పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ-డిస్కవరీ, ఫిజికల్ బేసిస్ మరియు అప్లికేషన్స్

ఆవిష్కరణల చరిత్ర

పురాతన గ్రీకు తత్వవేత్త మరియు వృక్షశాస్త్రజ్ఞుడు థియోఫ్రాస్టస్ 314 BCలో పైరోఎలెక్ట్రిసిటీకి సంబంధించిన మొదటి రికార్డులను రూపొందించినట్లు పురాణాలు చెబుతున్నాయి. ఈ రికార్డుల ప్రకారం, థియోఫ్రాస్టస్ ఒకసారి గమనించి, ఖనిజ టూర్మాలిన్ యొక్క స్ఫటికాలు, వేడిచేసినప్పుడు, బూడిద మరియు గడ్డి ముక్కలను ఆకర్షించడం ప్రారంభించాయి. చాలా కాలం తరువాత, 1707లో, పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని జర్మన్ చెక్కేవాడు జోహన్ ష్మిత్ మళ్లీ కనుగొన్నాడు.

మరొక సంస్కరణ ఉంది, దీని ప్రకారం పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ యొక్క ఆవిష్కరణ ప్రసిద్ధ పురాతన గ్రీకు తత్వవేత్త మరియు మిలేటస్ యొక్క యాత్రికుడు థేల్స్కు ఆపాదించబడింది, ఈ సంస్కరణ ప్రకారం, 6 వ శతాబ్దం BC ప్రారంభంలో కనుగొన్నారు. N. E. తూర్పు దేశాలకు ప్రయాణిస్తూ, థేల్స్ ఖనిజాలు మరియు ఖగోళ శాస్త్రంపై గమనికలు చేశాడు.

స్ట్రాస్ మరియు క్రిందికి ఆకర్షించడానికి రుద్దబడిన అంబర్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించడం ద్వారా, అతను ఘర్షణ ద్వారా విద్యుదీకరణ దృగ్విషయాన్ని శాస్త్రీయంగా అర్థం చేసుకోగలిగాడు. ప్లేటో తరువాత ఈ కథను టిమాయస్ డైలాగ్‌లో వివరించాడు.ప్లేటో తరువాత, ఇప్పటికే 10 వ శతాబ్దంలో, పెర్షియన్ తత్వవేత్త అల్-బిరుని తన పని "మినరాలజీ" లో గోమేదికం స్ఫటికాల యొక్క సారూప్య లక్షణాలను వివరించాడు.

1757లో ఫ్రాంజ్ ఎపినస్ మరియు జోహాన్ విల్కే ఒకదానికొకటి రుద్దుతున్నప్పుడు కొన్ని పదార్థాల ధ్రువణాన్ని అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించినప్పుడు స్ఫటికాల పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ మరియు ఇతర సారూప్య విద్యుత్ దృగ్విషయాల మధ్య సంబంధం నిరూపించబడింది మరియు అభివృద్ధి చేయబడింది.

127 సంవత్సరాల తరువాత, జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఆగస్ట్ కుండ్ట్ ఒక స్పష్టమైన ప్రయోగాన్ని చూపిస్తాడు, దీనిలో అతను టూర్మలైన్ క్రిస్టల్‌ను వేడి చేసి, ఎర్ర సీసం మరియు సల్ఫర్ పౌడర్‌ల మిశ్రమంతో జల్లెడ ద్వారా పోస్తారు. సల్ఫర్ ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు ఎరుపు సీసం ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడుతుంది, దీని ఫలితంగా ఎరుపు-నారింజ ఎరుపు సీసం టూర్మాలిన్ క్రిస్టల్ యొక్క ఒక వైపు మరియు మరొక వైపు ప్రకాశవంతమైన పసుపు-బూడిద రంగులో కప్పబడి ఉంటుంది. ఆగస్ట్ కుండ్ అప్పుడు టూర్మాలిన్‌ను చల్లబరుస్తుంది, క్రిస్టల్ యొక్క "ధ్రువణత" మార్చబడింది మరియు రంగులు స్థలాలను మార్చాయి. ప్రేక్షకులు ఆనందించారు.

దృగ్విషయం యొక్క సారాంశం ఏమిటంటే, టూర్మలైన్ క్రిస్టల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత 1 డిగ్రీ మాత్రమే మారినప్పుడు, క్రిస్టల్‌లో సెంటీమీటర్‌కు 400 వోల్ట్ల విద్యుత్ క్షేత్రం కనిపిస్తుంది. అన్ని పైరోఎలెక్ట్రిక్‌ల మాదిరిగానే టూర్మాలిన్ కూడా రెండూ అని గమనించండి పైజోఎలెక్ట్రిక్ (మార్గం ద్వారా, అన్ని పైజోఎలెక్ట్రిక్‌లు పైరోఎలెక్ట్రిక్‌లు కావు).

భౌతిక పునాదులు

భౌతికంగా, పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ యొక్క దృగ్విషయం వాటి ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు కారణంగా స్ఫటికాలలో విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క రూపంగా నిర్వచించబడింది. ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు నేరుగా వేడి చేయడం, రాపిడి లేదా రేడియేషన్ వల్ల సంభవించవచ్చు. ఈ స్ఫటికాలలో బాహ్య ప్రభావాలు లేనప్పుడు ఆకస్మిక (యాదృచ్ఛిక) ధ్రువణతతో విద్యుద్వాహకములు ఉంటాయి.

ఆకస్మిక ధ్రువణత సాధారణంగా గుర్తించబడదు ఎందుకంటే అది సృష్టించే విద్యుత్ క్షేత్రం పరిసర గాలి ద్వారా మరియు స్ఫటికంలో ఎక్కువ భాగం క్రిస్టల్‌కు వర్తించే ఉచిత ఛార్జీల విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా ఆఫ్‌సెట్ చేయబడుతుంది. క్రిస్టల్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, దాని యాదృచ్ఛిక ధ్రువణత యొక్క పరిమాణం కూడా మారుతుంది, ఇది విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క రూపానికి దారితీస్తుంది, ఇది ఉచిత ఛార్జీలతో పరిహారం సంభవించే ముందు గమనించబడుతుంది.

పైరోఎలెక్ట్రిక్స్ యొక్క ఆకస్మిక ధ్రువణతలో మార్పు వారి ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, యాంత్రిక వైకల్యం ద్వారా కూడా ప్రారంభించబడుతుంది. అందుకే అన్ని పైరోఎలెక్ట్రిక్‌లు కూడా పైజోఎలెక్ట్రిక్‌లు, కానీ అన్ని పైజోఎలెక్ట్రిక్‌లు పైరోఎలెక్ట్రిక్‌లు కావు.స్ఫటికంలోని ప్రతికూల మరియు ధనాత్మక చార్జీల గురుత్వాకర్షణ కేంద్రాల అసమతుల్యత ఆకస్మిక ధ్రువణత, స్ఫటికం యొక్క తక్కువ సహజ సౌష్టవం ద్వారా వివరించబడింది.

పైరోఎలెక్ట్రిసిటీ యొక్క అప్లికేషన్లు

నేడు, రేడియేషన్ రిసీవర్లు మరియు డిటెక్టర్లు, థర్మామీటర్లు మొదలైన వాటిలో భాగంగా పైరోఎలెక్ట్రిక్స్ వివిధ ప్రయోజనాల కోసం సెన్సింగ్ పరికరాలుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఈ పరికరాలన్నీ పైరోఎలెక్ట్రిక్స్ యొక్క కీలక లక్షణాన్ని ఉపయోగించుకుంటాయి-నమూనాపై పనిచేసే ఏదైనా రకమైన రేడియేషన్ నమూనా యొక్క ఉష్ణోగ్రతలో మార్పుకు మరియు దాని ధ్రువణతలో సంబంధిత మార్పుకు కారణమవుతుంది. ఈ సందర్భంలో నమూనా యొక్క ఉపరితలం వాహక ఎలక్ట్రోడ్లతో కప్పబడి ఉంటే మరియు ఈ ఎలక్ట్రోడ్లు వైర్ల ద్వారా కొలిచే సర్క్యూట్కు అనుసంధానించబడి ఉంటే, అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం ఈ సర్క్యూట్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.

మరియు పైరోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ వద్ద ఏదైనా రకమైన రేడియేషన్ ప్రవాహం ఉంటే, ఇది పైరోఎలెక్ట్రిక్ యొక్క ఉష్ణోగ్రతలో హెచ్చుతగ్గులకు కారణమవుతుంది (ఆవర్తనాన్ని పొందవచ్చు, ఉదాహరణకు, రేడియేషన్ తీవ్రత యొక్క కృత్రిమ మాడ్యులేషన్ ద్వారా), అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం అవుట్‌పుట్ వద్ద పొందబడింది, ఇది నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీతో కూడా మారుతుంది.

పైరోఎలెక్ట్రిక్ రేడియేషన్ డిటెక్టర్ల యొక్క ప్రయోజనాలు: గుర్తించబడిన రేడియేషన్ యొక్క అనంతమైన విస్తృత పౌనఃపున్యాలు, అధిక సున్నితత్వం, అధిక వేగం, ఉష్ణ స్థిరత్వం. పరారుణ ప్రాంతంలో పైరోఎలెక్ట్రిక్ రిసీవర్ల ఉపయోగం ముఖ్యంగా ఆశాజనకంగా ఉంది.

తక్కువ-శక్తి ఉష్ణ శక్తి ప్రవాహాలను గుర్తించడం, షార్ట్ లేజర్ పప్పుల యొక్క శక్తి మరియు ఆకారాన్ని కొలవడం మరియు అత్యంత సున్నితమైన నాన్-కాంటాక్ట్ మరియు కాంటాక్ట్ టెంపరేచర్ కొలత (మైక్రోడిగ్రీ ఖచ్చితత్వంతో) సమస్యను అవి వాస్తవానికి పరిష్కరిస్తాయి.

నేడు, థర్మల్ శక్తిని నేరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చడానికి పైరోఎలెక్ట్రిక్‌లను ఉపయోగించే అవకాశం తీవ్రంగా చర్చించబడింది: రేడియంట్ శక్తి యొక్క ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం పైరోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం యొక్క బాహ్య సర్క్యూట్‌లో ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. మరియు అటువంటి పరికరం యొక్క సామర్థ్యం ఇప్పటికే ఉన్న శక్తి మార్పిడి పద్ధతుల కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, ఇప్పటికీ కొన్ని ప్రత్యేక అనువర్తనాల కోసం ఈ మార్పిడి పద్ధతి చాలా ఆమోదయోగ్యమైనది.

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఇమేజింగ్ సిస్టమ్‌లలో (నైట్ విజన్, మొదలైనవి) రేడియేషన్ యొక్క ప్రాదేశిక పంపిణీని దృశ్యమానం చేయడానికి పైరోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించేందుకు ఇప్పటికే ఉపయోగించిన అవకాశం ముఖ్యంగా ఆశాజనకంగా ఉంది. పైరోఎలెక్ట్రిక్ విడికాన్‌లు సృష్టించబడ్డాయి — పైరోఎలెక్ట్రిక్ లక్ష్యంతో వేడి-ప్రసార టెలివిజన్ ట్యూబ్‌లు.

ఒక వెచ్చని వస్తువు యొక్క చిత్రం లక్ష్యంపై అంచనా వేయబడుతుంది, దానిపై ఛార్జ్ యొక్క సంబంధిత ఉపశమనాన్ని నిర్మిస్తుంది, ఇది స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ పుంజం ద్వారా చదవబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిన విద్యుత్ వోల్టేజ్ తెరపై వస్తువు యొక్క చిత్రాన్ని చిత్రించే పుంజం యొక్క ప్రకాశాన్ని నియంత్రిస్తుంది.