विकिरण दाब क्या है?
विकिरण दाब वह यांत्रिक दबाव है जो विद्युत-चुंबकीय विकिरण (यानी प्रकाश) किसी सतह पर डालता है। चूँकि फोटॉन अपने साथ संवेग (momentum) लेकर चलते हैं, इसलिए वे जिस भी वस्तु से टकराते हैं उसे हल्का-सा धक्का देते हैं। रोज़मर्रा की ज़िंदगी में यह असर बेहद मामूली होता है, लेकिन सौर पाल (solar sails), अंतरिक्ष के धूल-कणों, धूमकेतु की पूँछ और उच्च-शक्ति वाले लेज़रों के लिए यह काफ़ी मायने रखता है। यह कैलकुलेटर सार्वभौमिक है — यह केवल भौतिक स्थिरांकों पर आधारित है और हर परिस्थिति में काम करता है।
कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
प्रकाश की तीव्रता \(I\) को वाट प्रति वर्ग मीटर (W/m²) में दर्ज करें — उदाहरण के लिए, पृथ्वी के पास सौर स्थिरांक लगभग 1361 W/m² होता है। इसके बाद चुनें कि सतह पूरी तरह अवशोषक (absorbing) है या पूरी तरह परावर्तक (reflecting)। यह टूल विकिरण दाब को पास्कल (N/m²) में और साथ ही यह दाब एक वर्ग किलोमीटर पर कितना कुल बल पैदा करेगा, यह भी बता देता है।
सूत्र की व्याख्या
पूरी तरह अवशोषक सतह के लिए आने वाले फोटॉन का पूरा संवेग सतह को मिल जाता है: $$P = \frac{\text{Intensity }I}{c}$$ जहाँ \(c = 299{,}792{,}458\) मीटर/सेकंड प्रकाश की गति है। पूरी तरह परावर्तक सतह के लिए फोटॉन वापस उल्टी दिशा में लौटते हैं, इसलिए दोगुना संवेग सतह को मिलता है: $$P = \frac{2\,\text{Intensity }I}{c}$$ असल सतहें अपनी परावर्तकता के आधार पर इन दोनों चरम सीमाओं के बीच कहीं आती हैं।
हल किया गया उदाहरण
मान लीजिए 1361 W/m² तीव्रता वाली सूर्य की किरणें एक पूरी तरह परावर्तक सौर पाल पर पड़ती हैं। तब $$P = \frac{2 \times 1361}{299{,}792{,}458} \approx 9.08 \times 10^{-6}\ \text{Pa}$$ होगा। एक वर्ग किलोमीटर (\(10^{6}\ \text{m}^2\)) पर यह लगभग 9.08 N का बल पैदा करता है — दिखने में छोटा, लेकिन यह लगातार लगता रहता है और समय के साथ एक हल्की पाल को गति देता रहता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
परावर्तक सतह पर दाब दोगुना क्यों होता है? परावर्तित फोटॉन अपने आने वाले संवेग के दोगुने के बराबर संवेग बदलता है (यह रुकता है और वापस लौटता है), इसलिए अवशोषित होने की तुलना में यह दोगुना आवेग (impulse) देता है।
तीव्रता किस इकाई में होती है? तीव्रता W/m² में होनी चाहिए। दाब का परिणाम पास्कल (N/m²) में मिलता है।
क्या यह सौर पवन के दाब जैसा ही है? नहीं। सौर पवन आवेशित कणों की एक धारा है; यहाँ बताया गया विकिरण दाब केवल प्रकाश (फोटॉन) से आता है।
