 nm) हुन्छ। स्रोतबाट आएको प्रकाश कुनै वस्तुमा परेर परावर्तन हुन्छ। परावर्तित प्रकाश हाम्रो आँखामा पस्दा हामी त्यो वस्तु देख्छौँ। पातले सूर्यको प्रकाशका अरू धेरैजसो रङ शोषण गरेर हरियो रङ परावर्तन गर्ने भएकाले पात हरियो देखिन्छ।

• यसैको सहायताले हामी वस्तु देख्छौँ।
• बिरुवाले प्रकाश संश्लेषणका लागि प्रकाश शोषण गर्छ।
• मोबाइल फोन, टेलिभिजन तथा कम्प्युटरका स्क्रिनबाट प्रकाश निस्कन्छ।
• सञ्चारका सङ्केत अप्टिकल फाइबरभित्र प्रकाशका रूपमा जान्छन्। काँचले रातोभन्दा अलि परको इन्फ्रारेड सबैभन्दा कम शोषण गर्ने भएकाले यसमा धेरैजसो यही प्रयोग गरिन्छ।

अल्ट्राभायलेट तरङ्ग

“अल्ट्रा” को अर्थ पर भएकाले अल्ट्राभायलेट (UV, पराबैजनी) भनेको “बैजनीभन्दा पर” भन्ने हो। यसको तरङ्ग लम्बाइ करिब 4 × 10⁻⁷ m देखि 10⁻⁸ m सम्म हुन्छ। UV आँखाले देखिँदैन, तर लामो समय घाममा बस्दा यसको असरले छाला डढ्छ। धेरै मात्रामा UV परेमा छालाको क्यान्सर हुन सक्छ। पृथ्वीमा आउने UV को मुख्य स्रोत सूर्य हो। UV ट्युबबाट पनि UV उत्पन्न गर्न सकिन्छ।

• CFL वा ट्युब लाइटभित्रको ग्यासबाट UV निस्कन्छ। काँचको भित्री भागमा लेपन गरिएको फ्लोरिसेन्ट पाउडरले त्यो UV शोषण गरेर प्रकाश दिन्छ।
• UV ले सूक्ष्म जीव मार्ने भएकाले खाद्यपदार्थ, लुगा तथा भाँडाकुँडालाई चर्को घाममा राखेर निर्मलीकरण गर्न सकिन्छ।
• सोडिस (solar disinfection, सौर्य निर्मलीकरण) विधिमा पारदर्शी प्लास्टिकका बोतलमा पानी भरेर कम्तीमा छ घण्टा चर्को घाममा राखिन्छ। घामको UV र तापले मिलेर पानीमा भएका रोगका जीवाणु मार्छन् र पानी पिउन सुरक्षित हुन्छ।
• सूर्यको UV छालामा पर्दा छालामा भिटामिन D बन्छ। यसैकारण नेपालमा सानो बच्चालाई बिहानको घाममा तेल लगाएर मालिस गरिन्छ।

एक्स-रे

तरङ्ग लम्बाइ: करिब 10⁻⁸ m देखि 10⁻¹¹ m सम्म। एक्स-रे प्राकृतिक रूपमा अन्तरिक्षबाट पृथ्वीको माथिल्लो वायुमण्डलसम्म आउँछन् (त्यहाँ हावाले यिनलाई रोक्छ)। एक्स-रे मेसिनमा यिनलाई कृत्रिम रूपमा उत्पन्न गरिन्छ।

• एक्स-रे फोटोग्राफी र सिटी स्क्यानमा एक्स-रे प्रयोग गरी भाँचिएका हड्डी तथा शरीरभित्रका चोटपटक चेकजाँच गरिन्छ।
• विमानस्थलमा एक्स-रे सुरक्षा स्क्यानरबाट झोलाभित्र लुकाइएका खतरनाक वस्तु पत्ता लगाइन्छ।
• एक्स-रे थेरापीमा शक्तिशाली एक्स-रे बिमलाई क्यान्सर कोषतिर निर्देशित गरी तिनलाई नष्ट गरिन्छ।
• अनुसन्धानमा मणिभ (crystal) र अणुभित्र परमाणुहरू कसरी मिलेर बसेका छन् भन्ने कुरा एक्स-रेबाट पत्ता लगाइन्छ (DNA को आकार पनि यसरी नै पत्ता लागेको थियो)। खनिजको पहिचान गर्न पनि एक्स-रे प्रयोग गरिन्छ।

गामा रे

गामा रे (γ-रे) रेडियोएक्टिभ पदार्थबाट निस्कन्छन्। यस्ता पदार्थका न्युक्लियस अस्थिर हुन्छन् र टुक्रिँदा ऊर्जा निस्कन्छ। गामा रेको आवृत्ति सबैभन्दा बढी र तरङ्ग लम्बाइ सबैभन्दा छोटो हुन्छ। यिनले सबैभन्दा बढी ऊर्जा बोकेका हुन्छन्। यिनले जीवित कोष नष्ट गर्न र क्यान्सर गराउन सक्ने भएकाले यी खतरनाक हुन्छन्। तर होसियारीसाथ प्रयोग गर्दा यिनबाट धेरै काम लिन सकिन्छ:

• गामा रेको नियन्त्रित बिमबाट क्यान्सर कोष नष्ट गरिन्छ। यस्तो उपचार पद्धतिलाई रेडियोथेरापी भनिन्छ;
• शल्यक्रियाका उपकरणको निर्मलीकरण गरिन्छ (तिनमा भएका सबै सूक्ष्म जीव मारिन्छन्);
• खाद्यपदार्थ निर्मलीकरण गरेर लामो समयसम्म भण्डारण गर्न सकिन्छ;
• न्युक्लियर उपचार पद्धतिमा गामा रे छोड्ने पदार्थ (ट्रेसर) शरीरमा पठाइन्छ। ती किरण विशेष क्यामेराले पत्ता लगाउँछ र त्यसबाट कुनै अङ्गले कसरी काम गरिरहेको छ भनेर हेरिन्छ।

ध्वनि आफ्नो स्रोतबाट कुनै पनि माध्यम हुँदै चारैतिर फैलिन्छ। कडा सतहमा ठोक्किँदा यो फर्केर आउँछ। कडा सतहमा ठोक्किएर फर्केर आउने ध्वनिलाई परावर्तित ध्वनि भनिन्छ। अग्लो भिर वा ठुलो पर्खालका अगाडि कराउँदा सुनिने प्रतिध्वनि परावर्तित ध्वनि हो।

मूल ध्वनिभन्दा कम्तीमा करिब 0.1 s पछि फर्केर आएमा मात्र प्रतिध्वनि छुट्टै सुनिन्छ। योभन्दा चाँडो आएमा दुवै ध्वनि मिसिन्छन्। 0.1 s मा हावामा ध्वनिले जाँदा र फर्कँदा जम्मा करिब 34 m दुरी पार गर्छ। अतः प्रतिध्वनि सुन्न पर्खाल कम्तीमा करिब 17 m टाढा हुनुपर्छ।

परावर्तित ध्वनिको उपयोग

प्रकृतिमा। चमेराले धेरै तीखो ध्वनि (अल्ट्रासाउन्ड) निकाल्छ र नजिकका वस्तुबाट फर्केका प्रतिध्वनि सुन्छ। प्रतिध्वनिका आधारमा यसले पूरै अँध्यारोमा पनि अगाडिका अवरोध र आफ्नो आहार पत्ता लगाउँछ। परावर्तित ध्वनिका आधारमा बाटो र स्थान पत्ता लगाउनुलाई इकोलोकेसन भनिन्छ। डल्फिनले पनि धमिलो पानीमा इकोलोकेसनको प्रयोग गर्छ।

अल्ट्रासोनिक रुलर। अल्ट्रासोनिक रुलर (दुरी नाप्ने यन्त्र) मा दुई भाग हुन्छन्: वस्तुतिर अल्ट्रासाउन्डको पल्स पठाउने सेन्डर र प्रतिध्वनि ग्रहण गर्ने रिसिभर। यसले पल्स पठाएको र प्रतिध्वनि पाएको बिचको समय नाप्छ, अनि भिरको उदाहरणमा जस्तै त्यसबाट दुरी हिसाब गर्छ। निर्माण कामदारहरू कोठा नाप्न यसको प्रयोग गर्छन्।

सोनार। उपकरणबाट अल्ट्रासाउन्ड पठाएर कुनै वस्तुबाट त्यसको प्रतिध्वनि फर्कन लाग्ने समय नापी दुरी पत्ता लगाउने प्रविधिलाई सोनार (sound navigation and ranging) भनिन्छ। पानीजहाजमा जडित फेथोमिटर (इको साउन्डर) ले सोनारको प्रयोग गरी समुद्रको गहिराइ नाप्छ। यसले अल्ट्रासाउन्डको पल्स सिधा तल पठाउँछ र समुद्रको पिँधबाट फर्केको प्रतिध्वनिको समय नाप्छ। माछा मार्नेहरू माछाका बथान खोज्न यसको प्रयोग गर्छन्। अस्पतालमा गरिने अल्ट्रासोनोग्राफी पनि यही सिद्धान्तमा आधारित छ। यसमा शरीरभित्रबाट फर्केका प्रतिध्वनि प्रयोग गरिन्छ।

सुरक्षा। परावर्तित अल्ट्रासाउन्डमा आधारित अलार्म पनि बनाउन सकिन्छ। घरको ढोकामा राखिने बर्गलर अलार्म यसको एउटा उदाहरण हो। कोही यसको अगाडि हिँड्दा प्रतिध्वनि बदलिन्छ र अलार्म बज्छ। कारको बम्परमा राखिने पार्किङ सेन्सर अर्को उदाहरण हो। अवरोधबाट प्रतिध्वनि झन् झन् चाँडो फर्कँदै जाँदा यसले झन् छिटो बिप बजाउँछ।

अकस्टिक सुरक्षा

भित्ता नाङ्गा भएको खाली कोठामा बोल्दा आवाज गुन्जिन्छ र अस्पष्ट सुनिन्छ। यस्तो कोठामा ध्वनि भित्ताहरूमा ठोक्किएर धेरै पटक यताउता फर्किरहन्छ। चिप्लो र कडा भित्ताले ध्वनि राम्रोसँग परावर्तन गर्छ भने नरम र प्वालयुक्त पदार्थले (फोम, पर्दा, कार्पेट, कपडा) ध्वनि शोषण गर्छ।

अनावश्यक ध्वनि शोषण गरेर त्यसलाई परावर्तन हुन नदिन भित्ता (तथा छत र भुइँ) मा नरम र प्वालयुक्त पदार्थ प्रयोग गर्ने प्रविधिलाई अकस्टिक सुरक्षा भनिन्छ। बोली र सङ्गीत प्रस्ट सुनियोस् भनेर सिनेमा हल, सङ्गीत कोठा, रेकर्डिङ स्टुडियो, सभाहल तथा अडिटोरियममा यसको प्रयोग गरिन्छ। यसका लागि भित्तालाई खस्रो बनाउन सकिन्छ वा फोम बोर्ड अथवा मसिना प्वालै प्वाल भएका प्यानलले छोप्न सकिन्छ। रेडियो नेपालका स्टुडियो यसरी नै बनाइएका छन्।

क्रियाकलाप 10.4

अल्ट्रासोनोग्राफी

अल्ट्रासोनोग्राफी (USG) मा शरीरभित्रका अङ्ग हेर्न अल्ट्रासाउन्ड प्रयोग गरिन्छ।

1. हातले समातिने ट्रान्सड्युसर (प्रोब) लाई छालामा थिचिन्छ। बिचमा हावा नपसोस् भनेर छालामा अलिकति जेल लगाइन्छ। ट्रान्सड्युसरले शरीरभित्र धेरै उच्च आवृत्तिको अल्ट्रासाउन्ड (प्रायः 20 लाखदेखि 1 करोड 50 लाख Hz) पठाउँछ।
2. दुई किसिमका तन्तुबिचको सिमानामा (तरल र मांसपेशीबिच वा मांसपेशी र हड्डीबिच) पुग्दा हरेक पटक अल्ट्रासाउन्डको केही भाग परावर्तन भएर फर्कन्छ।
3. उही ट्रान्सड्युसरले प्रतिध्वनि ग्रहण गर्छ।
4. हरेक प्रतिध्वनि कति बलियो छ र फर्कन कति समय लाग्यो भनेर कम्प्युटरले नाप्छ (समय जति लामो, सिमाना त्यति गहिरो)। यिनै नापका आधारमा कम्प्युटरले शरीरभित्रको चित्र बनाउँछ। त्यो चित्रलाई सोनोग्राम भनिन्छ।

अल्ट्रासाउन्ड गर्दा शरीरका कोषलाई हानि हुँदैन। यसबाट कोमल तन्तु तथा शरीरका तरल राम्रोसँग देखिन्छन्। यसबाट यी कुराको चेकजाँच गरिन्छ:

• मिर्गौला र पित्तथैलीको पत्थरी;
• मस्तिष्क र प्याङ्क्रियाजका ट्युमर (सानो बच्चाको मस्तिष्कमा, खप्परको नरम भाग भएर);
• कलेजो, आन्द्रा र पाठेघरका रोग;
• गर्भाशयमा हुर्कँदै गरेको शिशुको आकार, स्वास्थ्य र चाल तथा कुनै असामान्य अवस्था। त्रिआयामिक (3D) अल्ट्रासाउन्डमा शिशु अझ प्रस्ट देखिन्छ।

मुटुको धड्कन तथा यसका भल्भ कसरी खुल्छन् र बन्द हुन्छन् भनेर जाँच्न गरिने अल्ट्रासाउन्डलाई इकोकार्डियोग्राफी भनिन्छ।

एक्स-रे इमेजिङ

एक्स-रे प्रयोग गरी रोग पहिचानका लागि शरीरभित्रको चित्र बनाउने प्रविधिलाई एक्स-रे इमेजिङ भनिन्छ। एक्स-रे फोटोलाई बोलिचालीमा एक्स-रे मात्र भनिन्छ। मेसिनबाट एक्स-रेको बिम शरीर हुँदै पठाइन्छ र शरीरको छायाबाट चित्र बन्छ।

1. बिरामीलाई एक्स-रे मेसिन (एक्स-रे ट्युब) अगाडि उभ्याइन्छ वा सुताइन्छ।
2. मेसिन अन गरेपछि एक्स-रे शरीर भएर पार हुन्छन् र पछाडि राखिएको एक्स-रे फिल्म (वा आधुनिक मेसिनमा इलेक्ट्रोनिक डिटेक्टर) मा पर्छन्।
3. फरक फरक तन्तुले फरक मात्रामा एक्स-रे शोषण गर्छ। हड्डीले सबैभन्दा बढी शोषण गर्ने भएकाले हड्डीपछाडिको फिल्ममा थोरै एक्स-रे पुग्छ र हड्डीको छाया सेतो देखिन्छ। मांसपेशी र बोसोले कम शोषण गर्ने भएकाले तिनको छाया मधुरो खैरो देखिन्छ। फोक्सोजस्ता हावा भएका अङ्गबाट लगभग सबै एक्स-रे छिरेर जाने भएकाले ती कालो देखिन्छन्।
4. आधुनिक डिटेक्टरले चित्र कम्प्युटरको स्क्रिनमा पठाउँछ। त्यो चित्र प्रिन्ट पनि गर्न सकिन्छ।

भाँचिएका हड्डी, दाँतका जरा, सङ्क्रमण (फोक्सोको निमोनिया र क्षयरोगजस्ता), ट्युमर तथा रक्तनलीको ब्लकेज चेकजाँच गर्न एक्स-रे गरिन्छ।

सुरक्षा। चर्को एक्स-रे हानिकारक हुन्छ। धेरै एक्स-रे शरीरमा पर्दा कोष नष्ट हुन सक्छन्, वंशाणु त्रुटि हुन सक्छ र क्यान्सरको जोखिम बढ्छ। एक्स-रे मेसिन अन हुँदा केही एक्स-रे कोठाभरि छरिने भएकाले कर्मचारीहरू पर्दापछाडि उभिन्छन् र एक्स-रे गर्नु नपर्ने शरीरका भाग छोप्न लेडको एप्रोन लगाइन्छ। (छातीको एउटा एक्स-रे फोटो खिच्दा शरीरमा निकै थोरै विकिरण पर्छ। हाम्रो वरिपरि सधैँ रहने प्राकृतिक विकिरणबाट दस दिनमा जति पर्छ, त्यति मात्र।)

सिटी स्क्यान

सिटी स्क्यान (कम्प्युटराइज्ड टोमोग्राफी स्क्यान) एक्स-रे इमेजिङबाट विकसित भएको प्रविधि हो। साधारण एक्स-रेमा शरीरका सबै भाग एउटै चेप्टो छायामा खप्टिन्छन्: अगाडिको हड्डीले पछाडिको भाग छोपिदिन्छ। सिटी स्क्यानमा भने शरीरका पातला खण्डको चित्र बनाइन्छ।

1. बिरामीलाई एउटा टेबलमा सुताइन्छ। यो टेबल बिस्तारै ठुलो डोनट आकारको मेसिनभित्र सर्छ।
2. घेराभित्रको एक्स-रे स्रोतले शरीर भएर पातलो र पङ्खाजस्तो फैलिएको एक्स-रे बिम पठाउँछ। स्रोतको ठिक अर्कोपट्टि लहरमा राखिएका एक्स-रे डिटेक्टरले शरीर भएर कति एक्स-रे पार भयो भनेर नाप्छ।
3. स्रोत र डिटेक्टर बिरामीको वरिपरि सँगसँगै 360° घुम्छन् र सयौँ दिशाबाट (0°, 45°, 90°, 135° … पूरै घेराभरि) नाप लिन्छन्।
4. यी सबै नापलाई जोडेर कम्प्युटरले शरीरको एउटा क्रस-सेक्सन (खण्ड) को चित्र बनाउँछ। यस्ता दुई आयामिक (2D) खण्डका चित्रलाई टोमोग्राफिक चित्र भनिन्छ।
5. अझ विस्तृत आकृतिका लागि कम्प्युटरले धेरै खण्डलाई मिलाएर त्रिआयामिक (3D) चित्र बनाउँछ।

टोमोग्राफिक चित्रमा साधारण एक्स-रे फोटोभन्दा धेरै विस्तृत जानकारी हुन्छ। यसमा कोमल अङ्ग पनि देखिन्छन् र कुनै भाग अर्को भागको पछाडि लुक्दैन। त्रिआयामिक चित्रबाट अङ्गको आकार तथा शरीरभित्र आएका परिवर्तन र असामान्य अवस्था सजिलै ठम्याउन सकिन्छ। सिटी स्क्यानबाट भित्री चोटपटक (जस्तै टाउकोमा चोट लागेपछि मस्तिष्कमा रगत बगेको), रगत जमेको, ट्युमर तथा फोक्सो, मस्तिष्क र अरू अङ्गको अवस्था चेकजाँच गरिन्छ। तर साधारण एक्स-रे फोटोभन्दा सिटी स्क्यानमा धेरै बढी मात्रामा एक्स-रे पर्ने भएकाले यो आवश्यक परेमा मात्र गरिन्छ।

1. सही उत्तर छान्नुहोस्

2. फरक लेख्नुहोस्

3. कारण लेख्नुहोस्

4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्