मात्रक और इकाई (Units and Measurements)

• SI प्रणाली (Système International d'Unités) में लंबाई (length) की मूल इकाई (base unit) मीटर (meter – m) है। यह प्रकाश (light) द्वारा निर्वात (vacuum) में 1/299,792,458 सेकंड (second) में तय की गई दूरी (distance) के रूप में परिभाषित (defined) है। मीटर को प्रकाश की गति (speed of light) से परिभाषित किया जाता है।
• द्रव्यमान (Mass) की SI इकाई (SI unit) किलोग्राम (kilogram – kg) है। पहले इसे प्लैटिनम-इरिडियम (platinum-iridium) के एक विशेष सिलेंडर (cylinder) – किलोग्राम प्रोटोटाइप (kilogram prototype) – जो पेरिस (Paris) में रखा गया था, से परिभाषित किया जाता था। अब इसे प्लांक स्थिरांक (Planck's constant – h) के निश्चित मान (fixed value) के आधार पर परिभाषित किया जाता है। किलोग्राम प्रोटोटाइप पेरिस में रखा गया है (पुरानी परिभाषा)।
• समय (Time) की SI इकाई (SI unit) सेकंड (second – s) है। इसे सीजियम-133 (cesium-133) परमाणु (atom) की जमीनी अवस्था (ground state) के दो हाइपरफाइन स्तरों (hyperfine levels) के बीच संक्रमण (transition) से उत्पन्न विकिरण (radiation) की 9,192,631,770 अवधियों (periods) के रूप में परिभाषित (defined) किया जाता है। सेकंड को सीजियम परमाणु (cesium atom) से परिभाषित किया जाता है। 1 सेकंड 1/86400 औसत सौर दिन (mean solar day) का हिस्सा है (पुरानी परिभाषा)।
• विद्युत धारा (Electric Current) की SI इकाई (SI unit) एम्पीयर (Ampere – A) है। इसे दो सीधे, समानांतर (parallel) चालकों (conductors) के बीच लगने वाले बल (force) के रूप में परिभाषित (defined) किया जाता है। एम्पीयर को बल (force) द्वारा परिभाषित किया जाता है।
• ताप (Temperature) की SI इकाई (SI unit) केल्विन (Kelvin – K) है। केल्विन स्केल (Kelvin scale) में शून्य बिंदु (zero point) पूर्ण शून्य (absolute zero – -273.15°C) है, जहाँ सभी आणविक गति (molecular motion) रुक जाती है। केल्विन पैमाने पर अंतराल (interval) सेल्सियस (Celsius) के समान है।
• ज्योति तीव्रता (Luminous Intensity) की SI इकाई (SI unit) कैंडेला (Candela – cd) है। यह किसी स्रोत (source) से किसी निश्चित दिशा (given direction) में उत्सर्जित प्रकाश (light) की तीव्रता (intensity) को मापता है। कैंडेला को मोनोक्रोमैटिक प्रकाश (monochromatic light) से परिभाषित किया जाता है।
• पदार्थ की मात्रा (Amount of Substance) की SI इकाई (SI unit) मोल (mole – mol) है। यह उतने ही कणों (particles) की मात्रा है जितने 0.012 किलोग्राम कार्बन-12 (carbon-12) में परमाणु (atoms) होते हैं। मोल को अवोगाद्रो संख्या (Avogadro's number – 6.022 × 10²³) से परिभाषित किया जाता है।
• बल (Force) की SI इकाई (SI unit) न्यूटन (Newton – N) है। 1 न्यूटन (1 N) = 1 kg·m/s²। एक न्यूटन वह बल (force) है जो 1 किलोग्राम (kg) द्रव्यमान (mass) पर लगने पर उसमें 1 मीटर प्रति सेकंड² (m/s²) का त्वरण (acceleration) उत्पन्न करता है।
• ऊर्जा (Energy) की SI इकाई (SI unit) जूल (Joule – J) है। 1 जूल (1 J) = 1 न्यूटन·मीटर (N·m)। एक जूल वह ऊर्जा है जो 1 न्यूटन (N) के बल (force) द्वारा वस्तु को 1 मीटर (m) विस्थापित (displace) करने में व्यय होती है।
• शक्ति (Power) की SI इकाई (SI unit) वाट (Watt – W) है। 1 वाट (1 W) = 1 जूल/सेकंड (J/s)। एक वाट वह शक्ति (power) है जिस पर 1 जूल (J) ऊर्जा (energy) प्रति सेकंड (s) स्थानांतरित (transfer) या उपयोग (use) की जाती है।
• दाब (Pressure) की SI इकाई (SI unit) पास्कल (Pascal – Pa) है। 1 पास्कल (1 Pa) = 1 न्यूटन/वर्ग मीटर (N/m²)। यह एक वर्ग मीटर (m²) के क्षेत्रफल (area) पर समान रूप से लगने वाले 1 न्यूटन (N) के बल (force) के बराबर दाब (pressure) है। न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (Newton per square meter) ही पास्कल (pascal) कहलाता है।
• विद्युत आवेश (Electric Charge) की SI इकाई (SI unit) कूलॉम (Coulomb – C) है। 1 कूलॉम (1 C) = 1 एम्पीयर·सेकंड (A·s)। यह 1 एम्पीयर (A) की धारा (current) द्वारा 1 सेकंड (s) में स्थानांतरित (transferred) आवेश (charge) की मात्रा है।
• विद्युत विभव / वोल्टेज (Electric Potential / Voltage) की SI इकाई (SI unit) वोल्ट (Volt – V) है। 1 वोल्ट (1 V) = 1 जूल/कूलॉम (J/C)। एक वोल्ट वह विभवांतर (potential difference) है जो 1 कूलॉम (C) आवेश (charge) को स्थानांतरित करने के लिए 1 जूल (J) ऊर्जा (energy) की आवश्यकता होती है।
• विद्युत प्रतिरोध (Electrical Resistance) की SI इकाई (SI unit) ओम (Ohm – Ω) है। 1 ओम (1 Ω) = 1 वोल्ट/एम्पीयर (V/A)। यह उस चालक (conductor) का प्रतिरोध (resistance) है जिसमें 1 वोल्ट (V) का विभवांतर (potential difference) लगाने पर 1 एम्पीयर (A) की धारा (current) प्रवाहित होती है।
• चालकता (Conductance) की SI इकाई (SI unit) सीमेंस/मीटर (Siemens per meter – S/m) है। यह प्रतिरोधकता (resistivity) का व्युत्क्रम (reciprocal) है। यह बताता है कि कोई पदार्थ (material) विद्युत धारा (electric current) को कितनी आसानी से प्रवाहित (conduct) होने देता है।
• आवृत्ति (Frequency) की SI इकाई (SI unit) हर्ट्ज (Hertz – Hz) है। 1 हर्ट्ज (1 Hz) = 1 चक्र/सेकंड (cycle/s)। यह प्रति सेकंड (per second) होने वाली आवर्ती घटनाओं (recurring events) की संख्या को मापता है।
• चुम्बकीय फ्लक्स (Magnetic Flux) की SI इकाई (SI unit) वेबर (Weber – Wb) है। 1 वेबर (1 Wb) = 1 टेस्ला·वर्ग मीटर (T·m²)। यह एक सतह (surface) से गुजरने वाली कुल चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं (magnetic field lines) की मात्रा का माप है।
• चुम्बकीय क्षेत्र (Magnetic Field) की SI इकाई (SI unit) टेस्ला (Tesla – T) है। 1 टेस्ला (1 T) = 1 वेबर/वर्ग मीटर (Wb/m²)। एक टेस्ला बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र (strong magnetic field) का माप है। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र (Earth's magnetic field) लगभग 25-65 माइक्रोटेस्ला (µT) है।
• ज्योति फ्लक्स (Luminous Flux) की SI इकाई (SI unit) ल्यूमेन (Lumen – lm) है। 1 ल्यूमेन (1 lm) = 1 कैंडेला·स्टेरेडियन (cd·sr)। यह किसी स्रोत (source) द्वारा उत्सर्जित (emitted) कुल दृश्य प्रकाश (total visible light) की मात्रा को मापता है। ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous flux) को ल्यूमेन (lumen) में मापा जाता है।
• प्रदीपन (Illuminance) की SI इकाई (SI unit) लक्स (Lux – lx) है। 1 लक्स (1 lx) = 1 ल्यूमेन/वर्ग मीटर (lm/m²)। यह एक वर्ग मीटर (m²) के क्षेत्रफल (area) पर पड़ने वाले ज्योति फ्लक्स (luminous flux) की मात्रा को मापता है।
• विद्युत धारिता (Capacitance) की SI इकाई (SI unit) फैराड (Farad – F) है। 1 फैराड (1 F) = 1 कूलॉम/वोल्ट (C/V)। एक फैराड बहुत बड़ी धारिता (capacitance) है; व्यावहारिक रूप से माइक्रोफैराड (µF), नैनोफैराड (nF) और पिकोफैराड (pF) का उपयोग किया जाता है।
• प्रेरकत्व (Inductance) की SI इकाई (SI unit) हेनरी (Henry – H) है। 1 हेनरी (1 H) = 1 वेबर/एम्पीयर (Wb/A)। एक हेनरी उस परिपथ (circuit) का प्रेरकत्व है जिसमें धारा (current) में 1 एम्पीयर प्रति सेकंड (A/s) की दर से परिवर्तन (change) होने पर 1 वोल्ट (V) का विद्युत वाहक बल (electromotive force – EMF) उत्पन्न होता है।
• रेडियन (Radian – rad) कोण (angle) की SI व्युत्पन्न इकाई (derived unit) है। यह वृत्त (circle) के केंद्र (center) पर बना कोण है जब चाप (arc) की लंबाई (length) त्रिज्या (radius) के बराबर होती है। यह SI प्रणाली में एक आयामहीन (dimensionless) व्युत्पन्न इकाई है।
• स्टेरेडियन (Steradian – sr) ठोस कोण (solid angle) की SI व्युत्पन्न इकाई (derived unit) है। यह त्रि-आयामी (3D) कोण है। एक स्टेरेडियन वह ठोस कोण है जो गोले (sphere) के केंद्र (center) पर बनता है जब सतह पर अंतरित (subtended) क्षेत्रफल (area) त्रिज्या (radius) के वर्ग (square) के बराबर होता है। यह भी एक आयामहीन इकाई है।
• 1 मीटर (m) को 100 सेंटीमीटर (cm) में विभाजित किया जाता है। 1 किलोमीटर (km) = 1000 मीटर (m) है। 1 माइक्रोमीटर (µm) = 10⁻⁶ मीटर (m) है (1 µm = 0.001 मिमी – mm)। 1 नैनोमीटर (nm) = 10⁻⁹ मीटर (m) है। डीएनए (DNA) का व्यास (diameter) लगभग 2.5 nm होता है। 1 एंग्स्ट्रॉम (Å) = 10⁻¹⁰ मीटर (m) है, जिसका उपयोग परमाणुओं (atoms) के आकार (size) और तरंगदैर्घ्य (wavelength) को मापने के लिए किया जाता है।
• 1 किलोग्राम (kg) = 1000 ग्राम (g) है। 1 मिलीग्राम (mg) = 10⁻³ ग्राम (g) है। 1 माइक्रोग्राम (µg) = 10⁻⁶ ग्राम (g) है। 1 नैनोग्राम (ng) = 10⁻⁹ ग्राम (g) है। दवाओं (medicines) और विटामिनों (vitamins) की खुराक (dosage) अक्सर मिलीग्राम (mg) या माइक्रोग्राम (µg) में मापी जाती है।
• 1 मिलीएम्पीयर (mA) = 10⁻³ एम्पीयर (A) है। 1 माइक्रोसेकंड (µs) = 10⁻⁶ सेकंड (s) है। 1 नैनोसेकंड (ns) = 10⁻⁹ s है। 1 पीकोसेकंड (ps) = 10⁻¹² s है। 1 मिलीसेकंड (ms) = 10⁻³ s है। 1 किलोसेकंड (ks) = 1000 s है।
• 1 मेगावाट (MW) = 10⁶ वाट (W) है। 1 गीगावाट (GW) = 10⁹ W है। 1 टेरावाट (TW) = 10¹² W है। 1 मिलीवाट (mW) = 10⁻³ W है। 1 माइक्रोवाट (µW) = 10⁻⁶ W है।
• प्रकाश वर्ष (Light Year – ly) दूरी (distance) की इकाई है, समय की नहीं। 1 प्रकाश वर्ष (ly) = 9.46 × 10¹⁵ मीटर (m)। यह प्रकाश (light) द्वारा निर्वात (vacuum) में एक वर्ष (year) में तय की गई दूरी है। इसका उपयोग खगोलीय दूरियों (astronomical distances) को मापने के लिए किया जाता है।
• पारसेक (Parsec – pc) खगोलीय दूरी (astronomical distance) की इकाई है। 1 पारसेक (pc) = 3.26 प्रकाश वर्ष (ly)। यह वह दूरी है जिस पर पृथ्वी की कक्षा (Earth's orbit) की औसत त्रिज्या (average radius) 1 आर्कसेकंड (arcsecond) का कोण (angle) बनाती है। इसका उपयोग खगोल विज्ञान (astronomy) में तारों (stars) और आकाशगंगाओं (galaxies) की दूरियाँ मापने के लिए किया जाता है।
• एंग्स्ट्रॉम (Angstrom – Å) तरंगदैर्घ्य (wavelength) की इकाई है। 1 एंग्स्ट्रॉम (Å) = 10⁻¹⁰ मीटर (m)। इसका उपयोग प्रकाश (light), एक्स-रे (X-rays) की तरंगदैर्घ्य और परमाणुओं (atoms) तथा अणुओं (molecules) के आकार (size) को मापने के लिए किया जाता है।
• बार्न (Barn – b) परमाणु क्रॉस-सेक्शन (nuclear cross-section) की इकाई है। 1 बार्न (b) = 10⁻²⁸ वर्ग मीटर (m²)। यह अत्यंत छोटे क्षेत्रफल की इकाई है, जिसका उपयोग परमाणु भौतिकी (nuclear physics) में किसी परमाणु नाभिक (nucleus) के साथ कणों (particles) की अंतःक्रिया (interaction) की संभावना (probability) को व्यक्त करने के लिए किया जाता है।
• कैलोरी (Calorie – cal) ऊष्मा (heat) की गैर-SI इकाई (non-SI unit) है। 1 कैलोरी (cal) = 4.184 जूल (J)। यह 1 ग्राम (g) पानी (water) का तापमान (temperature) 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा (heat) की मात्रा है। भोजन ऊर्जा (food energy) किलोकैलोरी (kcal) में मापी जाती है, जिसे अक्सर "कैलोरी" (Calorie) कहा जाता है (बड़े C के साथ)।
• ब्रिटिश थर्मल यूनिट (British Thermal Unit – BTU) ऊष्मा (heat) की गैर-SI इकाई है। 1 BTU = 1055 जूल (J)। यह 1 पाउंड (pound – lb) पानी (water) का तापमान (temperature) 1°F बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा (heat) की मात्रा है। इसका उपयोग मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका (USA) में एयर कंडीशनर (air conditioners) और भट्टियों (furnaces) की शक्ति (power) को मापने के लिए किया जाता है।
• डेसिबल (Decibel – dB) ध्वनि तीव्रता (sound intensity) की इकाई है। 1 डेसिबल (dB) = 10 log₁₀(I/I₀) (लघुगणकीय पैमाना – logarithmic scale)। यह ध्वनि (sound) के सापेक्ष तीव्रता (relative intensity) को मापता है। यह लघुगणकीय पैमाना (logarithmic scale) है, जिसका अर्थ है कि dB में प्रत्येक 10 की वृद्धि ध्वनि की तीव्रता (intensity) को 10 गुना बढ़ा देती है।
• नॉट (Knot – kn) गति (speed) की इकाई है। 1 नॉट (kn) = 1.852 किलोमीटर/घंटा (km/h)। एक नॉट (knot) प्रति घंटे (per hour) एक समुद्री मील (nautical mile – 1852 मीटर) के बराबर होता है। इसका उपयोग समुद्री और वायु परिवहन (maritime and air navigation) में किया जाता है।
• रदरफोर्ड (Rutherford – Rd) रेडियोधर्मिता (radioactivity) की गैर-SI इकाई है। 1 रदरफोर्ड (Rd) = 10⁶ बेकरल (Bq)। यह रेडियोधर्मी पदार्थ (radioactive substance) की सक्रियता (activity) को मापता है। इसका नाम अर्नेस्ट रदरफोर्ड (Ernest Rutherford) के नाम पर रखा गया है।
• बेकरल (Becquerel – Bq) रेडियोधर्मी क्षय (radioactive decay) की SI इकाई है। 1 बेकरल (Bq) = 1 क्षय/सेकंड (decay/s)। यह एक बहुत छोटी इकाई है। यह रेडियोधर्मी पदार्थ (radioactive material) की मात्रा को मापती है जिसमें प्रति सेकंड (per second) एक परमाणु नाभिक (atomic nucleus) क्षय (decay) होता है।
• क्यूरी (Curie – Ci) रेडियोधर्मिता (radioactivity) की गैर-SI इकाई है। 1 क्यूरी (Ci) = 3.7 × 10¹⁰ बेकरल (Bq)। यह मूल रूप से 1 ग्राम (g) रेडियम (radium) की सक्रियता (activity) के रूप में परिभाषित (defined) किया गया था। इसका नाम मैरी और पियरे क्यूरी (Marie and Pierre Curie) के नाम पर रखा गया है।
• ग्रे (Gray – Gy) अवशोषित विकिरण खुराक (absorbed radiation dose) की SI इकाई है। 1 ग्रे (Gy) = 1 जूल/किलोग्राम (J/kg)। यह किसी पदार्थ (substance) द्वारा अवशोषित (absorbed) विकिरण ऊर्जा (radiation energy) की मात्रा को मापता है। यह ऊतकों (tissues) को होने वाली क्षति (damage) का सीधा माप नहीं है।
• सीवर्ट (Sievert – Sv) प्रभावी विकिरण खुराक (effective radiation dose) की SI इकाई है। 1 सीवर्ट (Sv) = 1 जूल/किलोग्राम (J/kg)। यह मनुष्यों (humans) पर विकिरण (radiation) के जैविक प्रभाव (biological effect) को मापता है। यह ग्रे (Gy) के समान है, लेकिन विभिन्न प्रकार के विकिरण (radiation types) और ऊतकों (tissues) की संवेदनशीलता (sensitivity) के लिए समायोजित (adjusted) किया जाता है।
• टॉर (Torr) दाब (pressure) की गैर-SI इकाई है। 1 टॉर (Torr) = 133.322 पास्कल (Pa)। यह लगभग 1 मिमी पारा (mm Hg – millimeter of mercury) के बराबर है। इसका नाम इतालवी भौतिक विज्ञानी (Italian physicist) इवेंजेलिस्टा टॉरिसेली (Evangelista Torricelli) के नाम पर रखा गया है।
• बार (Bar) वायुमंडलीय दाब (atmospheric pressure) की गैर-SI इकाई है। 1 बार (bar) = 10⁵ पास्कल (Pa)। 1 बार लगभग पृथ्वी के समुद्र तल (sea level) पर औसत वायुमंडलीय दाब (average atmospheric pressure) के बराबर है। मिलीबार (millibar – mb) का उपयोग अक्सर मौसम विज्ञान (meteorology) में किया जाता है (1 mbar = 100 Pa)।
• CGS प्रणाली (CGS system – Centimeter-Gram-Second) में लंबाई (length) की इकाई सेंटीमीटर (centimeter – cm) है। द्रव्यमान (mass) की इकाई ग्राम (gram – g) है। समय (time) की इकाई सेकंड (second – s) है (SI के समान)। यह SI प्रणाली से पहले व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रणाली थी।
• CGS प्रणाली (CGS system) में बल (force) की इकाई डाइन (dyne) है। 1 डाइन (dyn) = 10⁻⁵ न्यूटन (N)। यह वह बल है जो 1 ग्राम (g) के द्रव्यमान (mass) पर लगने पर उसमें 1 cm/s² का त्वरण (acceleration) उत्पन्न करता है। CGS प्रणाली में ऊर्जा (energy) की इकाई अर्ग (erg) है। 1 अर्ग (erg) = 10⁻⁷ जूल (J)। यह वह ऊर्जा है जो 1 डाइन (dyne) के बल द्वारा 1 सेंटीमीटर (cm) विस्थापन (displacement) में व्यय होती है।
• लंबाई (Length) मापने का उपकरण कैलिपर (Caliper / Vernier caliper) या स्केल (scale) है। वर्नियर कैलिपर (Vernier caliper) 0.1 mm (मिलीमीटर) की सटीकता (precision) तक माप सकता है। माइक्रोमीटर (Micrometer – screw gauge) 0.01 mm (10 µm) की सटीकता तक माप सकता है।
• द्रव्यमान (Mass) मापने का उपकरण तुला (Balance) है। दो-पलड़ा तुला (two-pan balance) अज्ञात द्रव्यमान (unknown mass) की तुलना ज्ञात मानक द्रव्यमान (known standard mass) से करता है। इलेक्ट्रॉनिक तुला (electronic balance) एक लोड सेल (load cell) का उपयोग करता है।
• समय (Time) मापने का उपकरण घड़ी (Clock) है। क्वार्ट्ज घड़ियाँ (quartz clocks) क्वार्ट्ज क्रिस्टल (quartz crystal) के कंपन (vibration) का उपयोग करती हैं। परमाणु घड़ियाँ (atomic clocks) सीजियम परमाणु (cesium atom) के कंपन का उपयोग करती हैं और ये सबसे सटीक (most accurate) समय मापन (timekeeping) उपकरण हैं।
• विद्युत धारा (Electric Current) मापने का उपकरण अमीटर (Ammeter) है। इसे परिपथ (circuit) में श्रेणी (series) में जोड़ा जाता है। एक आदर्श अमीटर (ideal ammeter) का प्रतिरोध (resistance) शून्य (zero) होता है।
• वोल्टेज (Voltage) मापने का उपकरण वोल्टमीटर (Voltmeter) है। इसे परिपथ (circuit) में समानांतर (parallel) में जोड़ा जाता है। एक आदर्श वोल्टमीटर (ideal voltmeter) का प्रतिरोध (resistance) अनंत (infinite) होता है।
• प्रतिरोध (Resistance) मापने का उपकरण ओममीटर (Ohmmeter) है। आधुनिक मल्टीमीटर (multimeter) एक ही उपकरण में अमीटर (ammeter), वोल्टमीटर (voltmeter) और ओममीटर (ohmmeter) का कार्य कर सकता है।
• आवृत्ति (Frequency) मापने का उपकरण फ्रीक्वेंसी मीटर (Frequency meter) है। इसका उपयोग AC विद्युत आपूर्ति (AC power supply), ऑडियो संकेतों (audio signals) और रेडियो तरंगों (radio waves) की आवृत्ति (frequency) को मापने के लिए किया जाता है।
• ताप (Temperature) मापने का उपकरण थर्मामीटर (Thermometer) है। पारा थर्मामीटर (mercury thermometer) और अल्कोहल थर्मामीटर (alcohol thermometer) द्रवों (liquids) के तापीय प्रसार (thermal expansion) के सिद्धांत पर काम करते हैं। डिजिटल थर्मामीटर (digital thermometer) थर्मिस्टर (thermistor) या थर्मोकपल (thermocouple) का उपयोग करते हैं।
• दाब (Pressure) मापने का उपकरण बैरोमीटर (Barometer) (वायुमंडलीय दाब – atmospheric pressure के लिए) या मैनोमीटर (manometer) है। बैरोमीटर (barometer) का उपयोग मौसम विज्ञान (meteorology) में किया जाता है। टायर प्रेशर गेज (tire pressure gauge) और रक्तचाप मापक (blood pressure monitor – स्फिग्मोमैनोमीटर – sphygmomanometer) भी दाब मापने वाले उपकरण हैं।
• SI प्रणाली (SI system) में मूल इकाइयाँ (base units) 7 हैं – मीटर (m), किलोग्राम (kg), सेकंड (s), एम्पीयर (A), केल्विन (K), कैंडेला (cd), और मोल (mol)। SI प्रणाली को 1960 में अपनाया गया था (11वें सामान्य वजन और माप सम्मेलन – CGPM – General Conference on Weights and Measures में)।