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सौर भट्टियों में अवतल दर्पण (concave mirror) का उपयोग करने का प्राथमिक कारण क्या है?
यह प्रकाश को समानांतर पुंज में परावर्तित करता है
यह सौर किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है
यह सूर्य का आभासी प्रतिबिंब बनाता है
यह प्रकाश को स्पेक्ट्रम में फैलाता है
यह सौर किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है
एक अवतल दर्पण, जिसे अभिसारी दर्पण (converging mirror) भी कहा जाता है, का उपयोग सौर भट्टियों में इसलिए किया जाता है क्योंकि इसमें सूर्य की समानांतर किरणों को इकट्ठा करने और उन्हें एक बिंदु पर परावर्तित करने की क्षमता होती है, जिसे मुख्य फोकस (principal focus) कहा जाता है। बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा को एक बहुत छोटे क्षेत्र में केंद्रित करके, यह तीव्र ऊष्मा उत्पन्न करता है जो धातुओं को पिघलाने या भाप बनाने में सक्षम होती है।
एक अवतल दर्पण, जिसे अभिसारी दर्पण (converging mirror) भी कहा जाता है, का उपयोग सौर भट्टियों में इसलिए किया जाता है क्योंकि इसमें सूर्य की समानांतर किरणों को इकट्ठा करने और उन्हें एक बिंदु पर परावर्तित करने की क्षमता होती है, जिसे मुख्य फोकस (principal focus) कहा जाता है। बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा को एक बहुत छोटे क्षेत्र में केंद्रित करके, यह तीव्र ऊष्मा उत्पन्न करता है जो धातुओं को पिघलाने या भाप बनाने में सक्षम होती है।
इसे एक पत्ती को जलाने के लिए आवर्धक लेंस (magnifying glass) का उपयोग करने जैसा समझें; दर्पण उस लेंस के बड़े पैमाने के संस्करण के रूप में कार्य करता है, जो सूर्य के प्रकाश को एक लक्ष्य पर केंद्रित करता है।
C-O-N-V-E-R-G-E (अभिसरण): Concave (अवतल), Only Note: Very Effective Rays Get Energy (केवल ध्यान दें: बहुत प्रभावी किरणें ऊर्जा प्राप्त करती हैं)।
f1=v1+u1 — दर्पण सूत्र जो फोकस दूरी, प्रतिबिंब की दूरी और वस्तु की दूरी को संबंधित करता है
f=2R — फोकस दूरी और वक्रता त्रिज्या के बीच संबंध
परावर्तन के नियमों के अनुसार, अवतल दर्पण के मुख्य अक्ष के समानांतर आपतित किरणें फोकस से होकर परावर्तित होती हैं। चूंकि सूर्य प्रभावी रूप से अनंत दूरी पर है, इसलिए इसकी किरणें दर्पण पर समानांतर पुंज के रूप में पड़ती हैं। वस्तु को फोकल बिंदु पर रखकर, दर्पण उस विशिष्ट निर्देशांक पर अधिकतम शक्ति घनत्व (फ्लक्स) प्राप्त करता है।
अवतल दर्पण प्रकृति में अभिसारी (converging) होते हैं।
फोकल बिंदु पर तापीय ऊर्जा का उच्चतम संकेंद्रण होता है।
बड़े पैमाने पर औद्योगिक ताप के लिए परावर्तक सौर सांद्रक (reflective solar concentrators), अपवर्तक सांद्रकों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं।
स्वच्छ, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत
ईंधन के बिना बहुत उच्च तापमान उत्पन्न करने में सक्षम
शून्य कार्बन फुटप्रिंट
सूर्य की स्थिति की निरंतर ट्रैकिंग की आवश्यकता होती है
बादल वाले दिनों में या रात में अप्रभावी
सौर तापीय विद्युत संयंत्र
प्रयोगशाला सेटिंग्स में उच्च-अपवर्तक (high-refractory) धातुओं को पिघलाना
एक बड़ी सौर भट्टी के फोकस पर तापमान 3000°C से अधिक हो सकता है।
विकल्प A गलत है क्योंकि अवतल दर्पण गैर-समानांतर स्रोत से समानांतर किरणें उत्पन्न नहीं करते हैं (वे अपसारी किरणों को समानांतर किरणों में परावर्तित करते हैं, लेकिन वे समानांतर किरणों को एक बिंदु पर इकट्ठा करते हैं)।
विकल्प C गलत है क्योंकि सौर भट्टी का उद्देश्य ऊष्मा ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए फोकल बिंदु पर एक वास्तविक प्रतिबिंब बनाना है।
विकल्प D गलत है क्योंकि दर्पण प्रकाश को परावर्तित करते हैं (परावर्तन का नियम) और विक्षेपण (dispersion) का कारण बनने के लिए प्रिज्म के माध्यम से प्रकाश को अपवर्तित नहीं करते हैं।
B सही है — यह सौर किरणों को एक बिंदु पर केंद्रित करता है
हमेशा याद रखें: अवतल दर्पण प्रकाश को अभिसरित (converge) करते हैं, जबकि उत्तल दर्पण प्रकाश को अपसरित (diverge) करते हैं। यह लेंस के बिल्कुल विपरीत है, जहाँ उत्तल लेंस अभिसरित करते हैं और अवतल लेंस अपसरित करते हैं।
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