ठोस कोण: Difference between revisions

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{{See also|गोलाकार बहुभुज क्षेत्र}}
{{See also|गोलाकार बहुभुज क्षेत्र}}


स्टेरेडियन में वस्तु का ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि वस्तु को 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 वस्तु द्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्रफल का अनुपात उक्त त्रिज्या के वर्ग द्वारा दिए गए क्षेत्रफल से होता है। वृत्त। सूत्र है<math display=block>\Omega=\frac{A}{r^2},</math>जहाँ A गोलाकार सतह क्षेत्र है और r विचारित गोले की त्रिज्या है।
स्टेरेडियन में वस्तु का ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि वस्तु को 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 वस्तु द्वारा किसी गोले पर आच्छादित क्षेत्रफल का अनुपात उक्त त्रिज्या के वर्ग वृत्त द्वारा दिए गए क्षेत्रफल से होता है। सूत्र है<math display=block>\Omega=\frac{A}{r^2},</math>जहाँ A गोलाकार सतह क्षेत्र है और r विचारित गोले की त्रिज्या है।


ठोस कोण अक्सर [[ खगोल ]] विज्ञान, भौतिकी और विशेष रूप से [[ खगोल भौतिकी ]] में उपयोग किए जाते हैं। किसी वस्तु का ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ वस्तु का वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।
ठोस कोण अक्सर खगोल शास्त्र, भौतिकी और विशेष रूप से [[ खगोल भौतिकी |खगोल भौतिकी]] में उपयोग किए जाते हैं। किसी वस्तु का ठोस कोण जो बहुत दूर है, क्षेत्रफल से वर्ग दूरी के अनुपात के अनुपात में होता है। यहाँ क्षेत्र का अर्थ वस्तु का वह क्षेत्र है जब उसे देखने की दिशा में प्रक्षेपित किया जाता है।


[[Image:Solid_Angle,_1_Steradian.svg|thumb|एक गोले पर कोई भी क्षेत्र जो इसके त्रिज्या के वर्ग के क्षेत्रफल के बराबर है, जब इसके केंद्र से देखा जाता है, तो ठीक एक स्टेरेडियन अंतरित होता है।]]एक गोले का ठोस कोण इसके आंतरिक भाग में किसी भी बिंदु से मापा जाता है 4Pi|{{pi}}sr, और एक घन के केंद्र पर उसके एक फलक द्वारा अंतरित ठोस कोण उसका एक-छठा है, या {{sfrac|2{{pi}}|3}}सीनियर ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = {{pars|s=200%|{{sfrac|180|{{pi}}}}}}<sup>2</sup> वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = {{sfrac|1|4{{pi}}}} आंशिक क्षेत्र), जिसे [[ विवाद (इकाई) ]] के रूप में भी जाना जाता है (1 एसपी = 4{{pi}}एसआर)।
[[Image:Solid_Angle,_1_Steradian.svg|thumb|एक गोले पर कोई भी क्षेत्र जो इसके त्रिज्या के वर्ग के क्षेत्रफल के बराबर है, जब इसके केंद्र से देखा जाता है, तो ठीक एक स्टेरेडियन अंतरित होता है।]]एक 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 {{sfrac|2{{pi}}|3}} sr है। ठोस कोणों को वर्ग डिग्री में भी मापा जा सकता है (1 sr = {{pars|s=200%|{{sfrac|180|{{pi}}}}}}<sup>2</sup> वर्ग डिग्री), वर्ग मिनट और वर्ग सेकंड में, या गोले के अंशों में (1 sr = {{sfrac|1|4{{pi}}}} आंशिक क्षेत्र), जिसे[[ विवाद (इकाई) | स्पैट (इकाई) (]]1 sp = 4π sr) के रूप में भी जाना जाता है।


गोलाकार निर्देशांक में#एकीकरण_और_विभिन्नता_में_गोलाकार_निर्देशांक एक फ़ंक्शन के अंतर के लिए एक सूत्र है,
गोलीय निर्देशांक में अवकल के लिए एक सूत्र है,


<math display=block>d\Omega = \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
<math display=block>d\Omega = \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
कहां {{mvar|θ}} अक्षांश (उत्तरी ध्रुव से कोण) है और {{mvar|φ}} देशांतर है।
कहां {{mvar|θ}} अक्षांश (उत्तरी ध्रुव से कोण) है और {{mvar|φ}} देशांतर है।


एक मनमाना [[ उन्मुख सतह ]] के लिए ठोस कोण {{mvar|S}} एक बिंदु पर घटाया गया {{mvar|P}} सतह के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है {{mvar|S}} केंद्र के साथ इकाई क्षेत्र में {{mvar|P}}, जिसकी गणना [[ सतह अभिन्न ]] के रूप में की जा सकती है:
एक यादृच्छिक [[ उन्मुख सतह |उन्मुख सतह]] {{mvar|S}} के लिए एक बिंदु {{mvar|P}} पर अंतरित ठोस कोण सतह {{mvar|S}} के केंद्र {{mvar|P}}, के साथ इकाई क्षेत्र के प्रक्षेपण के ठोस कोण के बराबर है, जिसकी गणना [[ सतह अभिन्न |सतह अभिन्न]] के रूप में की जा सकती है:


<math display=block>\Omega = \iint_S \frac{ \hat{r} \cdot \hat{n}}{r^2}\,dS \ = \iint_S \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
<math display=block>\Omega = \iint_S \frac{ \hat{r} \cdot \hat{n}}{r^2}\,dS \ = \iint_S \sin\theta\,d\theta\,d\varphi,</math>
कहां <math>\hat{r} = \vec{r} / r</math> के अनुरूप इकाई सदिश है <math> \vec{r} </math>, सतह के एक अतिसूक्ष्म क्षेत्र का [[ स्थिति वेक्टर ]] {{math|''dS''}} बिंदु के संबंध में {{mvar|P}}, और कहाँ <math> \hat{n} </math> इकाई [[ सामान्य वेक्टर ]] का प्रतिनिधित्व करता है {{math|''dS''}}. भले ही इकाई पर प्रक्षेपण सतह पर हो {{mvar|S}} [[ समरूपी ]] नहीं है, स्केलर उत्पाद के संकेत द्वारा वर्णित सतह अभिविन्यास के अनुसार कई गुना सही ढंग से माना जाता है <math>\hat{r} \cdot \hat{n}</math>.
जहां <math>\hat{r} = \vec{r} / r</math> के अनुरूप इकाई सदिश है <math> \vec{r} </math>, बिंदु {{mvar|P}} के संबंध में सतह {{math|''dS''}} के अतिसूक्ष्म क्षेत्र की[[ स्थिति वेक्टर | स्थिति सदिश]] और जहाँ <math> \hat{n} </math>, {{math|''dS''}} को इकाई [[ सामान्य वेक्टर |सामान्य सदिश]] का प्रतिनिधित्व करता है। यहां तक ​​कि अगर इकाई क्षेत्र पर सतह {{mvar|S}} पर प्रक्षेपण [[ समरूपी |समरूपी]] नहीं है, तो स्केलर उत्पाद <math>\hat{r} \cdot \hat{n}</math> है।


इस प्रकार एक सपाट सतह क्षेत्र वाले एक छोटे से [[ पहलू ]] द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगाया जा सकता है {{math|''dS''}}, अभिविन्यास <math>\hat{n}</math>, और दूरी {{math|''r''}} दर्शक के रूप में:
इस प्रकार कोई भीछोटे से पहलू द्वारा अंतरित ठोस कोण का अनुमान लगा सकता है जिसमें सपाट सतह क्षेत्र {{math|''dS''}}, अभिविन्यास <math>\hat{n}</math>, दर्शक से {{math|''r''}} दूरी इस प्रकार है:


<math display=block>d\Omega = 4 \pi \left(\frac{dS}{A}\right) \, (\hat{r} \cdot \hat{n}),</math>
<math display=block>d\Omega = 4 \pi \left(\frac{dS}{A}\right) \, (\hat{r} \cdot \hat{n}),</math>
जहां [[ एक गोले का सतह क्षेत्र ]] है {{math|1=''A'' = 4{{pi}}''r''<sup>2</sup>}}.
जहां [[ एक गोले का सतह क्षेत्र | गोले का सतह क्षेत्र]] {{math|1=''A'' = 4{{pi}}''r''<sup>2</sup>}} है।


== व्यावहारिक अनुप्रयोग ==
== व्यावहारिक अनुप्रयोग ==
*[[ [[ [[ चमक ]] ]]दार तीव्रता ]] और चमक को परिभाषित करना, और संबंधित रेडियोमेट्रिक मात्राएं उज्ज्वल तीव्रता और चमक
*[[ चमक |चमकदार]] तीव्रता और चमक को परिभाषित करना, और संबंधित रेडियोमेट्रिक मात्राएं चमकदार तीव्रता और चमक
*गोलाकार त्रिकोणमिति की गणना#क्षेत्रफल और गोलीय आधिक्य {{math|''E''}} एक [[ गोलाकार त्रिभुज ]] का
*[[ गोलाकार त्रिभुज |गोलाकार त्रिभुज]] के गोलाकार अतिरिक्त {{math|''E''}} की गणना करना
* [[ सीमा तत्व विधि ]] (बीईएम) का उपयोग करके क्षमता की गणना
* [[ सीमा तत्व विधि ]] (बीईएम) का उपयोग करके क्षमता की गणना
* धातु परिसरों में [[ लिगेंड ]]्स के आकार का मूल्यांकन, लिगैंड शंकु कोण देखें
* धातु परिसरों में [[ लिगेंड | लिगेंड]] के आकार का मूल्यांकन, लिगैंड शंकु कोण देखें
* चार्ज वितरण के आसपास [[ विद्युत क्षेत्र ]] और [[ चुंबकीय क्षेत्र ]] की ताकत की गणना करना
* चार्ज वितरण के आसपास [[ विद्युत क्षेत्र ]] और [[ चुंबकीय क्षेत्र ]] की ताकत की गणना करना
*गॉस के नियम की व्युत्पत्ति
*गॉस के नियम की व्युत्पत्ति
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=== शंकु, गोलाकार टोपी, गोलार्ध ===
=== शंकु, गोलाकार टोपी, गोलार्ध ===
[[Image:Steradian cone and cap.svg|thumb|right|250px|एक गोले के अंदर शंकु (1) और गोलाकार टोपी (2) का खंड। इस आंकड़े में {{math|''θ'' {{=}} ''A''/2}} और {{math|''r'' {{=}} 1}}.]]ठोस कोण के शीर्ष पर एक [[ शंकु (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण, और [[ शीर्ष (ज्यामिति) ]] कोण 2 के साथ{{math|''θ''}}, एक इकाई गोले पर एक [[ गोलाकार टोपी ]] का क्षेत्रफल है
[[Image:Steradian cone and cap.svg|thumb|right|250px|एक गोले के अंदर शंकु (1) और गोलाकार टोपी (2) का खंड। इस आंकड़े में {{math|''θ'' {{=}} ''A''/2}} और {{math|''r'' {{=}} 1}}.]]ठोस कोण के शीर्ष पर एक [[ शंकु (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण, और [[ शीर्ष (ज्यामिति) ]] कोण 2{{math|''θ''}} के साथ, एक इकाई गोले पर एक [[ गोलाकार टोपी ]] का क्षेत्रफल है


<math display=block>\Omega = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right)\ = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2}.</math>
<math display=block>\Omega = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right)\ = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2}.</math>
छोटे के लिए {{math|''θ''}} ऐसा है कि {{math|cos ''θ'' ≈ 1 − ''θ''<sup>2</sup>/2}} यह कम हो जाता है {{math|π''θ''<sup>2</sup>}}, एक वृत्त का क्षेत्र।
छोटे{{math|''θ''}} के लिए जैसे कि{{math|cos ''θ'' ≈ 1 − ''θ''<sup>2</sup>/2}} यह {{math|π''θ''<sup>2</sup>}},एक वृत्त का क्षेत्रफल कम हो जाता है।


यूनिट स्फेरिकल कोऑर्डिनेट सिस्टम#इंटीग्रेशन और डिफरेंशियल इन गोलाकार कोऑर्डिनेट का उपयोग करके निम्नलिखित [[ दोहरा अभिन्न ]] की गणना करके उपरोक्त पाया जाता है:
उपरोक्त गोलाकार निर्देशांक में इकाई सतह तत्व का उपयोग करके निम्नलिखित [[ दोहरा अभिन्न |दोहरा अभिन्न]] की गणना करके पाया जाता है:


<math display=block>\begin{align}
<math display=block>\begin{align}
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&= 2\pi\left(1 - \cos\theta \right).
&= 2\pi\left(1 - \cos\theta \right).
\end{align}</math>
\end{align}</math>
यह सूत्र बिना कलन के भी निकाला जा सकता है। 2200 साल पहले [[ आर्किमिडीज ]] ने साबित किया कि एक गोलाकार टोपी का सतह क्षेत्र हमेशा एक वृत्त के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जिसकी त्रिज्या गोलाकार टोपी के रिम से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है, जहां टोपी की समरूपता की धुरी टोपी को काटती है।<ref>{{cite journal |year = 2015 |title = Archimedes on Spheres and Cylinders |journal = Math Pages |url = http://www.mathpages.com/home/kmath343/kmath343.htm}}</ref> आरेख में इस त्रिज्या के रूप में दिया गया है
यह सूत्र बिना कलन के भी निकाला जा सकता है। 2200 साल पहले [[ आर्किमिडीज |आर्किमिडीज]]ने साबित किया कि एक गोलाकार टोपी का सतह क्षेत्र हमेशा एक वृत्त के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जिसकी त्रिज्या गोलाकार टोपी के रिम से उस बिंदु तक की दूरी के बराबर होती है, जहां टोपी की समरूपता की धुरी टोपी को काटती है।<ref>{{cite journal |year = 2015 |title = Archimedes on Spheres and Cylinders |journal = Math Pages |url = http://www.mathpages.com/home/kmath343/kmath343.htm}}</ref> आरेख में इस त्रिज्या के रूप में दिया गया है


<math display=block> 2r \sin \frac{\theta}{2}. </math>
<math display=block> 2r \sin \frac{\theta}{2}. </math>
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<math display=block> \Omega = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2} = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right). </math>
<math display=block> \Omega = 4\pi \sin^2 \frac{\theta}{2} = 2\pi \left (1 - \cos\theta \right). </math>


{{anchor|hemisphere}}
जब {{math|''θ''}} = {{sfrac|{{pi}}|2}}, , गोलीय टोपी 2{{pi}} ठोस कोण वाला अर्धगोला बन जाती है।
कब {{math|''θ''}} = {{sfrac|{{pi}}|2}}, गोलाकार टोपी एक ठोस कोण 2 वाला गोला बन जाता है{{pi}}.


शंकु के पूरक का ठोस कोण है
शंकु के पूरक का ठोस कोण है
   
   
<math display=block>4\pi - \Omega = 2\pi \left(1 + \cos\theta \right) = 4\pi\cos^2 \frac{\theta}{2}.</math>
<math display=block>4\pi - \Omega = 2\pi \left(1 + \cos\theta \right) = 4\pi\cos^2 \frac{\theta}{2}.</math>
यह खगोलीय क्षेत्र के उस भाग का ठोस कोण भी है जिसे एक खगोलीय प्रेक्षक अक्षांश पर स्थित करता है {{math|''θ''}} पृथ्वी के घूमते हुए देख सकते हैं। भूमध्य रेखा पर सभी आकाशीय गोले दिखाई देते हैं; किसी भी ध्रुव पर, केवल आधा।
यह आकाशीय गोले के उस भाग का ठोस कोण भी है जिसे अक्षांश {{math|''θ''}} पर स्थित एक खगोलीय प्रेक्षक पृथ्वी के घूर्णन के रूप में देख सकता है। भूमध्य रेखा पर सभी आकाशीय गोले दिखाई देते हैं; किसी भी ध्रुव पर, केवल आधा।


कोण पर समतल द्वारा काटे गए गोलाकार टोपी के एक खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण {{mvar|''γ''}} शंकु के अक्ष से और शंकु के शीर्ष से गुजरने की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है<ref name = Mazonka>{{cite arXiv |last =  Mazonka |first = Oleg |year = 2012 |title = Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps |eprint=1205.1396 |class = math.MG}}</ref>
शंकु के अक्ष से कोण {{mvar|''γ''}} पर एक समतल द्वारा काटे गए गोलाकार टोपी के एक खंड द्वारा अंतरित ठोस कोण और शंकु के शीर्ष से गुजरते हुए सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है<ref name = Mazonka>{{cite arXiv |last =  Mazonka |first = Oleg |year = 2012 |title = Solid Angle of Conical Surfaces, Polyhedral Cones, and Intersecting Spherical Caps |eprint=1205.1396 |class = math.MG}}</ref>


<math display=block> \Omega = 2 \left[ \arccos \left(\frac{\sin\gamma}{\sin\theta}\right) - \cos\theta \arccos\left(\frac{\tan\gamma}{\tan\theta}\right) \right]. </math>
<math display=block> \Omega = 2 \left[ \arccos \left(\frac{\sin\gamma}{\sin\theta}\right) - \cos\theta \arccos\left(\frac{\tan\gamma}{\tan\theta}\right) \right]. </math>
उदाहरण के लिए, अगर {{math|1=''γ'' = −''θ''}}, तो सूत्र उपरोक्त गोलाकार टोपी सूत्र में कम हो जाता है: पहला शब्द बन जाता है {{pi}}, और दूसरा {{math|{{pi}} cos ''θ''}}.
उदाहरण के लिए, यदि {{math|1=''γ'' = −''θ''}}, तो सूत्र उपरोक्त गोलाकार टोपी सूत्र में कम हो जाता है: पहला शब्द {{pi}},बन जाता है, और दूसरा {{math|{{pi}} cos ''θ''}} बन जाता है।


=== [[ चतुर्पाश्वीय ]] ===
=== [[ चतुर्पाश्वीय ]] ===
माना कि OABC एक चतुष्फलक का शीर्ष है जिसका मूल O है और जो त्रिभुजाकार फलक ABC द्वारा अंतरित है। <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। [[ शीर्ष कोण ]] को परिभाषित करें {{mvar|θ<sub>a</sub>}} कोण BOC होना और परिभाषित करना {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} तदनुसार। होने देना <math>\phi_{ab}</math> चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC वाले तलों के बीच [[ द्वितल कोण ]] हो और परिभाषित करें <math>\phi_{ac}</math>, <math>\phi_{bc}</math> तदनुसार। ठोस कोण {{math|Ω}} त्रिकोणीय सतह एबीसी द्वारा घटाया गया है
बता दें कि OABC एक चतुष्फलक का शीर्ष है जिसकी उत्पत्ति Oपर है और त्रिकोणीय फलक ABC द्वारा अंतरित है, जहां <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ हैं। [[ शीर्ष कोण ]] {{mvar|θ<sub>a</sub>}} परिभाषित करें कोण BOCहोना और तदनुसार{{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} को परिभाषित करना। मान लीजिए कि <math>\phi_{ab}</math> उन समतलों के बीच [[ द्वितल कोण |द्वितल कोण]] हैं जिनमें चतुष्फलकीय फलक OAC और OBC होते हैं और <math>\phi_{ac}</math>, <math>\phi_{bc}</math> को परिभाषित करते हैं। त्रिकोणीय सतह एबीसी द्वारा अंतरित ठोस कोण {{math|Ω}} द्वारा दिया गया है


<math display=block> \Omega = \left(\phi_{ab} + \phi_{bc} + \phi_{ac}\right)\ - \pi.</math>
<math display=block> \Omega = \left(\phi_{ab} + \phi_{bc} + \phi_{ac}\right)\ - \pi.</math>
यह [[ गोलाकार अधिकता ]] के सिद्धांत से अनुसरण करता है और यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रमेय के अनुरूप एक प्रमेय है कि एक तलीय त्रिभुज के आंतरिक कोणों का योग बराबर होता है {{pi}}, टेट्राहेड्रॉन के चार आंतरिक ठोस कोणों के योग के लिए निम्नानुसार है:
यह [[ गोलाकार अधिकता | गोलाकार]] अतिरिक्त के सिद्धांत से अनुसरण करता है और यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रमेय के अनुरूप एक प्रमेय है कि "प्लैनर त्रिकोण के आंतरिक कोणों का योग {{pi}}, के बराबर है", के चार आंतरिक ठोस कोणों के योग के लिए एक चतुष्फलक इस प्रकार है:


<math display=block> \sum_{i=1}^4 \Omega_i = 2 \sum_{i=1}^6 \phi_i\ - 4 \pi,</math>
<math display=block> \sum_{i=1}^4 \Omega_i = 2 \sum_{i=1}^6 \phi_i\ - 4 \pi,</math>
कहां <math>\phi_i</math> चतुष्फलकीय फलक OAB, OAC, OBC और ABC वाले किन्हीं भी दो तलों के बीच के सभी छह द्वितल कोणों की श्रेणी।<ref>{{cite journal |last1=Hopf |first1=Heinz |title=Selected Chapters of Geometry |journal=ETH Zurich |date=1940 |pages=1–2 |url=http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20180921122755/http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-date=2018-09-21 |url-status=live}}</ref>
जहां <math>\phi_i</math> चतुष्फलकीय फलक OAB, OAC, OBC और ABC वाले किन्हीं भी दो तलों के बीच सभी छह द्वितल कोणों की श्रेणी में होते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Hopf |first1=Heinz |title=Selected Chapters of Geometry |journal=ETH Zurich |date=1940 |pages=1–2 |url=http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20180921122755/http://pi.math.cornell.edu/~hatcher/Other/hopf-samelson.pdf |archive-date=2018-09-21 |url-status=live}}</ref>
मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए एक उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों का एक फलन है {{mvar|θ<sub>a</sub>}}, {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} साइमन एंटोनी जीन ल'हुइलियर|ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है<ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/LHuiliersTheorem.html|title=L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref><ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/SphericalExcess.html|title=Spherical Excess – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref> जैसा


<math display=block> \tan \left( \frac{1}{4} \Omega \right) =
मूल O पर चतुष्फलक के ठोस कोण की गणना के लिए एक उपयोगी सूत्र जो विशुद्ध रूप से शीर्ष कोणों {{mvar|θ<sub>a</sub>}}, {{mvar|θ<sub>b</sub>}}, {{mvar|θ<sub>c</sub>}} का एक कार्य है, ल'हुइलियर के प्रमेय द्वारा दिया गया है<ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/LHuiliersTheorem.html|title=L'Huilier's Theorem – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref><ref>{{cite web|url=http://mathworld.wolfram.com/SphericalExcess.html|title=Spherical Excess – from Wolfram MathWorld |publisher=Mathworld.wolfram.com |date=2015-10-19|access-date=2015-10-19}}</ref> जैसा
 
<math display="block"> \tan \left( \frac{1}{4} \Omega \right) =
     \sqrt{ \tan \left( \frac{\theta_s}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_a}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_b}{2}\right) \tan \left(\frac{\theta_s - \theta_c}{2}\right)}, </math>
     \sqrt{ \tan \left( \frac{\theta_s}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_a}{2}\right) \tan \left( \frac{\theta_s - \theta_b}{2}\right) \tan \left(\frac{\theta_s - \theta_c}{2}\right)}, </math>
कहां
कहां
<math display=block> \theta_s = \frac {\theta_a + \theta_b + \theta_c}{2}. </math>
<math display=block> \theta_s = \frac {\theta_a + \theta_b + \theta_c}{2}. </math>
एक और दिलचस्प सूत्र में 3 आयामी अंतरिक्ष में शिखरों को वैक्टर के रूप में व्यक्त करना शामिल है। होने देना <math>\vec a\ ,\, \vec b\ ,\, \vec c </math> शीर्षों A, B और C की सदिश स्थितियाँ बनें, और मान लें {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, और {{mvar|c}} प्रत्येक वेक्टर (मूल-बिंदु दूरी) का परिमाण हो। ठोस कोण {{math|Ω}} त्रिकोणीय सतह एबीसी द्वारा घटाया गया 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>
एक और दिलचस्प सूत्र में 3 आयामी अंतरिक्ष में शिखरों को वैक्टर के रूप में व्यक्त करना शामिल 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 एबीसी 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>


<math display=block>\tan \left( \frac{1}{2} \Omega \right) =
<math display=block>\tan \left( \frac{1}{2} \Omega \right) =
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तीन वैक्टरों के [[ ट्रिपल उत्पाद ]] को दर्शाता है और <math>\vec a \cdot \vec b</math> स्केलर उत्पाद को दर्शाता है।
तीन वैक्टरों के [[ ट्रिपल उत्पाद ]] को दर्शाता है और <math>\vec a \cdot \vec b</math> स्केलर उत्पाद को दर्शाता है।


नकारात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का एक स्रोत यह है कि स्केलर ट्रिपल उत्पाद नकारात्मक हो सकता है यदि {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}} गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग वाइंडिंग पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब स्केलर ट्रिपल उत्पाद धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में एक नकारात्मक मान देता है जिसे बढ़ाना चाहिए {{pi}}.
नकारात्मक या गलत ठोस कोणों से बचने के लिए यहां सावधानी बरतनी चाहिए। संभावित त्रुटियों का एक स्रोत यह है कि स्केलर ट्रिपल उत्पाद नकारात्मक हो सकता है यदि {{mvar|a}}, {{mvar|b}}, {{mvar|c}} गलत निर्धारक है। कम्प्यूटिंग एक पर्याप्त समाधान है क्योंकि समीकरण का कोई अन्य भाग वाइंडिंग पर निर्भर नहीं करता है। दूसरा नुकसान तब होता है जब स्केलर ट्रिपल उत्पाद धनात्मक होता है लेकिन विभाजक ऋणात्मक होता है। इस मामले में एक नकारात्मक मान देता है जिसे {{pi}}से बढ़ाया जाना चाहिए।


===पिरामिड===
===पिरामिड===
शीर्ष (ज्यामिति) कोणों के साथ चार भुजाओं वाले सम आयताकार [[ पिरामिड (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण {{mvar|a}} और {{mvar|b}} (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा जाने वाला डायहेड्रल कोण) है
शीर्ष कोण{{mvar|a}} और {{mvar|b}}के साथ चार भुजाओं वाले सम आयताकार [[ पिरामिड (ज्यामिति) ]] का ठोस कोण और (पिरामिड के विपरीत दिशा के चेहरों को मापा जाने वाला डायहेड्रल कोण) है
<math display=block>\Omega = 4 \arcsin \left( \sin \left({a \over 2}\right) \sin \left({b \over 2}\right) \right). </math>
<math display=block>\Omega = 4 \arcsin \left( \sin \left({a \over 2}\right) \sin \left({b \over 2}\right) \right). </math>
यदि दोनों पक्षों की लंबाई ({{math|''α''}} और {{math|''β''}}) पिरामिड के आधार और दूरी ({{math|''d''}}) आधार आयत के केंद्र से पिरामिड के शीर्ष तक (गोले का केंद्र) जाना जाता है, तो उपरोक्त समीकरण को देने के लिए हेरफेर किया जा सकता है
यदि दोनों पक्षों की लंबाई ({{math|''α''}} और {{math|''β''}}) पिरामिड के आधार और दूरी ({{math|''d''}}) आधार आयत के केंद्र से पिरामिड के शीर्ष तक (गोले का केंद्र) जाना जाता है, तो उपरोक्त समीकरण को देने के लिए हेरफेर किया जा सकता है
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<math display=block>\Omega = 2\pi - 2n \arctan\left(\frac {\tan \left({\pi\over n}\right)}{\sqrt{1 + {r^2 \over h^2}}} \right). </math>
<math display=block>\Omega = 2\pi - 2n \arctan\left(\frac {\tan \left({\pi\over n}\right)}{\sqrt{1 + {r^2 \over h^2}}} \right). </math>
एक के साथ एक मनमाना पिरामिड का ठोस कोण {{math|''n''}}किनारों का प्रतिनिधित्व करने वाले इकाई वैक्टर के अनुक्रम द्वारा परिभाषित -पक्षीय आधार {{math|{''s''<sub>1</sub>, ''s''<sub>2</sub>}, ... ''s''<sub>''n''</sub>}} कुशलता से गणना की जा सकती है:<ref name ="Mazonka"/>
एक के साथ एक यादृच्छिक पिरामिड का ठोस कोण {{math|''n''}}किनारों का प्रतिनिधित्व करने वाले इकाई वैक्टर के अनुक्रम द्वारा परिभाषित -पक्षीय आधार {{math|{''s''<sub>1</sub>, ''s''<sub>2</sub>}, ... ''s''<sub>''n''</sub>}} कुशलता से गणना की जा सकती है:<ref name ="Mazonka"/>


<math display=block> \Omega = 2\pi - \arg \prod_{j=1}^{n} \left(
<math display=block> \Omega = 2\pi - \arg \prod_{j=1}^{n} \left(
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यह 4 के अपेक्षित परिणाम देता है{{pi}} क्षेत्रफल की सतह से घिरे 3D गोले के लिए स्टेरेडियन {{math|4π''r''<sup>2</sup>}} और 2{{pi}} लंबाई की परिधि से घिरे 2D वृत्त के लिए रेडियन {{math|2π''r''}}. यह 1डी मामले के लिए थोड़ा कम स्पष्ट 2 भी देता है, जिसमें मूल-केंद्रित 1डी क्षेत्र अंतराल है {{closed-closed|−''r'', ''r''}} और यह दो सीमित बिंदुओं से घिरा है।
यह 4 के अपेक्षित परिणाम देता है{{pi}} क्षेत्रफल की सतह से घिरे 3D गोले के लिए स्टेरेडियन {{math|4π''r''<sup>2</sup>}} और 2{{pi}} लंबाई की परिधि से घिरे 2D वृत्त के लिए रेडियन {{math|2π''r''}}. यह 1डी मामले के लिए थोड़ा कम स्पष्ट 2 भी देता है, जिसमें मूल-केंद्रित 1डी क्षेत्र अंतराल है {{closed-closed|−''r'', ''r''}} और यह दो सीमित बिंदुओं से घिरा है।


मनमाना आयाम में सदिश सूत्र का समकक्ष एओमोटो द्वारा प्राप्त किया गया था<ref>{{cite journal|first=Kazuhiko| last=Aomoto| title=Analytic structure of Schläfli function| journal=Nagoya Math. J.| volume=68| year=1977| pages=1–16| doi=10.1017/s0027763000017839| doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal| last1=Beck|first1=M.|last2=Robins|first2=S.|last3=Sam|first3=S. V. |year=2010 |title=Positivity theorems for solid-angle polynomials |journal=Contributions to Algebra and Geometry |volume=51|issue=2| pages=493–507 |arxiv=0906.4031 |bibcode=2009arXiv0906.4031B}}</ref>
यादृच्छिक आयाम में सदिश सूत्र का समकक्ष एओमोटो द्वारा प्राप्त किया गया था<ref>{{cite journal|first=Kazuhiko| last=Aomoto| title=Analytic structure of Schläfli function| journal=Nagoya Math. J.| volume=68| year=1977| pages=1–16| doi=10.1017/s0027763000017839| doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal| last1=Beck|first1=M.|last2=Robins|first2=S.|last3=Sam|first3=S. V. |year=2010 |title=Positivity theorems for solid-angle polynomials |journal=Contributions to Algebra and Geometry |volume=51|issue=2| pages=493–507 |arxiv=0906.4031 |bibcode=2009arXiv0906.4031B}}</ref>
और स्वतंत्र रूप से रिबांडो द्वारा।<ref>{{cite journal| journal=Discrete & Computational Geometry| volume=36| issue=3| pages=479–487| year=2006| title= Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three| first=Jason M.| last=Ribando| doi=10.1007/s00454-006-1253-4| doi-access=free}}</ref> यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:
और स्वतंत्र रूप से रिबांडो द्वारा।<ref>{{cite journal| journal=Discrete & Computational Geometry| volume=36| issue=3| pages=479–487| year=2006| title= Measuring Solid Angles Beyond Dimension Three| first=Jason M.| last=Ribando| doi=10.1007/s00454-006-1253-4| doi-access=free}}</ref> यह उन्हें अनंत बहुभिन्नरूपी टेलर श्रृंखला के रूप में व्यक्त करता है:
<math display="block">\Omega = \Omega_d \frac{\left|\det(V)\right|}{(4\pi)^{d/2}} \sum_{\vec a\in \N_0^{\binom {d}{2}}}
<math display="block">\Omega = \Omega_d \frac{\left|\det(V)\right|}{(4\pi)^{d/2}} \sum_{\vec a\in \N_0^{\binom {d}{2}}}

Revision as of 10:46, 17 January 2023

Not to be confused with गोलाकार कोण से भ्रमित नहीं होना चाहिए.
Solid angle
सामान्य प्रतीक
Ω
Si   इकाईsteradian
अन्य इकाइयां
Square degree
SI आधार इकाइयाँ मेंm2/m2
संरक्षित?No
अन्य मात्राओं से
व्युत्पत्तियां
आयामScript 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 वस्तु को कवर करता है। अर्थात्, यह एक उपाय है कि उस बिंदु से देखने वाले पर्यवेक्षक को वस्तु कितनी बड़ी दिखाई देती है। जिस बिंदु से वस्तु को देखा जाता है उसे ठोस कोण का शीर्ष कहा जाता है, और कहा जाता है कि वस्तु उस 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 वस्तु जो 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 वस्तु दूर की बड़ी वस्तु के 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

See also: गोलाकार बहुभुज क्षेत्र

स्टेरेडियन में वस्तु का ठोस कोण इकाई क्षेत्र के खंड के क्षेत्रफल के बराबर होता है, जो शीर्ष पर केंद्रित होता है, जो कि वस्तु को कवर करत