கதிர் ஒளியியல் - பாடம் 6

கதிர் ஒளியியல் பற்றி

நடுத்தரம் ~180 நிமிடப் படிப்பு

ஒளியியல் என்பது ஒளியின் இயல்பு மற்றும் அதன் பண்புகளைப் பற்றிப் படிக்கும் இயற்பியலின் ஒரு மிக முக்கியமானப் பிரிவாகும். இதில் கதிர் ஒளியியல் என்பது ஒளியை ஒரு நேர்க்கோட்டில் செல்லும் கதிராகக் கருதி, அதன் பயணப் பாதையை விளக்குகிறது. நம்மைச் சுற்றியுள்ள உலகை நாம் காண்பதற்கும், பிம்பங்கள் எவ்வாறு உருவாகின்றன என்பதைத் தெரிந்து கொள்வதற்கும் இப்பாடம் ஒரு வலுவான அடிப்படையாக அமைகிறது. இது ஒளியின் அடிப்படைப் பண்புகளை அன்றாட வாழ்வியல் நிகழ்வுகளோடு இணைத்துக் காட்டுகிறது.

இப்பாடத்தில் சமதள மற்றும் கோளக ஆடிகளில் ஏற்படும் ஒளி எதிரொளிப்பு விதிகள் மற்றும் வெவ்வேறு ஊடகங்களுக்கு இடையே ஒளி நுழையும் போது ஏற்படும் ஒளிவிலகல் மாற்றங்கள் ஆகியவற்றை விரிவாகக் காண்போம். லென்ஸ்கள் எவ்வாறு ஒளியைக் குவித்து அல்லது விரித்துத் தெளிவான பிம்பங்களை உருவாக்குகின்றன என்பதையும், லென்ஸ் உருவாக்குபவர் சமன்பாட்டின் தொழில்நுட்ப முக்கியத்துவத்தையும் இது விளக்குகிறது. முப்பட்டகத்தின் வழியே ஒளியின் பயணம் மற்றும் நிறப்பிரிகை பற்றிய கருத்துக்கள் ஒளியின் வண்ணமயமான உலகைத் திறந்து காட்டுகின்றன.

தேர்வு நோக்கில் பார்க்கும் போது, கதிர் வரைபடங்கள் வரைதல் மற்றும் முக்கியச் சமன்பாடுகளை வருவித்தல் ஆகியவை மிக முக்கியமான பகுதிகளாகும். ஒளியியல் கருவிகளின் உருப்பெருக்கம் மற்றும் அவற்றின் திறன் குறித்த கணக்கீடுகள் அதிக மதிப்பெண் பெற மாணவர்களுக்குப் பெரிதும் உதவும். மேலும், ஒளியின் திசைவேகம் மற்றும் முழு அக எதிரொளிப்பு போன்ற கருத்துக்கள் போட்டித் தேர்வுகளிலும் அடிக்கடி கேட்கப்படுபவை என்பதால், மாணவர்கள் இவற்றை ஆழ்ந்து படிப்பது அவர்களின் எதிர்காலத் திட்டமிடலுக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

நீங்கள் கற்பவை

• ஒளியின் எதிரொளிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல் விதிகளை வரையறுத்தல்
• கோளக ஆடிகள் மற்றும் லென்ஸ்கள் உருவாக்கும் பிம்பங்களைக் கதிர் வரைபடங்கள் மூலம் விளக்குதல்
• முழு அக எதிரொளிப்பு மற்றும் அதன் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளைப் புரிந்து கொள்ளுதல்
• லென்ஸ் உருவாக்குபவர் சமன்பாட்டை வருவித்தல் மற்றும் கணக்குகளுக்குப் பயன்படுத்துதல்
• முப்பட்டகத்தின் சிறுமத் திசைமாற்றக் கோணத்தைக் கொண்டு ஒளிவிலகல் எண்ணைக் கண்டறிதல்
• பல்வேறு ஒளியியல் கருவிகளின் உருப்பெருக்கத் திறனை ஒப்பிடுதல்

தொடங்குவதற்கு முன்

• ஒளியின் நேர்க்கோட்டுப் பண்பு பற்றிய அடிப்படை அறிவு
• சமதள ஆடியில் பிம்பம் தோன்றும் விதம் குறித்த புரிதல்
• வடிவியல் மற்றும் முக்கோணவியல் விகிதங்கள் பற்றிய அடிப்படைத் திறன்

கதிர் ஒளியியல் — விரிவான விளக்கம்

கதிர் ஒளியியலின் விரிவான ஆய்வு

ஒளியின் எதிரொளிப்பு மற்றும் கோளக ஆடிகள்

ஒளி ஒரு பளபளப்பான அல்லது மெருகூட்டப்பட்ட பரப்பில் பட்டுத் திரும்புவது எதிரொளிப்பு எனப்படுகிறது. சமதள ஆடிகள் பிம்பங்களை மாற்றமில்லாமல் உருவாக்கினாலும், கோளக ஆடிகள் ஒளியின் பாதையை மாற்றியமைக்கின்றன. குழி ஆடிகள் ஒளியைக் குவிக்கவும், குவி ஆடிகள் ஒளியை விரித்து பரப்பவும் செய்கின்றன. ஆடியின் மையம், குவியம் மற்றும் வளைவு ஆரம் ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஆடிப்புார்முலா வருவிக்கப்படுகிறது. இந்தப் பகுதியில் குறியீட்டு மரபுகளைப் பின்பற்றி பிம்பத்தின் நிலை, அளவு மற்றும் அதன் தன்மையைக் கணக்கிடும் முறையை மாணவர்கள் கற்கின்றனர்.

ஒளிவிலகல் மற்றும் முழு அக எதிரொளிப்புத் தத்துவம்

ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது அதன் திசைவேகம் மாறுபடுவதால் ஏற்படும் திசைமாற்றமே ஒளிவிலகல் ஆகும். இது ஸ்நெல் விதியின் மூலம் விளக்கப்படுகிறது. ஒளியானது அடர்மிகு ஊடகத்திலிருந்து அடர்குறை ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது, அதன் படுகோணம் ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லையைத் தாண்டும்போது விலகலடையாமல் மீண்டும் அதே ஊடகத்திற்குள்ளேயே திரும்புகிறது. இதுவே முழு அக எதிரொளிப்பு ஆகும். கானல் நீர் தோன்றுதல் மற்றும் ஒளி இழைத் தொடர்புகள் போன்ற நவீன தொழில்நுட்பங்களின் பின்னணியில் உள்ள அறிவியலை இப்பகுதி விரிவாகப் பேசுகிறது.

லென்ஸ்கள் மற்றும் லென்ஸ் உருவாக்குபவர் சமன்பாடு

ஒளிவிலகல் தத்துவத்தின் நேரடிப் பயன்பாடாக லென்ஸ்கள் அமைகின்றன. மெல்லிய லென்ஸ்கள் ஒளியைக் கையாளும் விதத்தை கதிர் வரைபடங்கள் மூலம் துல்லியமாக அறியலாம். ஒரு லென்ஸைத் தயாரிக்கும்போது அதன் குவியத்தூரம் எவ்வாறு அமைய வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்க லென்ஸ் உருவாக்குபவர் சமன்பாடு உதவுகிறது. இது லென்ஸ் பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் மற்றும் அதன் இரண்டு பக்கங்களின் வளைவு ஆரங்களுக்கு இடையிலான உறவை நிறுவுகிறது. லென்ஸ்களின் திறன் மற்றும் அவற்றின் சேர்க்கை பிம்பத்தின் தரத்தை எவ்வாறு உயர்த்துகிறது என்பதும் இங்கு விளக்கப்படுகிறது.

முப்பட்டகம் மற்றும் ஒளியின் நிறப்பிரிகை

முப்பட்டகம் என்பது ஒளியின் பாதையைத் திட்டமிட்டு மாற்ற உதவும் ஒரு கருவியாகும். வெள்ளொளி முப்பட்டகத்தின் வழியே செல்லும்போது அதன் உறுப்பு நிறங்களாகப் பிரிவது நிறப்பிரிகை எனப்படும். இது ஒளியின் அலைநீளத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பை வெளிப்படுத்துகிறது. சிறுமத் திசைமாற்றக் கோணத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணை மிகத் துல்லியமாகக் கண்டறியும் பரிசோதனை முறை மாணவர்களுக்கு ஒரு முக்கியமான செய்முறை விளக்கமாக அமைகிறது. வானவில் தோன்றுவதற்கான காரணத்தையும் இப்பகுதி அறிவியல் ரீதியாக அணுகுகிறது.

ஒளியியல் கருவிகளின் செயல்பாடுகள்

மனிதக் கண் எவ்வாறு பிம்பங்களை உணர்கிறது மற்றும் அதில் ஏற்படும் குறைபாடுகளை லென்ஸ்கள் மூலம் எவ்வாறு சரிசெய்யலாம் என்பது இப்பாடத்தின் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். மிகச் சிறியப் பொருட்களைப் பெரிதாக்கிக் காட்டும் எளிய மற்றும் கூட்டு நுண்ணோக்கிகளின் கட்டமைப்பு மற்றும் அவற்றின் உருப்பெருக்கத் திறன் பற்றி மாணவர்கள் இங்கு விரிவாக அறிகின்றனர். மேலும், அண்டவெளியில் உள்ள விண்மீன்கள் மற்றும் கிரகங்களை ஆய்வு செய்ய உதவும் வானியல் தொலைநோக்கிகளின் நுட்பமான செயல்பாடுகள் மற்றும் அவற்றின் வகைகள் குறித்துத் தெளிவான விளக்கம் வழங்கப்படுகிறது.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• ஆடிகளுக்கு ஆடிச் சமன்பாட்டையும் லென்ஸ்களுக்கு லென்ஸ் சமன்பாட்டையும் மாற்றிப் பயன்படுத்துதல்; குறியீட்டு மரபுகளைச் சரியாகப் பின்பற்றுவது அவசியம்.
• கதிர் வரைபடங்களில் கதிர்களின் திசையைக் குறிக்கும் அம்புக்குறிகளை இடத் தவறுதல்; இது பிம்பத்தின் திசையைத் தவறாகக் காட்டக்கூடும்.
• முழு அக எதிரொளிப்பு நிகழ்வதற்கு ஒளி அடர்மிகு ஊடகத்திலிருந்து அடர்குறை ஊடகத்திற்குச் செல்ல வேண்டும் என்பதை மறத்தல்.
• முப்பட்டகச் சமன்பாட்டில் படுகோணம் மற்றும் வெளியேறு கோணத்தை மாற்றிப் புரிந்துகொள்ளுதல்.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

முழு அக எதிரொளிப்பு ஏற்பட நிபந்தனைகள் யாவை?

ஒளி எப்போதும் அடர்மிகு ஊடகத்திலிருந்து அடர்குறை ஊடகத்திற்குச் செல்ல வேண்டும். மேலும், ஊடகத்தின் படுகோணம் அந்த ஊடகங்களின் ஜோடிக்கான மாறுநிலைக்கோணத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும். இந்த இரண்டு நிபந்தனைகளும் பூர்த்தியானால் மட்டுமே ஒளி மீண்டும் அதே ஊடகத்திற்குள் முழுமையாக எதிரொளிக்கும்.

லென்ஸின் திறன் என்றால் என்ன?

ஒரு லென்ஸ் அதன் மீது படும் ஒளிக் கதிர்களை எந்த அளவிற்கு குவிக்கும் அல்லது விரிக்கும் என்பதன் அளவீடே லென்ஸின் திறன் ஆகும். இது குவியத்தூரத்தின் தலைகீழ் மதிப்பிற்குச் சமமாகும். இதன் அலகு டையாப்டர் என அழைக்கப்படுகிறது.

கார் ஓட்டுநர்கள் ஏன் குவி ஆடியைப் பயன்படுத்துகிறார்கள்?

குவி ஆடிகள் எப்போதும் நேரான மற்றும் சிறிய பிம்பங்களைத் தருகின்றன. இது ஓட்டுநருக்குப் பின்னால் வரும் வாகனங்களை அதிகப் பரப்பளவில் பார்க்க உதவுகிறது. சமதள ஆடியை விட இது மிக விரிவான பார்வைப் புலத்தை வழங்குவதால் பாதுகாப்பானதாகக் கருதப்படுகிறது.

வானம் ஏன் நீல நிறமாகத் தோன்றுகிறது?

சூரிய ஒளி வளிமண்டலத்தின் வழியே வரும்போது, அதிலுள்ள வாயு மூலக்கூறுகளால் சிதறடிக்கப்படுகிறது. ராலே சிதறல் விதியின்படி, குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட நீல நிறம் அதிக அளவில் சிதறடிக்கப்படுவதால், நம் கண்களுக்கு வானம் நீல நிறமாகத் தெரிகிறது.

விழி ஏற்பமைவுத் திறன் என்றால் என்ன?

மனிதக் கண் வெவ்வேறு தூரங்களில் உள்ள பொருட்களைத் தெளிவாகப் பார்க்க அதன் குவியத்தூரத்தை மாற்றியமைத்துக் கொள்ளும் திறனே விழி ஏற்பமைவுத் திறன் ஆகும். சிலியரித் தசைகளின் சுருக்கம் மற்றும் விரிவடைதல் மூலம் இது சாத்தியமாகிறது.

முப்பட்டகத்தில் நிறப்பிரிகை ஏன் ஏற்படுகிறது?

வெவ்வேறு நிறங்கள் வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்டுள்ளன. ஊடகத்திற்குள் செல்லும் போது ஒவ்வொரு நிறத்தின் திசைவேகமும் மாறுபடுவதால், அவை வெவ்வேறு கோணங்களில் விலகலடைகின்றன. இதனால் வெள்ளை ஒளி அதன் ஏழு உறுப்பு நிறங்களாகப் பிரிகிறது.