विकिरण तथा द्रव्य की द्वैत प्रकृति

धात्विक चालकों में संयोजी इलेक्ट्रॉन जालक के धनात्मक आयनों के बीच स्वतंत्र रूप से विचरण कर सकते हैं। इन्हें मुक्त इलेक्ट्रॉन (Free Electrons) कहा जाता है। यद्यपि ये इलेक्ट्रॉन धातु के भीतर गति करने के लिए स्वतंत्र हैं, किंतु धातु पृष्ठ को छोड़कर बाहर नहीं निकल सकते क्योंकि जैसे ही कोई इलेक्ट्रॉन बाहर निकलने का प्रयास करता है, धातु पृष्ठ पर धनात्मक आवेश प्रेरित हो जाता है जो उसे वापस खींच लेता है। इस अवरोध को पृष्ठ विभव प्राचीर (Surface Potential Barrier) कहते हैं।

किसी धातु पृष्ठ से एक इलेक्ट्रॉन को ठीक बाहर निकालने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को उस धातु का कार्य फलन (Work Function, Φ₀ अथवा W₀) कहते हैं।

कार्य फलन धातु की प्रकृति तथा उसके पृष्ठ की स्वच्छता पर निर्भर करता है। इसका सामान्य मात्रक इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (eV) है (जहाँ 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J)। शुद्ध धातुओं में सीज़ियम का कार्य फलन सबसे कम (Φ₀ ≈ 2.14 eV) होता है, जिसके कारण यह अत्यधिक प्रकाश-संवेदनशील है; जबकि प्लैटिनम का कार्य फलन सर्वाधिक (Φ₀ ≈ 5.65 eV) होता है।

धातु पृष्ठ को बाह्य ऊर्जा प्रदान करने की विधि के आधार पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन मुख्य रूप से चार प्रकार का होता है:

• तापायनिक उत्सर्जन (Thermionic Emission): धातु को उच्च ताप तक गर्म करने पर मुक्त इलेक्ट्रॉन पर्याप्त तापीय गतिज ऊर्जा प्राप्त कर लेते हैं। जब यह ऊर्जा कार्य फलन से अधिक हो जाती है, तो इलेक्ट्रॉन धातु पृष्ठ से उत्सर्जित होने लगते हैं (जैसे निर्वात नलिका, सीआरटी तथा एक्स-रे नलिका का फिलामेंट)।
• क्षेत्र उत्सर्जन (Field Emission / Cold Cathode Emission): धातु पृष्ठ पर अत्यधिक तीव्र बाह्य विद्युत क्षेत्र (लगभग ~ 10⁸ V/m) आरोपित करने पर पृष्ठ प्राचीर संकीर्ण हो जाती है और इलेक्ट्रॉन क्वांटम टनलिंग द्वारा बाहर निकल आते हैं (फील्ड-एमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में प्रयुक्त)।
• प्रकाश-विद्युत उत्सर्जन (Photoelectric Emission): जब किसी धातु पृष्ठ पर उपयुक्त उच्च आवृत्ति अथवा लघु तरंगदैर्घ्य का विद्युतचुंबकीय विकिरण (जैसे पराबैंगनी या दृश्य प्रकाश) आपतित होता है, तो विकिरण से ऊर्जा अवशोषित कर इलेक्ट्रॉन तुरंत उत्सर्जित हो जाते हैं। इन उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश-इलेक्ट्रॉन (Photoelectrons) कहते हैं।
• द्वितीयक उत्सर्जन (Secondary Emission): जब तीव्रगामी प्राथमिक इलेक्ट्रॉन किसी धातु लक्ष्य से टकराते हैं, तो अपनी गतिज ऊर्जा स्थानांतरित करके पृष्ठ से अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देते हैं (जैसे फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब)।

1887 में हेनरिक हर्ट्ज़ (Heinrich Hertz) ने विद्युतचुंबकीय तरंगों के संसूचन के दौरान पाया कि जब स्पार्क-गैप के उत्सर्जक इलेक्ट्रोडों पर आर्क लैंप से पराबैंगनी (UV) प्रकाश डाला जाता है, तो उच्च वोल्टता की चिंगारी बहुत सरलता से उत्पन्न होती है। 1888 में विल्हेम हॉलवॉक्स (Wilhelm Hallwachs) ने स्वर्ण-पत्र विद्युतदर्शी से जुड़ी एक स्वच्छ जस्ते (Zinc) की पट्टिका पर प्रयोग किया। उन्होंने देखा कि पराबैंगनी प्रकाश डालने पर ऋणावेशित जस्ता पट्टिका अपना आवेश शीघ्र खो देती है, अनावेशित पट्टिका धनावेशित हो जाती है तथा पहले से धनावेशित पट्टिका के आवेश पर कोई प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ता।

1899 से 1902 के बीच फिलिप लेनार्ड (Philipp Lenard) ने निर्वात नली में सुव्यवस्थित प्रयोग किए। उन्होंने सिद्ध किया कि उत्सर्जित कण वास्तव में ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन ही हैं, जिनका आवेश-द्रव्यमान अनुपात (e/m) जे. जे. थॉमसन द्वारा खोजे गए इलेक्ट्रॉनों के समान है। लेनार्ड ने यह क्रांतिकारी प्रेक्षण भी किया कि उत्सर्जित प्रकाश-इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम गतिज ऊर्जा केवल आपतित प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर करती है और प्रकाश की तीव्रता पर बिल्कुल निर्भर नहीं करती—एक ऐसा तथ्य जिसने चिरसम्मत भौतिकी को स्तब्ध कर दिया।

प्रकाश-विद्युत प्रभाव के अध्ययन हेतु प्रयुक्त प्रायोगिक व्यवस्था में एक निर्वातित क्वार्ट्ज कांच की नलिका होती है, जिसमें दो इलेक्ट्रोड लगे होते हैं: एक प्रकाश-संवेदनशील कैथोड पट्टिका C (उत्सर्जक) तथा एक एनोड पट्टिका A (संग्राहक)। एक क्वार्ट्ज खिड़की के माध्यम से एकवर्णी प्रकाश कैथोड पर आपतित होता है। एक दिक्परिवर्तक (Commutator) तथा विभव विभाजक की सहायता से दोनों पट्टिकाओं के बीच विभव को धनात्मक त्वरित विभव से लेकर ऋणात्मक मंदक विभव तक स्वेच्छानुसार बदला जा सकता है, जबकि एक सूक्ष्म अमीटर (Microammeter) प्रकाश-विद्युत धारा I_photo का मापन करता है।

1. तीव्रता एवं प्रकाश-विद्युत धारा की समानुपाती प्रकृति: किसी दी गई प्रकाश-संवेदनशील धातु तथा देहली आवृत्ति से अधिक निश्चित आवृत्ति (ν > ν₀) के आपतित प्रकाश के लिए, प्रकाश-विद्युत धारा आपतित प्रकाश की तीव्रता के सीधे समानुपाती होती है:
   प्रकाश-विद्युत धारा (I_photo) ∝ आपतित प्रकाश की तीव्रता (प्रति सेकंड आपतित फोटॉनों की संख्या)
2. संतृप्त धारा तथा निरोधी विभव (V₀) का अस्तित्व: जब एनोड विभव को धनात्मक बनाया जाता है, तो धारा बढ़कर एक अधिकतम मान पर स्थिर हो जाती है जिसे संतृप्त धारा (Saturation Current) कहते हैं। जब एनोड को ऋणात्मक विभव दिया जाता है, तो धारा घटने लगती है। एक निश्चित ऋणात्मक एनोड विभव -V₀ पर सबसे तीव्रगामी इलेक्ट्रॉन भी एनोड तक नहीं पहुंच पाता और प्रकाश-विद्युत धारा शून्य हो जाती है। इस ऋणात्मक विभव को संस्तब्ध विभव अथवा निरोधी विभव (Stopping Potential / Cut-Off Potential, V₀) कहते हैं:
   K_max = 1/2 m v_max² = e V₀
   सर्वाधिक महत्वपूर्ण निष्कर्ष: निरोधी विभव आपतित प्रकाश की तीव्रता पर बिल्कुल निर्भर नहीं करता! तीव्रता बढ़ाने पर केवल संतृप्त धारा बढ़ती है, निरोधी विभव अपरिवर्तित रहता है।
3. आवृत्ति का प्रभाव तथा देहली आवृत्ति (ν₀): आपतित विकिरण की आवृत्ति बढ़ाने पर निरोधी विभव (तथा अधिकतम गतिज ऊर्जा K_max) रैखिक रूप से बढ़ता है। प्रत्येक धातु के लिए एक निश्चित न्यूनतम आवृत्ति ν₀ होती है, जिससे कम आवृत्ति का प्रकाश धातु पर डालने पर चाहे तीव्रता कितनी भी अधिक क्यों न हो, कोई इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित नहीं होता। इस न्यूनतम आवृत्ति को देहली आवृत्ति (Threshold Frequency) तथा संगत अधिकतम तरंगदैर्घ्य को देहली तरंगदैर्घ्य (λ₀ = c / ν₀) कहते हैं।
4. उत्सर्जन की तात्कालिक प्रकृति: धातु पृष्ठ पर प्रकाश के आपतित होने तथा इलेक्ट्रॉनों के बाहर निकलने के बीच कोई मापनीय काल-पश्चता (Time Lag) नहीं होती। यह प्रक्रिया तात्कालिक होती है (प्रायोगिक समय अंतराल 10⁻⁹ सेकंड या 1 नैनोसेकंड से भी कम), भले ही आपतित प्रकाश कितना भी मंद क्यों न हो।

1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन ने प्रकाश के क्वांटम सिद्धांत का प्रतिपादन कर प्रकाश-विद्युत प्रभाव की अद्भुत व्याख्या की (जिसके लिए उन्हें 1921 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया)। आइंस्टीन के अनुसार, प्रकाश ऊर्जा कोई सतत तरंग नहीं है, बल्कि यह ऊर्जा के विविक्त बंडलों अथवा पैकेटों के रूप में निर्वात में c वेग से संचरित होती है। ऊर्जा के इन विविक्त पैकेटों को फोटॉन (Photon) कहा जाता है।

• प्रत्येक फोटॉन की निश्चित ऊर्जा: E = h ν = (h c) / λ, जहाँ h = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s (प्लांक नियतांक) है।
• फोटॉन का आपेक्षिकीय रैखिक संवेग: p = E / c = (h ν) / c = h / λ।
• फोटॉन का विराम द्रव्यमान (Rest Mass) शून्य होता है: m₀ = 0।
• फोटॉन विद्युत रूप से पूर्णतः उदासीन होता है; यह विद्युत अथवा चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित नहीं होता।
• फोटॉन-कण संघट्ट (जैसे इलेक्ट्रॉन के साथ) एक पूर्णतः प्रत्यास्थ संघट्ट (Elastic Collision) होता है, जिसमें कुल ऊर्जा तथा कुल संवेग संरक्षित रहते हैं। यद्यपि संघट्ट में फोटॉन अवशोषित हो सकता है, जिससे फोटॉनों की संख्या संरक्षित रहना अनिवार्य नहीं है।

जब h ν ऊर्जा का एक फोटॉन धातु के किसी इलेक्ट्रॉन से टकराता है, तो वह अपनी संपूर्ण ऊर्जा उस इलेक्ट्रॉन को एक ही बार में स्थानांतरित कर देता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, अवशोषित ऊर्जा दो भागों में व्यय होती है:

1. ऊर्जा का एक भाग इलेक्ट्रॉन को धातु पृष्ठ की विभव प्राचीर से मुक्त कराने में व्यय होता है, जो धातु का कार्य फलन Φ₀ = h ν₀ है।
2. शेष ऊर्जा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की अधिकतम गतिज ऊर्जा (K_max) के रूप में प्रकट होती है।

अतः आइंस्टीन का प्रकाश-विद्युत समीकरण है:

चूँकि K_max = e V₀, अतः निरोधी विभव के पदों में समीकरण:

1916 में रॉबर्ट ए. मिलिकन (Robert A. Millikan) ने सोडियम तथा पोटैशियम जैसी क्षार धातुओं पर अत्यंत यथार्थ प्रयोग कर आइंस्टीन के समीकरण की सत्यता को अकाट्य रूप से सिद्ध किया। V₀ तथा ν के बीच खींचा गया आलेख एक सरल रेखा y = m x + c प्राप्त होता है:

• आलेख की प्रवणता (Slope): ढाल = h / e = सार्वत्रिक नियतांक। यह ढाल धातु के पदार्थ पर निर्भर नहीं करता; किसी भी धातु के लिए V₀ - ν आलेख परस्पर समांतर सरल रेखाएं होते हैं। इस ढाल तथा इलेक्ट्रॉन आवेश e के मान से प्लांक नियतांक h का अत्यंत परिशुद्ध मान प्राप्त हुआ।
• आवृत्ति अक्ष पर अन्तःखण्ड: जहाँ रेखा क्षैतिज आवृत्ति अक्ष को काटती है (V₀ = 0), वह बिंदु धातु की देहली आवृत्ति ν₀ को निरूपित करता है।
• विभव अक्ष पर ऋणात्मक अन्तःखण्ड: रेखा को पीछे बढ़ाने पर ऊर्ध्वाधर अक्ष पर अन्तःखण्ड - (Φ₀ / e) प्राप्त होता है, जिससे धातु का कार्य फलन ज्ञात किया जा सकता है।

1924 में फ्रांसीसी भौतिकविद् लुई दे ब्रॉग्ली (Louis de Broglie) ने प्रकृति की मूलभूत सममिति (Symmetry of Nature) के आधार पर एक युगांतरकारी परिकल्पना प्रस्तुत की। संपूर्ण ब्रह्मांड केवल दो तत्वों से मिलकर बना है: द्रव्य (Matter) तथा विकिरण (Radiation)। यदि विकिरण में तरंग एवं कण दोनों के लक्षण विद्यमान हैं, तो प्रकृति की सममिति के अनुसार गतिशील भौतिक द्रव्य कणों (जैसे इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन) से भी तरंगें संबद्ध होनी चाहिए।

दे ब्रॉग्ली के अनुसार, p संवेग से गतिशील किसी भी द्रव्य कण से संबद्ध एक तरंग होती है, जिसे द्रव्य तरंग (Matter Wave) अथवा दे ब्रॉग्ली तरंग कहते हैं। इस तरंग की तरंगदैर्घ्य:

यदि m द्रव्यमान के कण की गतिज ऊर्जा K हो, तो p = √(2 m K), अतः:

यदि q आवेश का कोई कण V विभवांतर से त्वरित किया जाए, तो उसके द्वारा अर्जित गतिज ऊर्जा K = q V होती है। अतः कण की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य:

इलेक्ट्रॉन हेतु व्यावहारिक सूत्र: इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान m_e = 9.11 × 10⁻³¹ kg, आवेश e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C तथा h = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s प्रतिस्थापित करने पर:

उदाहरण के लिए, केवल 100 V के विभवांतर से त्वरित इलेक्ट्रॉन की तरंगदैर्घ्य λ = 12.27 / √100 = 1.227 Å प्राप्त होती है, जो एक्स-किरणों के तुल्य तथा क्रिस्टल जालक के अंतरातलीय अंतरालों के समान कोटि की है!

परम ताप T केल्विन पर तापीय साम्यावस्था में न्यूट्रॉन की औसत तापीय गतिज ऊर्जा K = (3/2) k_B T होती है (जहाँ k_B = 1.38 × 10⁻²³ J/K बोल्ट्जमान नियतांक है)। अतः तापीय न्यूट्रॉन की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य:

कमरे के सामान्य ताप (300 K) पर तापीय न्यूट्रॉनों की तरंगदैर्घ्य लगभग 0.46 Å होती है, जो ठोस क्रिस्टलों के विवर्तन अध्ययन हेतु अत्यंत आदर्श है।

दैनिक जीवन की स्थूल वस्तुओं के लिए (जैसे 0.15 kg की क्रिकेट गेंद जो 30 m/s से गतिमान हो), अत्यधिक संवेग के कारण दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य λ ≈ 1.47 × 10⁻³⁴ m प्राप्त होती है। यह तरंगदैर्घ्य परमाण्वीय नाभिक की त्रिज्या (10⁻¹⁵ m) की तुलना में भी खरबों गुना छोटी है। प्रकृति में ऐसा कोई विवर्तन झिरी या क्रिस्टल निर्मित नहीं किया जा सकता जिसका अंतराल इतना सूक्ष्म हो। इसी कारण स्थूल वस्तुओं की तरंग प्रकृति पूर्णतः अप्रकट रहती है और केवल कण प्रकृति ही दिखाई देती है। इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉन जैसे अतिसूक्ष्म कणों की तरंगदैर्घ्य क्रिस्टल जालक के तुल्य होने से उनकी तरंग प्रकृति सुस्पष्ट रूप से प्रकट होती है।

1927 में अमेरिकी भौतिकविदों क्लिंटन डेविसन (Clinton Davisson) तथा लेस्टर जर्मर (Lester Germer) ने दे ब्रॉग्ली की द्रव्य तरंग परिकल्पना का प्रथम प्रत्यक्ष प्रायोगिक प्रमाण प्रस्तुत किया। इस उपकरण के मुख्य भाग निम्नलिखित हैं:

• इलेक्ट्रॉन गन (Electron Gun): एक टंगस्टन फिलामेंट F निम्न विभव बैटरी द्वारा गर्म होकर तापायनिक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। एक बेलनाकार त्वरित एनोड द्वारा उच्च विभव V आरोपित कर एक तीव्र, समांतर तथा एकसमान वेग का इलेक्ट्रॉन पुंज निर्मित किया जाता है।
• निकल क्रिस्टल लक्ष्य (Nickel Target): यह तीव्र इलेक्ट्रॉन पुंज एक निकल एकल-क्रिस्टल के पृष्ठ पर आपतित होता है। क्रिस्टल के परमाण्विक तल विवर्तन ग्रेटिंग की भांति कार्य करते हैं।
• चल संसूचक (Movable Collector): एक वृत्ताकार पैमाने पर घूमने वाला फैराडे सिलेंडर (आयनीकरण कोष्ठ) संसूचक के रूप में कार्य करता है, जो विभिन्न प्रकीर्णन कोणों (φ) पर प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता का मापन करता है।

त्वरक विभव को 44 V से 68 V तक परिवर्तित करते हुए विभिन्न कोणों पर प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉन तीव्रता का अध्ययन किया गया। प्रयोग में पाया गया कि ठीक 54 वोल्ट (V = 54 V) के त्वरक विभव तथा 50° प्रकीर्णन कोण (φ = 50°) पर प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता में एक स्पष्ट तथा तीव्र शिखर (Peak) प्राप्त होता है।

इस शिखर की उत्पत्ति केवल क्रिस्टल जालक से परावर्तित इलेक्ट्रॉन तरंगों के संपोषी व्यतिकरण (Constructive Interference) द्वारा ही समझाई जा सकती है:

प्रथम कोटि (n = 1) के ब्रैग विवर्तन सूत्र के अनुप्रयोग से:

दूसरी ओर, दे ब्रॉग्ली के सैद्धांतिक समीकरण से 54 V के इलेक्ट्रॉन की तरंगदैर्घ्य:

प्रायोगिक ब्रैग तरंगदैर्घ्य (1.65 Å) तथा सैद्धांतिक दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य (1.67 Å) के बीच अद्भुत समानता (मात्र 1.2% अंतर) ने अकाट्य रूप से प्रमाणित कर दिया कि गतिशील इलेक्ट्रॉन तरंगों की भांति विवर्तित होते हैं!

1928 में जॉर्ज पेजेट थॉमसन (G.P. Thomson) ने एक पतली सोने की पन्नी (Gold Foil) से तीव्र इलेक्ट्रॉन पुंज गुजारकर फोटोग्राफिक प्लेट पर संकेन्द्री वृत्ताकार विवर्तन वलय (Diffraction Rings) प्राप्त किए, जो एक्स-किरण विवर्तन पैटर्न के सदृश थे। उल्लेखनीय है कि जे. जे. थॉमसन (पिता) को इलेक्ट्रॉन की कण प्रकृति की खोज के लिए तथा जी. पी. थॉमसन (पुत्र) को इलेक्ट्रॉन की तरंग प्रकृति सिद्ध करने के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया!

एब्बे (Abbe) के विवर्तन नियम के अनुसार, किसी भी प्रकाशिक यंत्र की विभेदन सीमा (Resolving Limit) d_min प्रयुक्त तरंग की तरंगदैर्घ्य के अनुक्रमानुपाती होती है: d_min ∝ λ। अतः विभेदन क्षमता (Resolving Power) RP ∝ 1 / λ। दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्घ्य (4000 Å – 7000 Å) अपेक्षाकृत बड़ी होने के कारण साधारण प्रकाशिक सूक्ष्मदर्शी में किसी भी स्थिति में 0.2 माइक्रोमीटर से छोटी संरचनाओं को पृथक देखना संभव नहीं है।

किंतु इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में 50,000 वोल्ट से त्वरित इलेक्ट्रॉनों की दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्घ्य लगभग 0.05 Å होती है, जो दृश्य प्रकाश से लगभग 1,00,000 गुना छोटी है! इस कारण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी की विभेदन क्षमता लाखों गुना बढ़ जाती है, जिससे वायरस, प्रोटीन अणुओं तथा क्रिस्टल लैटिस का प्रत्यक्ष अवलोकन संभव हो जाता है।

प्रकाश ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में रूपांतरित करने की युक्ति को प्रकाश-विद्युत सेल कहते हैं। यह मुख्यतः तीन प्रकार के होते हैं:

• प्रकाश-उत्सर्जक सेल (Photo-Emissive Cell): निर्वातित कांच के बल्ब में एक अर्ध-बेलनाकार क्षार धातु कैथोड तथा केंद्रीय तार का एनोड होता है। प्रकाश आपतित होने पर तुरंत इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होकर धारा प्रवाहित करते हैं।
• प्रकाश-चालकीय सेल (Photo-Conductive Cell): अर्धचालक पदार्थों (जैसे कैडमियम सल्फाइड, CdS) पर आधारित, जिन पर प्रकाश पड़ने पर उनका विद्युत प्रतिरोध बहुत तेजी से घट जाता है तथा चालकता बढ़ जाती है।
• प्रकाश-वोल्टीय सेल (Photovoltaic Cell): सेमीकंडक्टर p-n संधि वाले सौर सेल, जो प्रकाश अवशोषण पर बिना किसी बाह्य बैटरी के स्वतः आंतरिक विद्युत वाहक बल (EMF) उत्पन्न करते हैं।

• सिनेमा में ध्वनि का पुनरुत्पादन: फिल्म के किनारे मुद्रित परिवर्तनीय घनत्व के प्रकाशिक साउंडट्रैक पर प्रकाश डालकर प्रकाश सेल द्वारा ध्वनि तरंगों के विद्युत संकेत प्राप्त किए जाते हैं।
• स्वचालित सुरक्षा एवं चोर अलार्म: प्रवेश द्वारों पर अदृश्य अवरक्त (IR) प्रकाश किरण पुंज होता है; किसी व्यक्ति द्वारा पुंज में बाधा डालने पर अलार्म परिपथ स्वतः सक्रिय हो जाता है।
• स्वचालित गणना प्रणालियाँ: कारखानों में कन्वेयर बेल्ट पर गतिमान उत्पादों अथवा प्रवेश द्वारों पर व्यक्तियों की संख्या गिनने हेतु प्रयुक्त।
• स्वचालित स्ट्रीट लाइट: शाम होते ही प्राकृतिक प्रकाश घटने पर रिले परिपथ स्वतः बत्तियां चालू कर देता है तथा प्रातःकाल स्वतः बंद कर देता है।