चमत्कारिक तरकीब मिली! iPhone से एक काम करके आप इंफ्रारेड देख सकते हैं! (आइए इंफ्रारेड की दुनिया में झांकें!)
मैं आपका विज्ञान प्रशिक्षक केन कुवाको हूं। आइए इस साइट पर मिलकर विज्ञान का आनंद लें।
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विज्ञान की कक्षाओं में, “अदृश्य चीजों” से कैसे निपटना है, यह समझना एक महत्वपूर्ण मोड़ हो सकता है। इसका एक प्रमुख उदाहरण है “प्रकाश”। छात्र अक्सर सोचते हैं कि “प्रकाश = वह जो दिखाई देता है,” लेकिन वास्तव में, हम अपनी आंखों से जो देख पाते हैं वह केवल “दृश्य प्रकाश” नामक प्रकाश का एक बहुत छोटा हिस्सा है। तो, अन्य “अदृश्य प्रकाश” क्या हैं? इस लेख का विषय उनमें से एक है: इंफ्रारेड।
इंफ्रारेड (अवरक्त) प्रकाश, दृश्य प्रकाश से लंबी तरंगदैर्ध्य वाली एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग है, जिसका उपयोग रिमोट कंट्रोल, सुरक्षा कैमरे, तापमान सेंसर, अंतरिक्ष दूरबीन और कई अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। लेकिन यह हमारी इंसानी आंखों को दिखाई नहीं देता है। फिर भी, इस “अदृश्य” इंफ्रारेड प्रकाश को हम एक साधारण घरेलू वस्तु का उपयोग करके “देख” सकते हैं!
और वह है आपका स्मार्टफोन। आपके स्मार्टफोन के कैमरे का उपयोग करके इंफ्रारेड प्रकाश को देखने का एक तरीका है! आपको कोई महंगा इंफ्रारेड कैमरा खरीदने की जरूरत नहीं है, हम आपको आसानी से “अदृश्य प्रकाश” को दृश्यमान बनाने का तरीका दिखाएंगे।
इसका उपयोग करके, आप विज्ञान के प्रयोगों में इंफ्रारेड प्रकाश को देख सकते हैं, और हो सकता है कि आप अपने घर में अंधेरे में भी सुरक्षा कैमरे ढूंढ सकें, जो इंफ्रारेड का उपयोग करते हैं।
इंफ्रारेड क्या है?
जब हम किसी चीज को देखते और पहचानते हैं, तो हमारी आंखें उस वस्तु से निकलने वाली #इलेक्ट्रोमैग्नेटिक_वेव (विद्युत चुम्बकीय तरंग) नामक प्रकाश तरंगों को पकड़ती हैं। इन विद्युत चुम्बकीय तरंगों में से, जिनकी तरंगदैर्ध्य 380 nm से 750 nm के बीच होती है, उन्हें मानव आंख पकड़ पाती है और उनकी प्रत्येक तरंगदैर्ध्य को रंग के रूप में महसूस करती है।
※ n (नैनो) का अर्थ है 10 की घात -9
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, मानव आंख लंबी तरंगदैर्ध्य वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को लाल, और छोटी तरंगदैर्ध्य वाली तरंगों को बैंगनी के रूप में पहचानती है। इस क्षेत्र को, जिसे हमारी आंखें देख सकती हैं, दृश्य प्रकाश (विज़िबल लाइट) कहा जाता है।
दृश्य प्रकाश के अलावा भी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के क्षेत्र होते हैं, जो मानव आंखों को दिखाई नहीं देते। उदाहरण के लिए, बैंगनी से कम तरंगदैर्ध्य वाले क्षेत्र को पराबैंगनी (अल्ट्रावायलेट) प्रकाश कहा जाता है (बैंगनी के बाहर की रेखा), और लाल से अधिक तरंगदैर्ध्य वाले क्षेत्र को इंफ्रारेड (अवरक्त) प्रकाश कहा जाता है (लाल के बाहर की रेखा)। हालांकि ये विद्युत चुम्बकीय तरंगें मानव आंखों को दिखाई नहीं देतीं, लेकिन अन्य जीव इन्हें देख सकते हैं। उदाहरण के लिए, मोनशिरो तितली पराबैंगनी प्रकाश देख सकती है।
आइए इंफ्रारेड को देखें!
इंफ्रारेड प्रकाश को दृश्य प्रकाश के समान गुण रखने वाले निकट-अवरक्त (Near-infrared) और अधिक लंबी तरंगदैर्ध्य वाले मध्य-अवरक्त (Mid-infrared) और सुदूर-अवरक्त (Far-infrared) में बांटा गया है। यहां हम निकट-अवरक्त के बारे में बात करेंगे।
जब आप रिमोट कंट्रोल का बटन दबाते हैं, तो उसके सिरे से #इंफ्रारेड_रे (अवरक्त किरण) निकलती है। चूंकि इंफ्रारेड दृश्य प्रकाश नहीं है, इसलिए हम रिमोट का बटन दबाने पर इसे आंखों से महसूस नहीं कर सकते। इसी “मानव आंखों को अदृश्य” गुण का लाभ उठाकर, टीवी जैसे रिमोट कंट्रोल के ट्रांसमीटरों में इंफ्रारेड का उपयोग किया जाता है ताकि वे रोजमर्रा के जीवन में बाधा न डालें। तकनीकी रूप से दृश्य प्रकाश का उपयोग करके भी संचार संभव है, लेकिन अगर रिमोट का ट्रांसमीटर बार-बार चमकता, तो वह परेशान करने वाला होता। इस इंफ्रारेड प्रकाश को, कुछ साल पुराने डिजिटल कैमरों की तरफ रिमोट का बटन दबाने पर, डिजिटल कैमरे की स्क्रीन के माध्यम से देखा जा सकता था।
ऐसा इसलिए है क्योंकि डिजिटल कैमरे के इमेज सेंसर हमारी आंखों से न देखी जा सकने वाली तरंगदैर्ध्य, यानी निकट-अवरक्त प्रकाश को भी पकड़ सकते हैं (वे पकड़ पाते हैं)। हालांकि, अगर इंफ्रारेड प्रकाश को भी कैप्चर किया जाए, तो खींची गई तस्वीरें इंसानी आंखों से देखी जाने वाली चीजों से अलग दिखेंगी या उनका रंग अलग होगा, जैसे कि रिमोट का इंफ्रारेड प्रकाश दिखाई देगा। पुराने आईफोन भी कैमरे के माध्यम से इंफ्रारेड प्रकाश देख सकते थे, लेकिन हाल के स्मार्टफोन में सुधार किया गया है और वे अब इंफ्रारेड प्रकाश को नहीं दिखाते। ऐसा इसलिए है क्योंकि लेंस में इंफ्रारेड कट फिल्टर (IR फिल्टर) लगाया गया है। इस फिल्टर से गुजरकर, 750 nm से लंबी तरंगदैर्ध्य वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को काट दिया जाता है, और केवल दृश्य प्रकाश क्षेत्र की तरंगें इमेज सेंसर तक पहुंचती हैं, जिससे फोटो का रंग इंसानी आंखों से देखे गए रंग के करीब आता है। यह इंफ्रारेड कट फिल्टर आजकल लगभग सभी डिजिटल कैमरों में लगा होता है। जब मैंने आईफोन के कैमरे से फोटो खींची, तो:
इंफ्रारेड दिखाई नहीं दिया〜! (रो रहा हूं)
तो, मुझे कक्षा में इंफ्रारेड देखने के प्रयोग करने के लिए पुराने डिजिटल कैमरे लाने पड़ते थे। लेकिन, एक खास काम करने से आईफोन (स्मार्टफोन) से भी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को देखा जा सका! यह इस वीडियो में है:
क्या कहते हैं? यह साफ-साफ दिखाई दे रहा है ना। दरअसल, वह काम करना बहुत महत्वपूर्ण है। मैंने अन्य स्मार्टफोनों पर भी कोशिश की, और लगता है कि वह काम करने से आप इंफ्रारेड को देख सकते हैं। आज, मैं आपको इंफ्रारेड देखने के लिए वह काम (एक तरकीब) बताने जा रहा हूं।
विज्ञान की विधि
आवश्यक सामग्री
रिमोट कंट्रोल, आईफोन जैसे स्मार्टफोन
अमेज़ॉन रिमोट कंट्रोल
※ कोई भी रिमोट कंट्रोल चलेगा। लेकिन अलग-अलग तरह के रिमोट कंट्रोल लाने से यह और भी मजेदार हो जाता है क्योंकि उनकी चमक अलग होती है।
विधि
१. स्मार्टफोन के कैमरे को पीछे वाले कैमरे (सामान्य कैमरा) से, सामने वाले कैमरे (फ्रंट कैमरा) पर स्विच करें। फ्रंट कैमरा वह सेल्फी कैमरा है जिससे आप खुद को देखते हैं।
२. स्मार्टफोन को मेज पर रखें और फ्रंट कैमरे की ओर, रिमोट कंट्रोल का कोई भी बटन दबाएं। स्मार्टफोन की स्क्रीन पर उस दृश्य को देखें।
चमक गया!
हाँ, फ्रंट कैमरे का उपयोग करना ही मुख्य बिंदु था। सामान्य कैमरा (पिछला कैमरा) इंफ्रारेड नहीं दिखाता।
फ्रंट कैमरे से, यह दिखाई देता है!
पॉच! (बटन दबाया)
दिख गया!
रोशनी के रिमोट से तो और भी अच्छा दिखा!
पॉच! (बटन दबाया)
कितना चमकीला है〜! यह बहुत अच्छा है!
अंधेरे में लिया गया वीडियो यहां है। यह और भी चमकदार दिखता है।
जब मुझे यह बात पता चली, तो मैं खुशी से उछल पड़ा। यह कितना दिलचस्प है! अगर आप कमरे को अंधेरा करके इस कैमरे को अलग-अलग जगहों पर घुमाएं, तो आप ऐसी चीजें भी पाएंगे जो इंफ्रारेड से चमक रही हैं, जिनकी आपने उम्मीद भी नहीं की होगी! उदाहरण के लिए, टॉयलेट के सेंसर, सुरक्षा कैमरे, या जब आप फेस आईडी वाले आईफोन को सक्रिय करते हैं, तो दूसरे आईफोन से उसे देखें… व्यावहारिक रूप से, आप रिमोट कंट्रोल की जांच कर सकते हैं, या छिपे हुए कैमरों से निकलने वाली इंफ्रारेड का पता लगा सकते हैं।
फ्रंट कैमरा ही क्यों इंफ्रारेड देख पाता है?
फ्रंट कैमरा ही क्यों इंफ्रारेड देख पाता है, जबकि पिछला कैमरा नहीं? फ्रंट कैमरे का उद्देश्य तस्वीरों के रंगों को वैसा बनाना नहीं है जैसा इंसान देखते हैं। इसका उपयोग वीडियो कॉल आदि के लिए अपने चेहरे को दिखाने के लिए किया जाता है। इसलिए, भले ही थोड़ा इंफ्रारेड इसमें आए, तो भी इसकी कार्यक्षमता पर कोई फर्क नहीं पड़ता क्योंकि यह कैमरे की तस्वीर की गुणवत्ता के लिए नहीं है। साथ ही, अगर इसमें फिल्टर लगाया जाए तो मोटाई भी बढ़ेगी, इसलिए पतलापन प्राथमिकता होता है।
इंफ्रारेड उत्सर्जित करने वाली वस्तुओं के रंगों में कुछ बदलाव होना चाहिए, इसलिए यदि आप सूर्य या गरमागरम बल्ब की रोशनी को फ्रंट और बैक कैमरे से देखें, तो थोड़ा अंतर दिखना चाहिए। यहां एक तस्वीर है जो मैंने ली थी। बाईं ओर पिछला कैमरा (बिना इंफ्रारेड कट फिल्टर के), और दाईं ओर फ्रंट कैमरा (इंफ्रारेड कट फिल्टर के साथ)। मैंने पृष्ठभूमि के अनुसार एएफ/एई लॉक (फोकस और एक्सपोजर लॉक) लगा कर फोटो खींची। दाईं ओर का फ्रंट कैमरा थोड़ा अधिक चमकीला दिखता है, और चूंकि यह इंफ्रारेड को भी कैप्चर करता है, इसलिए फिलामेंट का हिस्सा अधिक चमकीला दिखता है।
हालांकि, फोटो के रूप में कोई बड़ा अंतर नहीं दिखता। मैकबुक का फ्रंट कैमरा भी इंफ्रारेड को कैप्चर कर सका।
फेस रिकग्निशन टेक्नोलॉजी (फेस आईडी) के बारे में
एक और बात, स्मार्टफोन की फेस रिकग्निशन टेक्नोलॉजी में, प्रॉक्सिमिटी सेंसर इंफ्रारेड बीम का उपयोग करके चेहरे और फोन के बीच की दूरी को मापता है। जब चेहरा पास आता है, तो एक डॉट प्रोजेक्टर चेहरे पर हजारों बिंदु फेंकता है, और एक अलग इंफ्रारेड-संवेदनशील कैमरा चेहरे से परावर्तित हुए इन बिंदुओं को पढ़ता है। यह आंखों, नाक और मुंह की स्थिति और 3D आकार का विश्लेषण करके गणितीय गणना करता है कि व्यक्ति सही है या नहीं। यह जानकर आश्चर्य होता है कि इंफ्रारेड का उपयोग फेस रिकग्निशन में भी होता है।
संदर्भ: एप्पल की साइट से
बाएं से: इंफ्रारेड कैमरा, फ्लड इल्यूमिनेटर, प्रॉक्सिमिटी सेंसर, एंबिएंट लाइट सेंसर, स्पीकर, माइक, फ्रंट कैमरा, डॉट प्रोजेक्टर
वास्तव में जब मैंने शूट किया तो… हाँ, यह वाकई चमक रहा था!
इंफ्रारेड को ध्वनि के रूप में महसूस करें!?
अब मैं इंफ्रारेड को ध्वनि के रूप में महसूस करने का एक प्रयोग बताऊंगा।
विज्ञान की विधि
आवश्यक सामग्री
ऑडियो केबल, मगरमच्छ केबल (एलिगेटर क्लिप), सौर सेल (मैंने लगभग 1000 येन वाला सस्ता वाला इस्तेमाल किया), रिमोट कंट्रोल, दर्पण
अमेज़ॉन सौर सेल / सौर पैनल
राकुटेन सौर सेल
प्रक्रिया
① ऑडियो उपकरण जैसे कि रेडियो-कसेट प्लेयर के बाहरी टर्मिनल से ऑडियो केबल को जोड़ें, और मगरमच्छ केबल (एलिगेटर क्लिप) से सौर सेल को जोड़ें।
② वॉल्यूम को अधिकतम करें और सौर सेल की ओर रिमोट कंट्रोल का बटन दबाकर देखें।
परिणाम:
कृपया यह वीडियो देखें।
जब आप रिमोट का बटन दबाते हैं, तो “विविवि” जैसी आवाज सुनाई देती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि इंफ्रारेड पर प्रतिक्रिया करके सौर सेल से एक कमजोर करंट प्रवाहित होता है।
जब आप रिमोट को दूर ले जाते हैं, तो आवाज धीमी हो जाती है, और जब आप उसे पास लाते हैं, तो आवाज तेज हो जाती है। जब आप एक दर्पण लगाकर रिमोट को दर्पण की ओर करते हैं, तो:
इंफ्रारेड परावर्तित होता है और सौर सेल प्रतिक्रिया करता है। यह मजेदार है ना!
मध्य और सुदूर इंफ्रारेड का उपयोग
निकट-अवरक्त में दृश्य प्रकाश के समान गुण होते हैं, लेकिन मध्य- और सुदूर-अवरक्त के गुण अलग होते हैं। ऊष्मा अणुओं और परमाणुओं के कंपन का एक रूप है। यही कंपन सीधे मध्य- और सुदूर-अवरक्त (2500 nm से अधिक) के रूप में उत्सर्जित होता है। ये इंफ्रारेड किरणें जब किसी अन्य पदार्थ पर पड़ती हैं, तो उसे गर्म कर सकती हैं। इस तरह, मध्य- और सुदूर-अवरक्त में ऊष्मा संचारित करने का गुण होता है। पदार्थों से निकलने वाली इन मध्य- और सुदूर-अवरक्त किरणों को पकड़ने वाला कैमरा मध्य- और सुदूर-अवरक्त कैमरा (थर्मोग्राफी (अमेज़ॉन)) कहलाता है।
FLIR IR कैमरा
राकुटेन (FLIR ONE PRO आईफोन/आईपैड संगत स्मार्टफोन इंफ्रारेड थर्मोग्राफी कैमरा)
उदाहरण के लिए, जब आप किसी डेस्क को इरेज़र से रगड़ते हैं और उसे थर्मोग्राफी से देखते हैं…
जब डेस्क को रगड़ते हैं…
यह दिलचस्प है ना। अब जब यह 50,000 येन के आसपास उपलब्ध है, तो मैंने इसे अपने परिवार से छुपकर खरीद लिया। अधिक जानकारी के लिए, यहां देखें:
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