முகப்பு அறிவியல் மின்காந்த அலைகள் 6: கட்புலனாகும் ஒளி

மின்காந்த அலைகள் 6: கட்புலனாகும் ஒளி

58
0

முன்னைய பகுதிகளில் மின்காந்த அலைகள் என்றால் என்ன என்றும், அவற்றின் பண்புகள், மற்றும் ரேடியோ அலைகள், நுண்ணலைகள், அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் என்பனவற்றைப் பற்றிப் பார்த்துவிட்டோம், அவற்றை நீங்கள் வாசிக்க கீழே உள்ள இணைப்புக்களைப் பயன்படுத்துங்கள்.

இந்தப் பகுதியில் கட்புலனாகும் ஒளியைப் பற்றிப் பார்க்கப்போகிறோம்.

மின்காந்த அலைகள் எல்லாமே ஒளிதான், ஆனால் மொத்த மின்காந்த அலைகளின் நிறமாலையில் மிகச் சிறிய அளவையே எமது கண்களால் உணர முடியும், மின்காந்த அலைகளின் இந்தப் பகுதியே கட்புலனாகும் ஒளி, அல்லது வெள்ளொளி என அழைக்கப்படுகிறது.

கட்புலனாகும் அலைகளின் அலைநீளம் அண்ணளவாக 400 நானோமீட்டர் தொடக்கம் 750 நானோமீட்டர் வரை செல்கிறது. இங்கு 400 nm ஊதா நிறமாகும், அப்படியே கொஞ்சம் கொஞ்சமாக நிறம் மாறி 750 nm அலைநீளத்தில் சிவப்பு நிறம் காணப்படுகிறது. இவ்விரண்டுக்கும் இடைப்பட்ட இடைவெளியில் வானவில்லில் தெரியும் அனைத்து நிறங்களும் வரும்.

Visible-spectrum
கட்புலனாகும் ஒளியின் அலைநீள வீச்சு

ஒரு குறித்த அலைநீள வீச்சைவிடக் குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட மின்காந்த அலைகளையோ, அல்லது அலைநீளம் கூடிய மின்காந்த அலைகளையோ எம்மால் பார்க்க முடியாததற்குக் காரணம் நம் கண்களின் அமைப்பு ஆகும். மனிதக் கண்களை எடுத்துக்கொண்டால், ஒளியைப் பிரித்தறிய இரண்டு வேறுபட்ட கலங்களைக் கொண்டுள்ளது, ஒன்று கூம்புக் கலங்கள் (cones) மற்றயது கோல் கலங்கள் (rods).

கோல் கலங்கள் குறைந்த ஒளியில் பார்க்க உதவுகின்றன, ஆனால் இவற்றுக்கு நிறத்தைப் பிரித்தறியும் பண்பு கிடையாது. இருளில் நமக்கு பொருட்களின் நிறம் தெளிவாகத் தெரியாமல் இருப்பதற்கான காரணம் இதுதான்.

கூம்புக்கலங்கள் பிரகாசமான ஒளியில் தொழிற்படும், இவற்றால் நிறத்தைப் பிரித்தறியமுடியும். கூம்புக் கலங்களில் மூன்று வகை உண்டு. முதலாவது குறுகிய அலைநீள உணர்வுள்ள கூம்புகள் (short wavelength sensitive cones), மத்திம அலைநீள உணர்வுள்ள கூம்புகள் (medium wavelength sensitive cones), மற்றும் நீண்ட அலைநீள உணர்வுள்ள கூம்புகள் (long wavelength sensitive cones). இந்த மூன்று கூம்புக் கலங்களையும் முறையே, நீலநிறக் கூம்புகள், பச்சை நிறக் கூம்புகள் மற்றும் சிவப்பு நிறக் கூம்புகள் என வகைப்படுத்த முடியும்; இது இந்தக் கூம்புக் கலங்களின் நிறத்தை உணரும் தன்மையைக் கொண்டு வகைப்படுத்தப் பட்டுள்ளது.

ஒரு உபரித்தகவல்: மனிதக் கண்ணில் அண்ணளவாக 6 மில்லியன் கூம்புக் கலங்களும், 120 மில்லியன் கோல் கலங்களும் உண்டு!

சரி, ஏன் எம்மால் இந்த சிறிய வீச்சை மட்டும் பார்க்க முடிகிறது? ஏன் அகச்சிவப்பு அலைகளையோ, புறவூதாக் கதிர்களையோ பார்க்க முடிவதில்லை என்றால், அதற்கு பல காரணங்களை விஞ்ஞானிகள் கூறுகின்றனர். அதில் சிலவற்றைப் பார்க்கலாம்.

ஒரு கோட்பாடு, இதற்கான காரணத்தை நமது கூர்ப்புடன் இணைக்கின்றது. பூமியில் உள்ள உயிரினங்கள் அனைத்தும் நீரில் தோன்றி கொஞ்சம் கொஞ்சமாக கூர்ப்பில் வளர்ந்தவை, பின்னர் படிப்படியாக நிலத்திற்கு வந்தவை. வரலாற்றுக்கு முந்திய காலத்தில் வாழ்ந்த மூதாதேயர்கள் நீரில் வாழும் போதே கண்கள் உருவாகத் தொடங்கிவிட்டது.

நீருக்கு சில பண்புகள் உண்டு, சில மின்காந்த அலைகளை நீரின் மூலக்கூறுகள் உறுஞ்சிக்கொள்ளும், சில கதிர்வீச்சுக்கள் அல்லது அலைநீளங்கள் மட்டுமே நன்றாக நீரில் ஊடுகடத்தப் படுகின்றன. நீரில் வாழ்ந்த வரலாற்றுக்கு முந்திய நமது முன்னோர்களின் பார்வை விருத்தியடையும் போது, நீரில் எந்த அலைநீளம் கொண்ட மின்காந்த அலைகள் அதிகளவு ஊடுருவியதோ அந்த அலைநீளங்களில் பார்வையை விருத்தி செய்தது. கட்புலனாகும் ஒளியின் அலைநீளங்கள் அதிகளவு நீரால் உருஞ்சப்படுவதில்லை, ஆகவே அந்த அலைநீளங்களைக் கொண்டு பார்வை உருவாகியது, தொடர்ந்து அதன் பின்னர் வந்த சந்ததிகளுக்கு இந்தப் பண்பு கடத்தப்பட்டது.

மேலும் நீரினை விட்டு நிலத்திற்கு வந்து பல மில்லியன் வருடங்கள் எடுத்தும், மேலதிக அலைநீளங்களை எம்மால் பார்க்க முடியாதது கூர்ப்பின் இன்னொரு பாகம்.

கூர்ப்பு தேவையில்லாமல் எதையும் செய்வதில்லை, நிலத்தில் வாழ்ந்த உயிரினங்களுக்கு இந்த குறுகிய அலைநீளமே போதுமாக இருந்ததால், மேற்கொண்டு கண்கள் வேறுபட்ட அலைகளை உணரும் ஆற்றலை விருத்திசெய்யவில்லை. ஒருவேளை நிலத்தில் வாழ்வதற்கு இந்த குறுகிய அலைநீள வீச்சு போதுமானதாக இல்லாதிருந்திருந்தால் கூர்ப்பு மேற்கொண்டு கண்களை விருத்தி செய்திருக்கும்.

மற்றைய இன்னொரு காரணம் எமது சூரியன். சூரியனின் வெப்பநிலை அது வெளிவிடும் மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அலைநீளங்களை பாதிக்கின்றது, சூரியனின் வெப்பநிலையான 6000 பாகை கெல்வின் அல்லது செல்சியஸ் அளவில் கட்புலனாகும் ஒளியின் அலைநீளத்தில் அதிகளவு கதிர்வீச்சினை வெளியிடுகின்றது. ஆகவே பூமிக்கு வரும் கதிர்வீச்சில் அதிகளவு கட்புலனாகும் ஒளியின் அலைவீச்சில் வருவதால், அதனைப் பயன்படுத்த நமது கண்கள் கற்றுக்கொண்டன எனலாம்.

இன்னும் ஒரு விடயம், சில உயிரினங்கள், தங்களுக்கென்ற சிறப்பான தேவைகளுக்காக மேலதிக அலைநீளங்களில் பார்வையை விருத்திசெய்துள்ளன. சில வகை பாம்புகள் இதற்கு உதாரணமாகக் கூறலாம்.

ஒளியின் பண்புகளைப் பார்க்கலாம்.

ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை அதன் நிறத்தை மாற்றுகிறது. கறுப்பாக இருக்கும் கரி, நெருப்பில் எரியும் போது அதன் நிறம் சிவப்பாக மாறும் அல்லவா? இதனைப் பற்றி முந்தய பதிவிலும் பார்த்தோம். இதனைப் போலவே விண்வெளியில் இருக்கும் விண்மீன்கள் மற்றும் விண்வெளிப் பொருட்களின் நிறத்தினைக் கொண்டு அதன் வெப்பநிலையை விண்ணியலாளர்கள் கண்டறிகின்றனர்.

நமக்கு மிக அருகில் இருக்கும் விண்மீனான சூரியன் மஞ்சள் நிற ஒளியை அதிகளவு வெளியிடுவதற்குக் காரணம் அதன் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை அண்ணளவாக 5500 பாகையாக இருப்பதனாலாகும். சூரியனின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை 3000 பாகையாக இருந்திருந்தால் அது பார்க்க சிவப்பு நிறமாக இருந்திருக்கும், மாறாக மேலும் வெப்பமாக 12000 பாகை வெப்பநிலையில் இருந்திருந்தால் பார்க்க நீல நிறத்தில் சூரியன் இருந்திருக்கும்!

emsVisible_mainContent_color-temperature.png

இரவு வானில் தெரியும் விண்மீன்களில் பல இப்படியாக வேறு பட்ட நிறங்களில் காணப்படும். திருவாதிரை விண்மீன் பார்க்க சிவப்பு நிறத்தில் தெரியும் காரணம் அதன் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை அண்ணளவாக 3000 பாகை, அதேபோல ரைஜெல் விண்மீன் நீலநிறத்தில் தெரிவதற்குக் காரணம் அதன் வெப்பநிலை 12000 பாகையாகும்.

கட்புலனாகும் ஒளி என்பதே பல்வேறு வண்ணங்கள் ஒன்று சேர்ந்து உருவாகிய கலவைதான். நீங்கள் வானவில்லில் பார்க்கும் வண்ணங்கள் அனைத்தும் அந்த வெள்ளொளியில் இருந்து பிரிவடைந்து வந்ததுதான்.

சூரிய ஒளியை வெள்ளொளி என்றும் அழைப்பர்.

1665 இல் ஐசாக் நியூட்டன் அரியத்தைப் பயன்படுத்தி சூரிய ஒளியை அதன் கூறுகளான வெவ்வேறு நிறங்களாக பிரிக்க முடியும் எனக் கண்டறிந்தார். அரியத்தின் ஒரு பக்கத்தில் ஒளி நுழையும் போது, ஒளியில் உள்ள வண்ணத்தின் அலைநீளங்களுக்கு ஏற்ப அவை வெவ்வேறு கோணங்களில் முறிவடைகின்றது, இதனால் அடுத்த பக்கத்தினால் அது வெளிப்படும் போது, வானவில்லில் இருப்பது போல ஏழு வண்ணங்களின் கலவையாக வெளிப்படுகிறது.

SONY DSC
ஆரியத்தில் ஒளி பட்டு நிறக்கலவையாக பிரிகிறது.

வெறும் கண்களுக்கு பார்க்கும் போது தொடர்ச்சியாகத் தெரியும் ஏழு வண்ணங்களும், அதனை முறைப்படி நிறமாலை ஆய்வுக்கு உட்படுத்தும் போது இன்னும் பல தகவல்களை நமக்குத் தெரியப்படுத்தும்.

விண்மீன்களில் இருந்து வரும் ஒளியை நிறமாலை ஆய்வுக்கு உட்படுத்தும் போது, நிறமாலையில் (சிவப்பில் இருந்து ஊதா வரையான நிறங்களின் வண்ணப்பட்டி) கருப்பு நிறக்கோடுகள் தென்படும், இவை “உறுஞ்சல் கோடுகள்” (absorption lines) எனப்படுகின்றன. விண்மீன்களில் இருக்கும் குறிப்பிட்ட மூலகங்கள் குறித்த அலைநீளமுள்ள ஒளியை உறுஞ்சிக்கொள்ளும். இதனால் அந்த விண்மீனில் இருந்து வரும் ஒளியில் குறித்த அலைநீளம் கொண்ட நிறம் இருக்காது, ஆகவே அது கருப்பு நிற இடைவெளியாகத் தெரியும். படத்தினைப் பார்ப்பதன் மூலம் விளங்கிக்கொள்ளலாம்.

சிலவேளைகளில் கருப்பு நிறமாக இல்லாமல், குறித்த இடத்தில் இருக்கவேண்டிய நிறத்திற்குப் பதிலாக வேறு நிறத்தில் கோடுகளும் காணப்படலாம்.

எந்த மூலகங்கள் எந்த அலைநீளம் கொண்ட ஒளியை உறுஞ்சும் என விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்து வைத்துள்ளனர். ஆகவே ஒரு விண்மீனில் இருந்து வரும் ஒளியை நிறமாலை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் அந்த விண்மீனில் இருக்கும் மூலகங்கள் மற்றும் அணுக்கள் பற்றி அறிந்துகொள்ள முடியும்.

ஹீலியம் என்ற மூலகமே இப்படித்தான் பூமியில் கண்டுபிடிக்கப்பட முன்னர் சூரியனின் நிறமாலையில் காணப்பட்ட உறுஞ்சல் கோடுகள் மூலம் சூரியனில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. சூரியனில் முதன் முதலில் கண்டறியப்பட்டதனால் தான் அதற்கு ஹீலியம் எனப் பெயரிடப்பட்டது. ஹீலியம் என்பது கிரேக்க சூரியக்கடவுளான ஹெலியோசை குறிக்கும் பெயராகும்.

ஒளி ஒரு மின்காந்தக் கதிர்வீச்சின் வடிவம்தான் என முதன் முதலில் கருத்தை முன்வைத்த பெருமை, மின்சாரம் மற்றும் காந்தத்தின் இயல்புகளில் ஆய்வுகளை செய்து, மின்னும் காந்தமும் ஒரே சக்தியின் இருவேறுபட்ட வடிவங்களே என்று உலக்குக்கு எடுத்துக்காட்டிய விஞ்ஞானி மைக்கல் பாரடேயைச் சாரும். இருப்பினும் போதுமான கணிதவியல் அறிவு இல்லாததனால் அவரால் இதனை நிருபிக்க முடியவில்லை. ஆனாலும் மைக்கல் பாரடேயின் வயோதிபக் காலத்தில் அவரது நெருங்கிய நண்பரும் துடிப்புள்ள இளைஞருமான ஜேம்ஸ் மக்ஸ்வெல் கணிதவியல் சமன்பாடுகள் மூலம் பாரடே மற்றும் வேறு சில விஞ்ஞானிகளின் ஆய்வுகளை நிருபித்தார்; அந்த நிறுவல்களுக்கு அமைய மின்காந்த அலைகள் குறித்த வேகத்தில் பயணிக்கவேண்டும் என்பது இயற்பியல் விதியாகியது (மக்ஸ்வெல் மின்காந்தவியல் தேற்றங்கள்), அதே நேரம் ஒளியின் வேகமும் அதே வேகமாக இருந்தது, எனவே அதுவும் ஒரு மின்காந்த அலையின் வடிவமே என்பதற்கு ஒரு மிகப்பெரிய சான்றாக அமைந்தது எனலாம். அந்த வேகம், வெற்றிடத்தில் ஒரு செக்கனுக்கு 299,792,458 மீட்டர்களாகும்.

அடுத்த பதிவில் புறவூதாக்கதிர்களைப் பற்றிப் பார்க்கலாம்.

படங்கள் மற்றும் தகவல்கள்: நாசா, விக்கிபீடியா, மற்றும் இணையம்


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