மின்காந்த அலைகள் 2 : பண்புகள்

எழுதியது: சிறி சரவணா

சென்ற பாகத்தில் மின்காந்தஅலைகள் என்றால் என்ன? மற்றும் அவற்றின் பிரிவுகள் என்பன பற்றிப் பார்த்தோம். இந்தப் பகுதியில் மின்காந்தஅலைகளின் பண்புகளைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்.

• மின்காந்த அலைகள் 1 : அறிமுகம்

மின்காந்தஅலைகளில் பல்வேறு வகைகள் இருக்கின்றன என்று பார்த்தோம் இல்லையா? நுண்ணலை, ரேடியோஅலை, அகச்சிவப்புக்கதிர், ஒளி, புறவூதாக்கதிர், எக்ஸ்கதிர் மற்றும் காமாக்கதிர்… இப்படி பலவகை இருந்தாலும், இவை எல்லாமே ஒரே வகையில்த்தான் நடத்தைகளைக் காட்டுகின்றன.

உதாரணமாக ஒளியை எடுத்துக்கொண்டால் அது ஒளித்தெறிப்பு, ஒளிமுறிவு, ஒளிமுனைவாக்கம், ஒளிப்பிரிகை மற்றும் ஒளிச்சிதறல் ஆகிய பண்புகளைக்கொண்டிருகிறது. இது ஒளிக்கு மட்டும் பொதுவான பண்புகள் அல்ல மாறாக மின்காந்தஅலைகளுக்குப் பொதுவான பண்புகளாகும். நாம் இங்கு ஒளியை உதாரணமாகக் கொண்டுஇந்தப் பண்புகளை ஆய்வு செய்யலாம்.

ஒளித்தெறிப்பு (Reflection)

ஒளியின் மிக முக்கிய பண்பு, இந்தப் பண்பு இல்லாவிடில் எம்மால் எதையும் பார்க்க முடியாது. ஒளியானது ஒரு பொருளில் மோதும் போது, ஒளிக்கதிர்கள் தெறிப்படைகின்றன. அதிலும் மோதும் பொருள் கண்ணாடி போன்ற பளபளப்பான மேற்பரப்பைக் கொண்டிருப்பின், அந்த மேற்பரப்பில் படும் ஒளிக்கதிர்கள் அனைத்தும் தெறிப்படையும். அதனால் தான் முகம் பார்க்கும்கண்ணாடியில் உங்கள் உருவம் அப்படியே பிரதிபலிகிறது.

இதுவே அவ்வளவாக பளபளப்பான மேற்பரப்பைக்கொண்டிராத பொருளின்மீது ஒளிக்கதிர்கள் படும்போது அந்த மேற்பரப்பு ஒளியில் உள்ள சில நிறங்களை உறுஞ்சிக்கொண்டு சில நிறத்தை மட்டுமே தெறிப்படையவைக்கும். அந்த ஒளியின் நிறமே அந்தப் பொருளின் நிறமாகும்.

நீங்கள் சிவப்பு நிற உடை அணிந்திருந்தால், உண்மையிலேயே அது சிவப்பாகத் தெரியக் காரணம். அந்த உடையில் விழும் ஒளியில் இருக்கும் அனைத்து வர்ணங்களும் உறுஞ்சப்பட்டுவிட சிவப்பு நிறம் மாத்திரம் தெறிப்படைவதே. இதுபோலத்தான் எல்லாப் பொருட்களும்.

ஒளி எழு நிறங்களைக் கொண்ட கலவை, இந்தக் கலவையைத்தன் நாம் “கட்புலனாகும் ஒளி” என்று அழைக்கிறோம். நீங்கள் இந்த எழு நிறங்களை வானவில் தோன்றும் வேளையில் பார்த்திருக்கக்கூடும். அந்த நிறங்கள் முறையே பின்வருமாறு:

1. சிவப்பு (Red)
2. ஆரஞ்சு (Orange)
3. மஞ்சள் (yellow)
4. பச்சை (Green)
5. நீலம் (Blue)
6. கருநீலம் (Indigo)
7. ஊதா (Violet)

இந்த நிறங்களுக்கு காரணம் மின்காந்த அலைகளின் அலைநீளமே. சென்ற பதிவில் கூடிய அலைநீளத்தில் இருந்து குறைந்த அலைநீளம் வரையான மின்காந்த அலைகளைப் பட்டியலிட்டோம் இல்லையா? அதை மீண்டும் ஒரு முறை பார்த்துவிடலாம்.

1. ரேடியோஅலை (அலைநீளம் கூடியது)
2. நுண்ணலை
3. அகச்சிவப்புக்கதிர்
4. கட்புலனாகும் ஒளி
   1. சிவப்பு
   2. ஆரஞ்சு
   3. மஞ்சள்
   4. பச்சை
   5. நீலம்
   6. கருநீலம்
   7. ஊதா
5. புறவூதாக்கதிர்
6. எக்ஸ்கதிர்
7. காமாக்கதிர்

மேலுள்ள பட்டியலைப் பார்த்தால், கண்ணுக்குத் தெரியாத அகச்சிவப்புக் கதிருக்கு அடுத்ததாக சிவப்பு நிறம் காணப்படுகிறது. அப்படியே ஓவொரு நிறமாக வந்து இறுதியில் நாம் பார்க்கக்கூடிய நிறமாக ஊதா காணப்படுகிறது. அதற்கு அடுத்ததாக அலைநீளம் குறைந்தது புறவூதாக்கதிர்கள். அவற்றை நாம் கண்களால் பார்க்கமுடியாது.

ஆக, ஊதா நிறத்தோடு ஒப்பிடும் போது, சிவப்பு அலைநீளம் கூடியது.

ஒரு பொருளில் ஒளி பட்டுத்தெறிக்கும் போது என்ன நிறம் உறுஞ்சப்படும் என்பதும் எந்த நிறம் தெறிப்படையும் என்பதும் குறித்த பொருளின்பௌதீக மற்றும் இரசாயனப் பண்புகளைக் கொண்டு தீர்மானிக்கப்படும்.

ஒளிப்பிரிகை (Diffraction)

ஒளி ஒரு பொருளில் படும்போது, அது முறிவடைந்து பின்னர் பிரிகையடையும் செயன்முறையே இந்த ஒளிப்பிரிகையாகும். சிறந்த உதாரணம், அரியத்தைப் பயன்படுத்தி வெள்ளொளியை எழு நிறங்களாக பிரிக்க முடியும், அதாவது செயற்கையாக வானவில்லைத் தோற்றுவிக்கமுடியும். நீங்கள் அரியத்தைப் பயன்படுத்தி ஒளியை பிரிப்பதை படத்திலோ அல்லது நேரடியாகவோ பார்த்திருக்கமுடியும். உண்மையிலேயே அரியம் ஏழு நிறங்களும் (வேறுபட்ட அலைநீளங்கள்) கலந்த ஒளியை வெவ்வேறு அலைநீளங்களாகபிரிக்கிறது. அதைவிட நல்ல உதாரணம் CD அல்லது DVDகள், அதன் பின்புறத்தில் ஒளி படும்போது, பல வண்ணங்கள் அதில் தெரிவதை நீங்கள் பார்த்திருக்கலாம். அது இந்த ஒளிப்பிரிகையால் நடைபெறுவதே!

திருசியமானி அல்லது நிறமாலைமானி என்ற கருவி இதைத்தான் செய்கிறது. கட்புலனாகும் ஒளிக்கு மட்டும் இன்றி மொத்த மின்காந்தஅலைகளின் வீச்சுக்கும் இதைப் பயன்படுத்தலாம்.

பல்வேறுபட்ட விண்மீன்கள் மற்றும் வான்பொருட்களில் இருந்துவரும் மின்காந்தஅலைகளை திருசியமானிகொண்டு வெவேறு அலைநீளங்களாக பிரிப்பதன் மூலம், அந்தக் குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களைக் கொண்ட மின்காந்தஅலைகள், மூலகங்களோடு (elements) எவ்வாறு தாக்கம் புரியும் என்பதை கண்டறியமுடியும், அதைக்கொண்டு விண்மீன்களின் ஆக்கக்கூறுகளை இனங்கானமுடியும்.

ஹீலியம் என்ற மூலகம், பூமியில் கண்டுபிடிக்கப்படமுன்னர் சூரியனில்தான் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அது ஒளியின் ஒளிப்பிரிகை என்ற பண்பைவைத்துத்தான். அதை எப்படிக் கண்டுபிடிப்பது என்பது இந்தக் கட்டுரைக்கு அப்பற்பட்ட விடயம் என்பதனால் தற்போது விட்டுவிடலாம்.

ஹெர்ச்சல் என்ற ஐரோப்பிய வானியல் கழகத்தின் வான்தொலைக்காட்டியில் இருக்கும் SPIRE என்ற அகச்சிவப்புத் திருசியமானி,தொலைவில் உள்ள விண்மீன்பேரடைகளில் இருந்துவரும் அகச்சிவப்புக்கதிர்களை பிரிகையடையச்செய்து, அந்த விண்மீன் பேரடைகளில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளை ஆய்வுசெய்கிறது.

ஒளிச்சிதறல் (Scattering)

ஒரு பொருளில் ஒளிபடும் போது, அது படும் கோணம், ஒளியின் அலைநீளம் மற்றும் அந்தப் பொருளின் அளவு என்பதைக் கொண்டு ஒளிக்கதிர்கள் பல்வேறு திசைகளில் சிதறும், இதுவே ஒளிச்சிதறல் எனப்படுகிறது.

வானம் பகலில் நீலநிறமாக இருப்பதற்குக் காரணம் இந்த ஒளிச்சிதறல்தான்! சூரியனில் இருந்து வரும் ஒளியில் உள்ள குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட நிறங்களான நீலம் மற்றும் ஊதா ஆகிய வண்ணங்கள், நமது வளிமண்டலத்தில் இருக்கும் நைதரசன் மற்றும் ஒக்சீசன் வாயு அணுக்களில் பட்டு சிதறுகின்றன. ஆனால் கூடிய அலைநீளங்கள் கொண்ட சிவப்பு மற்றும் மஞ்சள் ஒளிக்கற்றைகள் எந்தவொரு சிதறலும் இன்றி வளிமண்டலத்தினுள் பயணிக்கின்றன.

ஆக, இப்படிச் சிதறிய நீலம் மற்றும் ஊதாக் கதிர்களே வானை அலங்கரிக்கிறது. இதில் குறிப்பிடவேண்டிய விடயம் என்னவென்றால், நீல நிறத்தைவிட ஊதா நிறம்தான் அதிகளவாக சிதறுகின்றது, ஆக வானம் நீலநிறமாகத் தெரியாமல் ஊதா நிறமாகத்தான் தெரியவேண்டும். ஆனால் எமது கண்கள் ஊதாவை விட நீலநிறத்திற்கு அதிகளவு துலங்கலைக்காட்டுவதால் வானம் எமக்கு நீலநிறத்தில் தெரிகின்றது.

நைதரசன் மற்றும் ஒக்சீசன் தவிர, வளிமண்டலத்தில் இருக்கும் தூசுப் படலமும் ஒளியை சிதறலடையச் செய்கின்றன. உதாரணமாக புயல் மற்றும் எரிமலை வெடிப்பின் போது வெளிவரும் அதிகளவான தூசுப்படலம் என்பவற்றைக் கூறலாம். இப்படியான தூசுப்படை எப்படி பூமியின் மேற்பரப்பில் ஒளியை சிதறடிக்கச்செய்கிறது என்பதை அவதானிக்க நாசா CALIPSO என்ற செய்மதியை அனுப்பியுள்ளது.

ஒளிமுறிவு (Refraction)

ஒளிக்கதிரானது ஒரு ஊடகத்தில் இருந்து இன்னுமொரு ஊடகதிற்குச் செல்லும் போது ஒளியின் திசை மாறுபடுகிறது, இது ஒளிமுறிவு எனப்படும்.ஒளி வெற்றிடத்தில் பயனிப்பதைவிட வேகம் குறைவாகவே காற்றினூடு அல்லது வளிமண்டலத்தில் பயணிக்கும், அதையும் விட வேகம் குறைவாக நீரில் பயணிக்கும்.  குறித்த வேகமாற்றதிற்குக் காரணம் அந்த ஊடகத்தின் அடர்த்தியாகும்.

இப்படியாக வெவேறு ஊடகங்களில் ஒளி பயணிக்கும் போது, அதனது வேகமாற்றம், அதனது திசையையும் மாற்றுகின்றது. நீங்களும் ஒளிமுறிவை பல்வேறு சந்தர்ப்பங்களில் அவதானித்திருப்பீர்கள். நீரை நிரப்பிய ஒரு கண்ணாடிக்குவளையினுள் ஒரு பென்சிலை இட்டுவிட்டு, சற்று விலகி இருந்துபார்த்தால் உங்களால் ஒளிமுறிவை இலகுவாக கண்டுகொள்ளமுடியும்.

இன்னொரு முக்கியவிடயம், ஒளிமுறிவடையும் போது, அதனது அலைநீளதிற்கு தகுந்தாற்போல் முறிவடையும் கோணமும் மாறுபடுகின்றது. இதனால்தான் கண்ணாடி அரியத்தின் ஒரு பகுதியில் செல்லும் வெள்ளொளி, மறு பக்கத்தில் ஏழு நிறங்களாக பிரிகையடைந்து வானவில்போல தெரிகிறது!

சரி, இந்தப் பகுதியில் மின்காந்த அலைகளின் சில பண்புகளைப் பார்த்தோம். ஒளியை உதாரணமாகக் கொண்டு பார்த்தாலும், எல்லா மின்காந்தஅலைகளுக்கும் இந்தப் பண்புகள் பொருந்தும்.

அடுத்த பாகத்தில் மேலும் மின்காந்தஅலைகளைப் பற்றி வேறு தகவல்களைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்.

நன்றி: நாசா, மற்றும் படங்கள்: இணையம்

அடுத்த பாகம்: மின்காந்த அலைகள் 3: ரேடியோ அலைகள்

மேலும் பல அறிவியல் தகவல்களுக்கு, பரிமாணத்தின் பேஸ்புக் பக்கத்தை லைக் செய்யுங்கள் :- https://web.facebook.com/parimaanam