ठोस कोण: Difference between revisions
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एक | एक सूत्र में 3 आयामी समष्टि में शिखरों को सदिश के रूप में व्यक्त करना सम्मलित है। मान लीजिए <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं, और {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, और {{mvar|c}} प्रत्येक सदिश (मूल-बिंदु दूरी) का परिमाण हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण {{math|Ω}} है:<ref>{{cite journal| first=Folke| last=Eriksson| title= On the measure of solid angles| journal= Math. Mag.| volume=63|issue=3|pages=184–187|year=1990| doi=10.2307/2691141| jstor=2691141}}</ref><ref>{{cite journal| last = Van Oosterom| first = A|author2=Strackee, J | year = 1983| title = The Solid Angle of a Plane Triangle| journal = IEEE Trans. Biomed. Eng.| volume = BME-30| issue = 2| pages = 125–126| doi = 10.1109/TBME.1983.325207| pmid = 6832789| s2cid = 22669644}}</ref> | ||
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[[ कोणीय व्यास | कोणीय व्यास]] की परिभाषा का उपयोग करके, खगोलीय पिंड के ठोस कोण के सूत्र को पिंड की त्रिज्या, <math display="inline">R</math>, और प्रेक्षक से पिंड की दूरी के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।, <math>d</math>: | [[ कोणीय व्यास | कोणीय व्यास]] की परिभाषा का उपयोग करके, खगोलीय पिंड के ठोस कोण के सूत्र को पिंड की त्रिज्या, <math display="inline">R</math>, और प्रेक्षक से पिंड की दूरी के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।, <math>d</math>: | ||
<math display=block>\Omega = 2 \pi \left (1 - \frac{\sqrt{d^2 - R^2}}{d} \right ) : d \geq R.</math> सूर्य और चंद्रमा (पृथ्वी के संबंध में) के लिए उपयुक्त औसत मान डालने पर, सूर्य का औसत ठोस कोण 6.794×10 | <math display=block>\Omega = 2 \pi \left (1 - \frac{\sqrt{d^2 - R^2}}{d} \right ) : d \geq R.</math> सूर्य और चंद्रमा (पृथ्वी के संबंध में) के लिए उपयुक्त औसत मान डालने पर, सूर्य का औसत ठोस कोण 6.794×10<sup>−5</sup> स्टेरेडियन और चंद्रमा का औसत ठोस कोण 6.418×10<sup>−5</sup> स्टेरेडियन होता है। कुल खगोलीय क्षेत्र के संदर्भ में, सूर्य और चंद्रमा क्रमशः 0.0005406% ({{val|5.406|u=[[part per million|पीपीएम]]}}) और 0.0005107% (5.107 पीपीएम) के औसत भिन्नात्मक क्षेत्रों को घटाते हैं। चूँकि ये ठोस कोण लगभग समान आकार के होते हैं, ग्रहण के दौरान पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी के आधार पर चंद्रमा पूर्ण और कुंडलाकार दोनों तरह के सौर ग्रहण का कारण बन सकता है। | ||
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ध्यान दें कि यहाँ <math>\N_0</math> = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन <math>\alpha_{ji}</math> के लिए <math>j > i</math> चर का अर्थ है <math>\alpha_{ij}</math>, इसी तरह घातांक के लिए <math>a_{ji}</math>. | ध्यान दें कि यहाँ <math>\N_0</math> = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन <math>\alpha_{ji}</math> के लिए <math>j > i</math> चर का अर्थ है <math>\alpha_{ij}</math>, इसी तरह घातांक के लिए <math>a_{ji}</math>. | ||
इसलिए, शब्द <math display="inline">\sum_{m \ne l} a_{lm}</math> का अर्थ है सभी पदों का योग <math>\vec a</math> जिसमें या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है। जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है। | इसलिए, शब्द <math display="inline">\sum_{m \ne l} a_{lm}</math> का अर्थ है सभी पदों का योग <math>\vec a</math> जिसमें या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है। जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है। | ||
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*[https://www.academia.edu/8747694/HCRs_Theory_of_Polygon_solid_angle_subtended_by_any_polygonal_plane_at_any_point_in_the_space_ HCR's Theory of Polygon(solid angle subtended by any polygon)] from [[Academia.edu]] | *[https://www.academia.edu/8747694/HCRs_Theory_of_Polygon_solid_angle_subtended_by_any_polygonal_plane_at_any_point_in_the_space_ HCR's Theory of Polygon(solid angle subtended by any polygon)] from [[Academia.edu]] | ||
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Revision as of 12:14, 18 January 2023
Solid angle | |
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सामान्य प्रतीक | Ω |
Si इकाई | steradian |
अन्य इकाइयां | Square degree |
SI आधार इकाइयाँ में | m2/m2 |
संरक्षित? | No |
अन्य मात्राओं से व्युत्पत्तियां | |
आयाम | Script error: The module returned a nil value. It is supposed to return an export table. |
ज्यामिति में, ठोस कोण (प्रतीक: Ω)किसी विशेष बिंदु से दृष्टि क्षेत्र की मात्रा का माप है जो किसी दिए गए पिंडको कवर करता है। अर्थात्, यह एक उपाय है कि उस बिंदु से देखने वाले पर्यवेक्षक को पिंडकितनी बड़ी दिखाई देती है। जिस बिंदु से पिंडको देखा जाता है उसे ठोस कोण का शीर्ष कहा जाता है, और कहा जाता है कि पिंडउस बिंदु पर अपना ठोस कोण बनाती है।
अन्तरराष्ट्रीय मात्रक प्रणाली(एसआई) में, एक ठोस कोण को विमाहीन संख्या इकाई में व्यक्त किया जाता है जिसे स्टेरेडियन (प्रतीक: sr) कहा जाता है। स्टेरेडियन शीर्ष के चारों ओर इकाई क्षेत्र पर इकाई वृत्त से मेल खाता है, इसलिए पिंडजो शीर्ष से सभी अर्धरखा को अवरुद्ध करती है, इकाई क्षेत्र के कुल सतह क्षेत्र के बराबर स्टेरेडियन की संख्या को कवर करेगी। ठोस कोणों को डिग्री, मिनट और सेकंड जैसे कोणीय उपायों के वर्गों में भी मापा जा सकता है।
पास की छोटी पिंडदूर की बड़ी पिंडके समान ठोस कोण अंतरित कर सकती है। उदाहरण के लिए, हालाँकि चंद्रमा सूर्य से बहुत छोटा है, यह पृथ्वी के बहुत करीब भी है। दरअसल, जैसा कि पृथ्वी पर किसी भी बिंदु से देखा जाता है, दोनों वस्तुओं में लगभग समान ठोस कोण और स्पष्ट आकार होता है। यह सूर्य ग्रहण के दौरान स्पष्ट होता है।
परिभाषा और गुण
स्टेरेडियन में पिंडका ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि पिंडको कवर करता है। स्टेरेडियन में इकाई क्षेत्र के खंड का क्षेत्रफल देना रेडियन में इकाई वृत्त के चाप की लंबाई देने के समान है। जिस प्रकार रेडियन में समतलीय कोण एक चाप की लंबाई और उसकी त्रिज्या का अनुपात होता है, उसी तरह स्टेरेडियन में ठोस कोण किसी पिंडद्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्रफल का अनुपात उक्त त्रिज्या के वर्ग वृत्त द्वारा दिए गए क्षेत्रफल से होता है। सूत्र है
ठोस कोण अधिकांशतः खगोल शास्त्र, भौतिकी और विशेष रूप से खगोल भौतिकी में उपयोग किए जाते हैं। किसी पिंडका ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ पिंडका वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।
गोले का ठोस कोण इसके आंतरिक भाग में किसी भी बिंदु 4π sr से मापा जाता है, और घन के केंद्र पर उसके फलक द्वारा अंतरित ठोस कोण उसका एक-छठा है, या 2π/3 sr है। ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = (180/π)2 वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = 1/4π आंशिक क्षेत्र), जिसे स्पैट (इकाई) (1 sp = 4π sr) के रूप में भी जाना जाता है।
गोलीय निर्देशांक में अवकल के लिए एक सूत्र है,
यादृच्छिक उन्मुख सतह S के लिए बिंदु P पर अंतरित ठोस कोण सतह S के केंद्र P, के साथ इकाई क्षेत्र के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है, जिसकी गणना सतह समाकलन के रूप में की जा सकती है:
इस प्रकार कोई भी छोटे से पहलू द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगा सकता है जिसमें सपाट सतह क्षेत्र dS, अभिविन्यास , दर्शक से r दूरी इस प्रकार है:
व्यावहारिक अनुप्रयोग
- दीप्त तीव्रता और दीप्त को परिभाषित करना, और संबंधित विकिरणमापी मात्राएं विकिरक तीव्रता और विकिरक
- गोलाकार त्रिभुज के गोलाकार अतिरिक्त E की गणना करना
- सीमा तत्व विधि (बीईएम) का उपयोग करके क्षमता की गणना
- धातु परिसरों में लिगेंड के आकार का मूल्यांकन, लिगैंड शंकु कोण देखें
- चार्ज वितरण के आसपास विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की गणना करना
- गॉस के नियम की व्युत्पत्ति
- गर्मी हस्तांतरण में उत्सर्जक शक्ति और विकिरण की गणना
- रदरफोर्ड प्रभाव में अनुप्रस्थ काट की गणना करना
- रमण प्रभाव में अनुप्रस्थ काट की गणना करना
- प्रकाशित तंतु के स्वीकृति शंकु का ठोस कोण
सामान्य वस्तुओं के लिए ठोस कोण
शंकु, गोलाकार कैप, गोलार्ध
ठोस कोण के शीर्ष पर शंकु (ज्यामिति) का ठोस कोण, और शीर्ष (ज्यामिति) कोण 2θ के साथ, इकाई गोले पर गोलाकार कैप का क्षेत्रफल है
उपरोक्त गोलाकार निर्देशांक में इकाई सतह तत्व का उपयोग करके निम्नलिखित दोहरा समाकलन की गणना करके पाया जाता है:
जब θ = π/2, , गोलीय कैप 2π ठोस कोण वाला अर्धगोला बन जाती है।
शंकु के पूरक का ठोस कोण है
शंकु के अक्ष से कोण γ पर समतल द्वारा काटे गए गोलाकार कैप के खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण और शंकु के शीर्ष से गुजरते हुए सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है[2]
चतुर्पाश्वीय
बता दें कि OABC चतुष्फलक का शीर्ष है जिसकी उत्पत्ति O पर है और त्रिकोणीय फलक ABC द्वारा अंतरित है, जहां शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। शीर्ष कोण θa परिभाषित करें कोण BOC होना और तदनुसार θb, θc को परिभाषित करना। मान लीजिए कि उन समतलों के बीच द्वितल कोण हैं जिनमें चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC होते हैं और , को परिभाषित करते हैं। त्रिकोणीय सतह ABC द्वारा अंतरित ठोस कोण Ω द्वारा दिया गया है
मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों θa, θb, θc का फलन है, ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है[4][5] जैसा
ऋणात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का स्रोत यह है कि अदिश त्रिक गुणनफल ऋणात्मक हो सकता है यदि a, b, c गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग आवलन पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब अदिश त्रिक गुणनफल धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में ऋणात्मक मान देता है जिसे π से बढ़ाया जाना चाहिए।
पिरामिड
शीर्ष कोण a और b (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा गया द्वितल कोण) के साथ चार-तरफा समकोणीय पिरामिड (ज्यामिति) का ठोस कोण है
अक्षांश-देशांतर आयत
ग्लोब पर अक्षांश-देशांतर आयत का ठोस कोण होता है
अक्षांश-देशांतर आयत को आयताकार पिरामिड के ठोस कोण से भ्रमित नहीं होना चाहिए। आयताकार पिरामिड के सभी चार पक्ष बड़े वृत्त चाप में गोले की सतह को काटते हैं। अक्षांश-देशांतर आयत के साथ, देशांतर की केवल रेखाएँ ही वृहत वृत्त चाप होती हैं, अक्षांश रेखाएँ नहीं हैं।
खगोलीय पिंड
कोणीय व्यास की परिभाषा का उपयोग करके, खगोलीय पिंड के ठोस कोण के सूत्र को पिंड की त्रिज्या, , और प्रेक्षक से पिंड की दूरी के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है।, :
यादृच्छिक आयामों में ठोस कोण
d -आयामी यूक्लिडियन समष्टि में यूनिट स्फीयर की पूर्ण (d − 1)-आयामी गोलाकार सतह द्वारा अंतरित ठोस कोण को किसी भी आयाम d में परिभाषित किया जा सकता है। गोलाकार समरूपता के साथ गणना में अधिकांशतः इस ठोस कोण कारक की आवश्यकता होती है। यह सूत्र द्वारा दिया गया है
यादृच्छिक में सदिश सूत्र का प्रतिरूप एओमोटो[10][11]और रिबांडो द्वारा स्वतंत्र रूप से प्राप्त किया गया था।[12] यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:
सर्वांगसम पूर्णांक मल्टीएक्सपोनेंट के लिए परिभाषित करना
ध्यान दें कि यहाँ = गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, या 0 से शुरू होने वाली प्राकृतिक संख्याएँ। अंकन के लिए चर का अर्थ है , इसी तरह घातांक के लिए .
इसलिए, शब्द का अर्थ है सभी पदों का योग जिसमें या तो पहली या दूसरी अनुक्रमणिका के रूप में प्रकट होता है। जहाँ यह श्रृंखला अभिसरण करती है, यह सदिशों द्वारा परिभाषित ठोस कोण में परिवर्तित हो जाती है।
संदर्भ
- ↑ "Archimedes on Spheres and Cylinders". Math Pages. 2015.
- ↑ 2.0 2.1 Mazonka, Oleg (2012). "Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps". arXiv:1205.1396 [math.MG].
- ↑ Hopf, Heinz (1940). "Selected Chapters of Geometry" (PDF). ETH Zurich: 1–2. Archived (PDF) from the original on 2018-09-21.
- ↑ "L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld". Mathworld.wolfram.com. 2015-10-19. Retrieved 2015-10-19.
- ↑ "Spherical Excess – from Wolfram MathWorld". Mathworld.wolfram.com. 2015-10-19. Retrieved 2015-10-19.
- ↑ Eriksson, Folke (1990). "On the measure of solid angles". Math. Mag. 63 (3): 184–187. doi:10.2307/2691141. JSTOR 2691141.
- ↑ Van Oosterom, A; Strackee, J (1983). "The Solid Angle of a Plane Triangle". IEEE Trans. Biomed. Eng. BME-30 (2): 125–126. doi:10.1109/TBME.1983.325207. PMID 6832789. S2CID 22669644.
- ↑ "Area of a Latitude-Longitude Rectangle". The Math Forum @ Drexel. 2003.
- ↑ Jackson, FM (1993). "Polytopes in Euclidean n-space". Bulletin of the Institute of Mathematics and Its Applications. 29 (11/12): 172–174.
- ↑ Aomoto, Kazuhiko (1977). "Analytic structure of Schläfli function". Nagoya Math. J. 68: 1–16. doi:10.1017/s0027763000017839.
- ↑ Beck, M.; Robins, S.; Sam, S. V. (2010). "Positivity theorems for solid-angle polynomials". Contributions to Algebra and Geometry. 51 (2): 493–507. arXiv:0906.4031. Bibcode:2009arXiv0906.4031B.
- ↑ Ribando, Jason M. (2006). "Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three". Discrete & Computational Geometry. 36 (3): 479–487. doi:10.1007/s00454-006-1253-4.
आगे की पढाई
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- Masket, A. Victor (1957). "Solid angle contour integrals, series, and tables". Rev. Sci. Instrum. 28 (3): 191. Bibcode:1957RScI...28..191M. doi:10.1063/1.1746479.
- Naito, Minoru (1957). "A method of calculating the solid angle subtended by a circular aperture". J. Phys. Soc. Jpn. 12 (10): 1122–1129. Bibcode:1957JPSJ...12.1122N. doi:10.1143/JPSJ.12.1122.
- Paxton, F. (1959). "Solid angle calculation for a circular disk". Rev. Sci. Instrum. 30 (4): 254. Bibcode:1959RScI...30..254P. doi:10.1063/1.1716590.
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- Gardner, R. P.; Carnesale, A. (1969). "The solid angle subtended at a point by a circular disk". Nucl. Instrum. Methods. 73 (2): 228–230. Bibcode:1969NucIM..73..228G. doi:10.1016/0029-554X(69)90214-6.
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बाहरी कड़ियाँ
- HCR's Theory of Polygon(solid angle subtended by any polygon) from Academia.edu
- Arthur P. Norton, A Star Atlas, Gall and Inglis, Edinburgh, 1969.
- M. G. Kendall, A Course in the Geometry of N Dimensions, No. 8 of Griffin's Statistical Monographs & Courses, ed. M. G. Kendall, Charles Griffin & Co. Ltd, London, 1961
- Weisstein, Eric W. "Solid Angle". MathWorld.