रेणवीय शलाका

रेणवीय शलाका : जवळजवळ एका दिशेत व बहुतांशी एकाच वेगाने संचारण करणाऱ्या रेणूंचे वा अणूंचे प्रवाह मिळविता येतात. समांतरित्र (प्रवाहातील रेणूंच्या  वा अणूंच्या संचारणाच्या दिशा समांतर करणारी) योजना वापरून या प्रवाहाचे शलाकेमध्ये रूपांतरण केले जाते. याकरिता वापरण्यात येणाऱ्या उपकरणामध्ये असलेल्या अवशिष्ट वायूचा दाब इतका कमी प्रतीचा असतो (म्हणजे त्यामधील निर्वात इतक्या उच्च प्रतीचा असतो किंवा कण घनता इतकी कमी असते) की, शलाकेमधील पदार्थकणांमध्ये आघाताद्वारे किंवा अन्य मार्गे परस्परक्रिया होण्याची संभाव्यता अत्यंत कमी असते. त्यामुळे एकएकटे रेणू हे इतर कणांपासून वेगळे करून त्यांच्या मुक्त अवस्थेमधील गुणधर्मांचा अभ्यास या पद्धतीद्वारे करता येतो. रेणवीय ऊर्जा पातळ्यांचा वर्णपटीय अभ्यास करण्यासाठी असा विलग रेणूंचा समुदाय उपयुक्त असून त्याकरिता ⇨विद्युत् चुंबकीय प्रारणातील रेडिओ कंप्रता (१० किलोहर्ट्‌झ ते १०० गिगँहर्ट्‌झ) ते दृश्य प्रकाशीय भागातील ⇨फोटॉनांचा (विद्युत् चुंबकीय ऊर्जेच्या अविभाज्य कणांचा) उपयोग करण्यात येतो.

रेणवीय शलाकेचा एषणी (तपासणीसाठी वा मापनासाठी साधन) म्हणून उपयोग करून तीद्वारे इतर वायुकण, आयनद्रायु (जवळजवळ सारखीच संख्या असलेल्या धन व ऋण मुक्त विद्युत् भारांनी बनलेला पूर्णपणे आयनीभूत म्हणजे विद्युत् युक्त वायू) किंवा घन पदार्थाच्या पृष्ठभागाची संरचना इत्यादींसारख्या अनेक गोष्टींविषयी माहिती मिळविता येते.

इलेक्ट्रॉन वा आयन वा रेणू कणांची एक शलाका तर निरनिराळ्या जातींच्या रेणूंची दुसरी शलाका वापरून एका प्रकारच्या कणांच्या आघातामुळे दुसऱ्या कणांच्या द्वारे होणाऱ्या त्यांच्या प्रकीर्णनाचा (विखुरण्याच्या प्रक्रियेचा) अभ्यास याच पद्धतीचा वापर करून करता येतो. या पद्धतीमध्ये होणारे आघात एका पूर्वनिर्धारित अशा अवकाश बिंदूपाशी होत असल्यामुळे योग्य अभिज्ञातक (अस्तित्व ओळखणारे साधन) वापरला असता प्रकीर्णित कणांच्या कोनीय वितरणाविषयी प्रदत्त (माहिती) मिळविणे सोपे ठरते. या पद्धतीमध्ये दोन कणांमध्ये एकमेव परस्पर आघात क्रिया होत असल्याबद्दल पूर्ण खात्री बाळगता येते.

एकमेकांबरोबर रासायनिक विक्रिया करणाऱ्या रेणूंच्या दोन शलाका या पद्धतीद्वारे निर्माण करून त्या एका ठराविक ठिकाणी परस्परांवर आदळतील अशी व्यवस्था केली असता, कित्येक रासायनिक व जीववैज्ञानिक दृष्ट्या महत्त्वाच्या अशा प्रक्रिया प्रत्यक्षात कशा व कोणत्या टप्प्यांनी संपन्न होतात याचे विश्लेषण करता येते.

रेणवीय शलाका निर्मितीकरिता वापरण्यात येणाऱ्या रीती : या रीतीचे प्रामुख्याने दोन प्रकार असतात : (१) भट्टी पद्धत, (२) विद्युत् भार विनिमय पद्धत.

यांपैकी पहिली पद्धत कोठी तापमानाला (सर्वसाधारण तापमानाला) जे पदार्थ घन अवस्थेत असतात अशा पदार्थांच्या रेणूंकरिता विशेष उपयुक्त ठरत असली, तरी तिचा उपयोग करून वायुरूप व द्रवरूप पदार्थाच्या रेणूंच्या शलाका पण मिळविता येतात. या पद्धतीद्वारे मिळणाऱ्या रेणवीय शलाकेचा वेग विशेष उच्च प्रतीचा नसतो. या पद्धतीमागील तत्त्व आ. १ वरून स्पष्ट होते. ज्या पदार्थाची रेणवीय शलाका मिळवावयाची आहे असा पदार्थ भट्टी कोठी (१) मध्ये ठेवून त्याचे तापमान बाहेरून उष्णतेचा पुरवठा करून मोठ्या प्रमाणात वाढविले जाते. पदार्थाचे बाष्पीभवन होऊन त्याचे रेणू गतिमान होतात. वायूच्या गत्यात्मक सिद्धांताप्रमाणे कोठी १ मधील रेणूंच्या वेगामध्ये मॅक्सवेल बोल्टसमान वितरण [⟶ द्रव्याचा गत्यात्मक सिद्धांत] आढळते, तर त्यांच्या वेगदिशा बऱ्याच प्रमाणात समदिक (सर्व दिशांना सारख्या) प्रकारे विखुरलेल्या असतात. २ या समांतरित्र कोठीमध्ये ७ या निर्वात पंपाच्या द्वारे उच्च प्रतीचा निर्वात प्रस्थापित केला जात असल्याने कोठी १ व कोठी २ यांमध्ये असणाऱ्या दाब फरकामुळे कोठी १ मधील रेणू विभाजक पटल अ१ याच्या मध्यभागी ठेवलेल्या ४ या छिद्रातून संचरणा करू लागतात. रेणूंना सामूहिक गती असल्यामुळे त्यांच्या गतिदिशा संपूर्णपणे समदिक रहात नाहीत. ४ व ५ या छिद्रांमुळे रेणवीय शलाका निर्धारित होऊन ती ३ या शेवटल्या परीक्षा कोठीत प्रवेश करते. या रेणूंचे अभिज्ञापन करण्याकरिता ६ ही विशिष्ट योजना याच कोठीत ठेवलेली असते.

वर नमूद केल्याप्रमाणे शलाकेमधील रेणू एकाच गतीने संचारण करीत नाहीत. भट्टी तापमानाला अनुरूप असे मॅक्सवेल–बोल्टस्मान वेग वितरण त्यांमध्ये असते. भौतिकीमध्ये असे काही प्रयोग आहेत की, ज्यांमध्ये रेणूचा वेग अचूकपणे माहीत असणे आवश्यक असते व तो एका अरुंद पट्ट्यात असेल अशी काळजी घेणे पण जरूर असते. अशा वेळी रेणूकरिता एक वेग विवेचक योजना वापरली जाते. ए. एच्. एल्. फीझो यांनी प्रकाशवेग काढण्याकरिता ज्या तऱ्हेने फिरत्या दातेरी चक्राचा वापर केला होता, त्यासारखीच योजना या कार्याकरिता वापरली जाते [⟶ प्रकाशवेग]. एका दातेरी चक्राच्या दोन दातांच्या फटीतून निसटलेले रेणू दुसऱ्या दातेरी दंतचक्राच्या दातांमधील फटीतून पार जाऊ शकले, तर त्यांच्या वेगाचे मापन पण अनायासे केले जाते.

रेणवीय शलाका निर्मितीच्या विद्युत् भार विनिमय पद्धतीचे तत्त्व आ. २ मध्ये दाखविले आहे. यामध्ये १ हा आयन उद्‌गम असून येथे वायूमध्ये विद्युत् विसर्जन करून (विद्युत् प्रवाह जाऊ देऊन) इलेक्ट्रॉन व वायूचे अणू यांमधील परस्पर आघाताद्वारे किंवा अन्य आयनीकरण प्रक्रियेद्वारे आयन निर्माण केले जातात. २ येथील तीन विद्युत् अग्रांवर योग्य मूल्यांचे विद्युत् दाब लावून विद्युत् भारित आयन प्रवेगित केले जातात (वेग वाढविला जातो) व शलाकेच्या रूपात त्यांचे संकेंद्रीकरण केले जाते. ३ या कोठीमधील वायूच्या रेणूंबरोबरील इलेक्ट्रॉन विनिमयाद्वारे धन आयनांचे उदासिनीकरण (विद्युत् भाररहित करण्याची क्रिया) केले जाते [⟶ द्रव्यमान वर्णपटविज्ञान]. ४ येथे उदग्र दिशेत लावलेल्या विद्युत् स्थितिकक्षेत्राच्या द्वारे, ज्यांचे उदासिनीकरण झालेले नाही असे धन आयन शलाकेपासून विचलित करून अलग केले जातात. ५ ही परस्परक्रिया किंवा परीक्षा कोठी असून ६ ही याच कोठीत ठेवलेली अभिज्ञापन योजना आहे.

या पद्धतीमध्ये रेणवीय परीक्षा शलाकेमधील कणांचा वेग उच्च प्रतीचा असल्यामुळे दोन फायदे होतात : (१) त्वरेने ऱ्हास पावणाऱ्या अल्पजीवी (उदा., विक्षोभित रेणू) रेणूवर या पद्धतीद्वारे प्रयोग करणे शक्य असते. (२) रेणूचा वेग हा बऱ्याच अचूकतेने माहीत असतो. अनेक प्रक्रियांकरिता रेणूचा वेग ही एक महत्त्वाची राशी असते.

अभिज्ञापन : शलाकेमधील उदासीन रेणूचे अभिज्ञापन करण्याकरिता मुख्यतः खालील पद्धती वापरल्या जातात.

(१) शलाकेतील रेणूंजवळ पुरेशी गतिज ऊर्जा उपलब्ध असेल, तर हे रेणू योग्य घन पदार्थांच्या पृष्ठभागावर आदळले असता त्यांपासून ते द्वितीयक इलेक्ट्रॉनांचे उत्सर्जन घडवून आणू शकतात. हे उत्सर्जन घडवून आणण्याकरिता शलाका रेणूकरिता एक द्वारपिंडी (किमान मूल्याची) ऊर्जा असते. हिचे मूल्य शलाका रेणूच्या व घन पदार्थाच्या स्वरूपावर अवलंबून राहते. उत्सर्जित केलेल्या इलेक्ट्रॉनांची संख्या जर पुरेशी मोठी नसेल, तर त्यांचे मापन करण्याकरिता इलेक्ट्रॉन गुणक योजनेसारखी व्यवस्था वापरावी लागते.

(२)आयनीकरण विद्युत् दाबमान ज्यांकरिता कमी प्रतीचे असते अशा क्षार (अल्कली) अणूंचे अभिज्ञापन करण्याकरिता टंगस्टना सारख्या उच्च कार्यफलन (पृष्ठभागावरून निसटून जाण्यासाठी मुक्त इलेक्ट्रॉनाला आवश्यक असणारी किमान ऊर्जा) असणाऱ्या धातूच्या तप्त तंतूचा उपयोग करतात. धन विद्युत् भारित आयनांमध्ये रूपांतरण होते. निर्माण होणाऱ्या धन आयनांचे अभिज्ञापन करण्याकरिता उपलब्ध असलेल्या पद्धतींपैकी कोणत्याही योग्य पद्धतीचा उपयोग करता येतो.

(३)सर्वव्यापी अभिज्ञापन पद्धतीमध्ये वरील तत्वाचाच उपयोग केला जातो. मंदगती रेणूवर आयन किंवा फोटॉनाद्वारे आघात करून त्याचे आयनामध्ये रूपांतरण करण्यात येते. परिणामी निर्माण झालेल्या आयनांना प्रवेगित करून व नेहमीच्या पद्धतींचा उपयोग करून त्यांचे मापन करण्यात आले.

(४)शलाकेमधील रेणू जर धातवी स्वरूपाचे असतील, तर विशेष थंड केलेल्या काचेच्या पृष्ठभागावर त्यांचे निक्षेपण करून (साचवून) त्यांचे अभिज्ञापन करता येते. रेणूची गतिदिशा काढण्याकरिता ही पद्धत विशेष उपयुक्त ठरते.

विशेष प्रकारच्या शलाका : काही प्रयोगांकरिता एका ठराविक विक्षोभित अवस्थेत असणाऱ्या रेणूची शलाका आवश्यक असते. अशी शलाका मिळविण्याकरिता उदासीन रेणवीय शलाका कणाचे एकाच कंप्रतेच्या लेसर प्रकाश किरणाच्या द्वारे [⟶ लेसर] उद्दीपन केले जाते.

रेणूला मूलतः विद्युत् किंवा चुंबकीय द्विध्रुवी परिबल [⟶ रेणवीय भौतिकी] असेल, तर बाहेरून योग्य लावलेल्या नैकविध (एकसारखे नसलेल्या) विद्युत् स्थितिक किंवा चुंबकीय क्षेत्रामधून शलाका जाऊ दिली असता या परिबलाचा इष्ट दिशेत दिकविन्यास घडवून आणता येतो.

एक शलाका पद्धतीचे मुख्य उपयोग : (१) कणवेग विवेचक योजना वापरून ओटो स्टर्न व त्यांचे सहाध्यायी यांनी भट्टीद्वारे मिळविलेल्या शलाकेतील रेणूंमधील वेग वितरण मॅक्सवेल बोल्टसमान नियमाप्रमाणे असते, याबद्दल प्रत्यक्ष प्रायोगिक पडताळा मिळविला.

(२)या पद्धतीचा उपयोग करून प्रोटॉन आणि इतर अणुकेंद्रे यांच्या चुंबकीय परिबलाची मूल्ये काढता येतात. [⟶ अणुकेंद्रीय व आणवीय परिबले].

(३)या पद्धतीचा उपयोग करून मिळालेल्या चांदीच्या अणूंवर विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्राचे उपयोजन करून त्यांच्या चुंबकीय परिबलाच्या दिशेचे क्षेत्र दिशेच्या सापेक्ष पुंजीकरण होत असते, असे ओटो स्टर्न व वॉल्टर गेर्लाख यांनी दाखविले. आणवीय परिबल दिशेचा काही ठराविक दिक्विन्यास होऊ शकतो असा निष्कर्ष या प्रयोगांनी मिळाला [⟶ अणुकेंद्रीय व आणवीय परिबले].

(४)वर्णपट रेषांमधील सूक्ष्म रचना : नील्स बोर यांच्या सिद्धांताप्रमाणे हायड्रोजन अणूच्या उत्सर्जन वर्णपटात मिळणाऱ्या वाल्मर वर्णपट रेषा या एकेरी नसून त्यांमध्ये सूक्ष्म रचना आढळते म्हणजे प्रत्येक रेषा अनेक जवळजवळ तरंगलांबी असणाऱ्या अनेक घटक रेषांपासून बनलेली असते असे आढळते. इलेक्ट्रॉनाची परिवलन गती व त्याच्या द्रव्यमानात वेगाबरोबर जो सापेक्षीय बदल होतो त्यामुळे हा परिणाम घडून येतो, अशी मीमांसा दिली जाते. वर्णपट रेषांमधील सूक्ष्म रचनेचे वर्णपटमापकाच्या साहाय्याने प्रत्यक्ष निरीक्षण करण्याकरिता हायड्रोजन अणूंच्या शलाकेचा उपयोग केला जातो. सूक्ष्म रचनेकरिता मांडलेल्या सिद्धांताप्रमाणे मिळणारी  व प्रयोगांनी आढळणारी मूल्ये ही एकमेकांशी मोठ्या प्रमाणात जुळतात, असे दिसून येते. या पद्धतीच्या साहाय्याने सूक्ष्म रचना स्थिरांक  2πe /hc   याचे मापन करण्यात आले आहे (येथे e हा इलेक्ट्रॉनाचा विद्युत् भार, h प्लांक स्थिरांक व c प्रकाशवेग आहेत).

हायड्रोजन अणूमधील पहिली विक्षोभित पातळी (n = 2) यामधील s (l = o) व p (l = l) या दुय्यम ऊर्जा पातळ्या एकाच मूल्याच्या असाव्यात, असा निष्कर्ष तत्कालीन ⇨पुंजयामिकी सिद्धांतानुसार मिळत होता. शलाका पद्धतीचा उपयोग करून डब्ल्यू ई. लँब यांनी यामध्ये थोडा फरक आहे असे दाखविले. या फरकास लँब स्थानच्युती असे म्हटले जाते. या परिणामाचे विशदीकरण पुंज विद्युत् गतिकी प्रमाणे देण्यात येते [⟶ पुंजयामिकी].

रेणवीय वर्णपटविज्ञानामध्ये वायुकणाद्वा्रे विद्युत् चुंबकीय ऊर्जा तरंगाच्या होणाऱ्या उत्सर्जनाचा किंवा शोषणाचा अभ्यास केला जातो. सामान्य प्रतीच्या निर्वातामध्ये असणाऱ्या वायूच्या नमुन्यामधील रेणू एकमेकांबरोबर आघात करीत असतात. त्यामुळे रेणूच्या मूळ ऊर्जा पातळ्यांमध्ये काही प्रमाणात बदल होतो. अशा परिस्थितीत मिळालेला रेणूचा वर्णपट हा एकेकट्या रेणूच्या ऊर्जा पातळ्यांचे दिग्दर्शन करीत नाही. वायुरेणू शलाका उपकरणामध्ये निर्वाताचे प्रमाण अत्यंत उच्च असल्यामुळे या पद्धतीच्या साहाय्याने संशोधिलेले वर्णपट मुक्त आणवीय गुणधर्माचे अचूकपणे निर्देशन करतात. 

(५) वर वर्णन केलेल्या कारणाकरिता क्रिप्टॉन अणूंच्या शलाकेचा उपयोग करून तिच्या एका विशिष्ट वर्णपट रेषेची तरंगलांबी ६०५·७नॅनोमीटर आहे असे मानले जाऊन या तरंगलांबीचा मानक (प्रमाण) म्हणून उपयोग केला जातो [एका धातवीय दंडावर काढलेल्या दोन रेषांमधील अंतर एक मीटर असे यापूर्वी मानले जात असे ⟶ मेट्रिक पद्धति].

प्रकीर्णन प्रयोग : या प्रयोगामध्ये दोन प्रक्रियांचा समावेश होतो. पहिल्या प्रकारच्या प्रयोगामध्ये एका बाजूने इलेक्ट्रॉनांची किंवा आयनांची शलाका येत असते, तर दुसऱ्या बाजूने उदासीन अणूंची वा रेणूंची शलाका येऊन या दोन कणांमध्ये परस्पर आघात क्रिया संपन्न केली जाते. दुसऱ्या प्रकारच्या प्रक्रियेत एका बाजूकडून येणारी उदासीन रेणूंची शलाका ही दुसऱ्या बाजूकडून येणाऱ्या उदासीन (पण दुसऱ्या प्रकारच्या) रेणूंच्या शलाकेबरोबर परस्परक्रिया करते.

या आघात प्रक्रियेमध्ये कणांच्या सापेक्ष वेगानुसार परत दोन वर्ग पडतात. हा वेग कमी प्रतीचा असेल, तर हा परस्पर आघात स्थितिस्थापक स्वरूपाचा होतो म्हणजे या प्रक्रियेत भाग घेणाऱ्या कोणत्याही कणाच्या आंतरिक ऊर्जेमध्ये बदल होत नाही पण आघात कालखंडामध्ये दोन प्रकारचे कण एकत्र येऊन संयुक्त अल्पजीवी रेणूची निर्मिती करू शकतात. हे रेणू अल्पजीवी असल्यामुळे त्यांचे काही अल्प काळानंतर आपोआप विच्छेदन होते. विच्छेदनानंतर निर्माण झालेले रेणू आघातपूर्व रेणूपेक्षा निराळ्या संरचनेचे असण्याची शक्यता असते.

आघात करणाऱ्या रेणूची सापेक्ष गती जर मोठ्या मूल्याची असेल, तर होणारा आघात अस्थितिस्थापक स्वरूपाचा असतो. रेणूंच्या गतिज ऊर्जेचे रूपांतरण होऊन त्यामुळे एका किंवा दोन्ही रेणूंमध्ये आयनीकरण, विक्षोभन किंवा विच्छेदन यांपैकी कोणतीही प्रक्रिया घडून येऊ शकते. यांशिवाय होणाऱ्या प्रक्रियेमध्ये विद्युत् भार विनियम, प्रोटॉन स्थानांतरण किंवा रेणवीय पुनर्विन्यास यांचा पण समावेश होतो.

अणुकेंद्रीय भौतिकीत ज्याप्रमाणे प्रकीर्णन प्रयोगाद्वारे अणुकेंद्राच्या संरचनेचा शोध घेतला जातो, त्याप्रमाणे वेगवान इलेक्ट्रॉन वा आयन शलाकेच्या साहाय्याने लक्ष्य रेणूच्या संरचनेविषयी माहिती मिळविता येते.

इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोग : या प्रयोगाकरिता वापरली जाणारी उपकरणयोजना आ. ३ मध्ये दाखविली आहे. १ या तप्त तंतू उद्‌गमापासून उत्सर्जित झालेल्या इलेक्ट्रॉनांपासून शलाका तयार होते. तंतूपासून निघणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांच्या वेगमध्ये तंतूच्या तापमानानुसार सामान्यपणे ०·१ eV या प्रतीचा प्रसर आढळतो. २ या प्रवेगकावर योग्य विद्युत् दाब लावून इलेक्ट्रॉन प्रवेगित करून त्यांचा वेग इष्ट मूल्यापर्यंत वाढविता येतो. एका ठराविक ऊर्जा मूल्याच्या इलेक्ट्रॉनांची निवड ३ या विद्युत् स्थितिक ऊर्जा विवेचकाद्वारे केली जाते. यानंतर ते ४ या समांतरित्र योजनेमधून जाऊन ५ या ठिकाणी परस्परक्रिया क्षेत्र बिंदूपाशी येतात. रेणवीय शलाका आकृतीला लंब दिशेने ५ या ठिकाणी परस्परक्रिया क्षेत्र बिंदूपाशी येतात. रेणवीय शलाका आकृतीला लंब दिशेने ५ या बिंदूपाशीच येत असल्यामुळे तेथे रेणू व इलेक्ट्रॉन यांमध्ये परस्परक्रिया घडून येते. त्यामुळे आकृतीत दाखविल्याप्रमाणे इलेक्ट्रॉनांचे θया कोनामधून (आघाताच्या पूर्वीच्या व नंतरच्या इलेक्ट्रॉन गतिमार्गातील कोन) प्रकीर्णन होते. प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉन समांतरित्र योजना (६) ऊर्जा विवेचक (७) व केंद्रीकरण योजना (८) यांमधून प्रवास करून त्यांचे शेवटी इलेक्ट्रॉन गुणकाद्वारे (९) अभिज्ञापन होते. ऊर्जा विवेचक (७) योजना अभिज्ञापन विभागामध्ये ठेवली असल्यामुळे जे इलेक्ट्रॉन मूळ ऊर्जेसह (म्हणजे ऊर्जाक्षय न होता) प्रकीर्णित होतात त्यांची संख्या अचूकपणे मोजता येते. याच योजनेच्या साहाय्याने अस्थितिस्थापक आघाताचा पण अभ्यास करता येतो. निरनिराळ्या प्रमाणांत ज्यांनी ऊर्जा गमावली आहे अशा इलेक्ट्रॉनांची संख्या या उपकरणाच्या द्वारेच मोजता येते.

मूळ इलेक्ट्रॉन दिशेच्या ± ९० अंशांत होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनाच्या प्रकीर्णन क्रियेस अग्रदिशिक प्रकीर्णन असे म्हणतात. नायट्रोजन (N₂) या लक्ष्य रेणूच्या विभेदी काटच्छेदाचे चलन आपाती इलेक्ट्रॉन ऊर्जेप्रमाणे कसे होते याची कल्पना आ. ४ मध्ये दिलेल्या काही वक्रांवरून येईल. या आकृतीमध्ये प्रकीर्णन कोन २०^°, ४०^°, ६०^° यांकरिता N₂ रेणूसाठी मिळालेले प्रदत्त निर्देशित केले आहेत. कोणत्याही विक्रियेकरिता मिळालेली विभेदी काटच्छेदाची मूल्ये ती विक्रिया घडून येण्याची संभाव्यता दाखवितात [⟶ अणुऊर्जा]. चलन वक्रांमध्ये दिसणाऱ्या शिखरांचे विशदीकरण पुंजयामिकीच्या आधारे करता येते.

दुहेरी रेणवीय शलाका योजनेद्वारे रासायनिक विक्रियेचे विश्लेषण : या प्रयोगाकरिता सामान्यपणे वापरात असलेलीउपकरणयोजना आ. ५ मध्ये दाखविली आहे. भट्टी १ व २ यांमधून निघणाऱ्या विभिन्न रेणवीय शलाका परस्परक्रिया क्षेत्र (६) मध्ये एकमेंकीबरोबर आघात करून रासायनिक विक्रिया संपन्न करतात. त्याचे विश्लेषण नंतर केले जाते. भट्टी १ मधून निघणारी प्राथमिक शलाका नेहमीच्या फटीच्या योजनेच्या साहाय्याने समांतरित केली जाते. फिरत्या खंडकाद्वारे रेणवीय शलाकेचे एका ठराविक व सारख्या कालावधीनंतर खंडन केले जाते. त्यामुळे अभिज्ञापकापाशी त्याद्वारे विद्युत् स्पंद निर्माण केले जातात. यानंतर रेणू वेग विवेचक योजनेमधून प्रवास करतात.

त्यामुळे फक्त एका ठराविक संकुचित ऊर्जा पट्ट्यामधील रेणू या उपकरणयोजनेतून बाहेर पडू शकतात. अशा प्रकारे एका निश्चित दिशेत प्रवास करणारी व एका निश्चित ऊर्जेच्या रेणूंची शलाका (१) परस्परक्रिया क्षेत्रात दुसऱ्या प्रकारच्या रेणूंबरोबर आघाताद्वारे परस्परक्रिया करते. रेणवीय शलाकेमधील मूळ रेणु संख्येचे मापन अभिज्ञापन उपकरणाकरवी होते, तर परस्परक्रियेमुळे θ अंशातून प्रकीर्णित होणाऱ्या रेणूंचे अभिज्ञापन करण्याकरिता अभिज्ञापक (८) वापरला जातो.

खालील उदाहरणावरून या पद्धतींचा उपयोग कसा केला जातो हे स्पष्ट होईल. पोटॅशियम व ब्रोमीन यांच्या रेणूंमधील विक्रियेतील पहिल्या टप्प्यामध्ये K + Br₂ = K⁺ + Br₂⁻अशी प्रक्रिया संपन्न होते म्हणजे यामध्ये इलेक्ट्रॉन अपखंडन क्रिया होत असते व ही क्रिया लघुकोन प्रकीर्णन प्रक्रियेत घडताना आढळते. या प्रक्रियेच्या शेवटी निर्माण होणारा Br2- हा कंपनीय विक्षोभित अवस्थेत असतो. या अवस्थेत हा रेणू मोठ्या प्रमाणात ध्रुवित (एकाच दिशेत कंपने होत असलेला) असतो. त्यामुळे त्याचे विच्छेदन खालील सूत्राप्रमाणे घडून येते.

                Br₂− = Br⁻ + Br

 यानंतर मुळावस्थेतील Br⁻व K⁺ हे त्यांमधील परस्पर आकर्षणामुळे एकत्र येतात.

                K⁺ + Br⁻ = KBr

 बाह्य विद्युत् क्षेत्र रेणूवर लावले असता वरील रासायनिक विक्रियेवर काय परिणाम होतो, याचा पण अभ्यास केला गेला आहे.

लेसर विक्षोभन : लेसर किरणाच्या योगे रेणूच्या विवक्षित ऊर्जा पातळ्या उद्दीपित करून ठराविक ऊर्जाधारी विक्षोभित रेणूंची शलाका मिळविता येते. या प्रकारे मंद शीघ्र गती अशा दोन्ही प्रकारच्या शलाका मिळविता येतात.

संदर्भ : 1. Born, M. Atomic Physics, London 1963.

    2. Ramsey, N. F. Molecular Beams, London, 1956.

    3. Schlier, C. Molecular Beams and Reaction Kinetics, New York, 1970.

चिपळोणकर, व. त्रिं.

“