ഉപയോക്താവ്:സുനീഷ്സുഗുണൻ/തന്മാത്രാവർണ്ണരാജിപഠനം

തന്മാത്രകളും വിദ്യുത്‌‌കാന്തികതരംഗങ്ങളും തമ്മിൽ ഉള്ള പ്രവർത്തനത്തെക്കുറിച്ച് എന്ന് പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ് തന്മാത്രാ വർണ്ണരാജി ദർശന പഠനം (Molecular spectroscopy). തന്മാത്രാ വർണ്ണരാജി ദർശന പഠനം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലും രസതന്ത്രത്തിലും ജീവശാസ്ത്രത്തിലും പദാർഥങ്ങളുടെ തന്മാത്രാ തലത്തിൽ ഉള്ള സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കാൻ വേണ്ടി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. തന്മാത്രകൾ എത്ര മാത്രം തരംഗ ഊർജ്ജം ഏതൊക്കെ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ/തരംഗാവൃത്തികളിൽ ആഗിരണം/വികിരണം ചെയ്യുന്നു എന്ന് വർണ്ണരാജിദർശിനികൾ കൊണ്ട് നിരീക്ഷിക്കുകയാണ് തന്മാത്രാ വർണ്ണരാജി ദർശന പഠനത്തിൽ ചെയ്യുന്നത്. തന്മാത്രകൾ വിദ്യുത്‌‌കാന്തിക തരംഗങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ താഴ്ന്ന ഒരു ഊർജ്ജനിലയിൽ നിന്നും (സാധാരണ ഈ ഊർജ്ജനില തന്മാത്രയുടെ ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ള ഊർജ്ജനിലയായിരിക്കും) ഉയർന്ന ഒരു ഊർജ്ജനിലയിലേക്ക് ഉത്തേജിക്കപ്പെടുന്നു. തന്മാത്രയുടെ ഈ ഉയർന്ന ഊർജ്ജനിലയ്ക്ക് ക്ലിപ്തമായ ഒരു ജീവകാലം (തന്മാത്രയ്ക്ക് ആ ഊർജ്ജനിലയിൽ നില നിൽക്കാൻ കഴിയുന്ന സമയം) ഉള്ളത് കൊണ്ട് ആ ജീവകാലത്തിനുള്ളിലോ അതിന്റെ അവസാനഘട്ടത്തോടു കൂടിയോ തന്മാത്ര താഴ്ന്ന ഒരു ഊർജ്ജനിലയിലേക്ക് ക്ഷയിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഊർജ്ജസംരക്ഷണ നിയമമനുസരിച്ച് തന്മാത്ര ആഗിരണം ചെയ്ത അധിക ഊർജ്ജം വിദ്യുത്‌‌കാന്തികതരംഗമായോ താപമായോ പുറത്തേക്ക് വിടുന്നു. ഒരു തന്മാത്ര ഏത് ആവൃത്തി / തരംഗദൈർഘ്യം ഉള്ള വിദ്യുത്‌‌കാന്തിക തരം‌‌ഗമാണ് ഓരോ വർണ്ണരാജി തരംഗദൈർഘ്യ മേഘലയിലും ആഗിരണം/വികിരണം ചെയ്യുകയെന്നത് പ്രാഥമികമായി ആ തന്മാത്രയുടെ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്.

സാധാരണ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന തന്മാത്രാ വർണ്ണരാജി ദർശിനികൾ താഴെപ്പറയൂന്നവയാണ് (അവ പ്രവർത്തിക്കുന്ന വർണ്ണരാജി തരംഗദൈർഘ്യ മേഘലകൾ കൂടി ബ്രാക്കറ്റിൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു). 1. ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നെറ്റിക്ക് റെസൊണൻസ് വർണ്ണരാജി ദർശിനി (റേഡിയോ തരംഗദൈർഘ്യം : 10 മീറ്റർ മുതൽ 100 സെന്റിമീറ്റർ വരെ) 2. ഇലക്ട്രോൺ സ്പിൻ റെസൊണൻസ് വർണ്ണരാജി ദർശിനി (റേഡിയോ തരംഗദൈർഘ്യം : 100 സെന്റിമീറ്റർ മുതൽ 1 സെന്റിമീറ്റർ വരെ) 3. മൈക്രോവേവ് (റൊട്ടേഷണൽ) വർണ്ണരാജി ദർശിനി (മൈക്രോവേവ് തരംഗദൈർഘ്യം : 1 സെന്റിമീറ്റർ മുതൽ 100 മൈക്രോമീറ്റർ വരെ) 4. ഇൻഫ്രാറെഡ് (വൈബ്രേഷണൽ) വർണ്ണരാജി ദർശിനി (ഇൻഫ്രാറെഡ് തരംഗദൈർഘ്യം : 100 മൈക്രോമീറ്റർ മുതൽ 1 മൈക്രോമീറ്റർ വരെ) 5. ദൃശ്യ & അൾട്രാവയലറ്റ് വർണ്ണരാജി ദർശിനി (ദൃശ്യ & അൾട്രാവയലറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യം : 1 മൈക്രോമീറ്റർ മുതൽ 10 നാനോമീറ്റർ വരെ) 6. എക്സ് - റേ വർണ്ണരാജി ദർശിനി (എക്സ് - റേ തരംഗദൈർഘ്യംശ്യ : 10 നാനോമീറ്റർ മുതൽ 100 പിക്കോമീറ്റർ വരെ) 7. ഗാമാ - റേ വർണ്ണരാജി ദർശിനി (ഗാമാ - റേ തരംഗദൈർഘ്യം : 100 പിക്കോമീറ്റർ മുതൽ കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ)

1. ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നെറ്റിക്ക് റെസൊണൻസ് വർണ്ണരാജി ദർശിനി

  പരമാണുവിന്റെ അണുകേന്ദ്രത്തിന് വിദ്യുത് ചാർജ്ജ് ഉള്ളത് കൊണ്ട് അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ അതിന്റെ അച്ചുതണ്ടിനെ അവലംബിച്ചു കൊണ്ടുള്ള ഭ്രമണം വളരെ ചെറിയ ഒരു വിപരീത കാന്തികധ്രുവങ്ങളെയും  അതിനോട് ബന്ധപ്പെട്ട കാന്തിക ഭ്രമണസദിശവും  സൃഷ്ടിക്കാൻ പര്യാപ്തമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് ഭ്രമണ കാന്തിക ക്വാണ്ടം  സംഘ്യ ഒന്ന് ആയിട്ടുള്ള ഒരു അണുകേന്ദ്രത്തിന് മൂന്ന് കാന്തിക ഭ്രമണസദിശങ്ങൾ കാണും. അണുകേന്ദ്രത്തിന് പുറത്ത് നിന്നുള്ള ഒരു കാന്തിക മണ്ഢലത്തിന്റെ അഭാവത്തിൽ ഈ മൂന്ന് കാന്തികഭ്രമണസദിശങ്ങൾക്കും  ഒരേ ഊർജ്ജനിലയായിരിക്കും  (degenerated). എന്നാൽ   10 മീറ്റർ മുതൽ 100 സെന്റിമീറ്റർ വരെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള റേഡിയോ തരംഗത്തിന്റെ കാന്തികമണ്ഢലത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ മൂന്ന് കാന്തികഭ്രമണസദിശങ്ങളും  മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജനില കൈ വരിക്കുന്നു (lifting of degeneracy). റേഡിയോ തരംഗത്തിന്റെ കാന്തികമണ്ഢലത്തിന് എതിരായി നില കൊള്ളുന്ന കാന്തികഭ്രമണസദിശം ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഊർജ്ജനിലയിലെത്തുകയും  കാന്തികമണ്ഢലത്തിന്റെ അതേ ദിശയിൽ നില കൊള്ളുന്ന കാന്തികഭ്രമണസദിശം  ഏറ്റവും താഴ്ന്ന ഊർജ്ജനിലയിലെത്തുകയും  ചെയ്യുന്നു. മൂന്നാമത്തെ സദിശം  ഊർജ്ജനിലയ്ക്ക്  മാറ്റമൊന്നുമില്ലാതെ നില കൊള്ളുകയും  ചെയ്യുന്നു. ഒരു അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ അതിന്റെ അച്ചുതണ്ടിനെ അവലംബിച്ചു കൊണ്ടുള്ള ഭ്രമണത്തെ ലാർമർ ഭ്രമണമെന്നും (Larmor precession) അതിന്റെ ആവൃത്തിയെ ലാർമർ ആവൃത്തി എന്നുമാണ് വിളിക്കുന്നത്. അത് കൊണ്ട് ഈ കാന്തികഭ്രമണസദിശങ്ങളും  ലാർമർ ആവൃത്തിയിൽ ഭ്രമണം  ചെയ്യുന്നു. ലാർമർ ആവൃത്തി റേഡിയോ തരംഗത്തിന്റെ കാന്തികമണ്ഢലത്തിന്റെ z - ആക്സിസ് ഘടകത്തോടും  കാന്തിക മൊമന്റിനോടും നേർ അനുപാതത്തിലും  ആംഗുലാർ ആവേഗത്തോട് വിപരീത അനുപാതത്തിലുമാണ്. അതിനാൽ അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ലാർമർ ആവൃത്തിയും  റേഡിയോ തരംഗത്തിന്റെ ആവൃത്തിയും  ഒന്നാണെന്കിൽ അണുകേന്ദ്രം  ആ തരംഗത്തെ ആഗിരണം  ചെയ്യുന്നു.