కాంతి

విశ్వవ్యాప్త వికిరణ శక్తి స్వరూపం!

 

ఎదురుగా ఉన్న వస్తువును మన కన్ను ఎలా చూడగలుగుతుంది? వజ్రాలు అలా ఎందుకు మెరుస్తాయి? ఎండమావులు ఎలా ఏర్పడతాయి? అక్కడెక్కడో అంతరిక్షంలో జరిగే గ్రహణాలకు కారణం ఏమిటి? అన్నీ ఒకదానికొకటి పొంతనలేని ప్రశ్నల్లాగా అనిపించినా అందులో చాలా సైన్స్‌ సంగతులు ఉన్నాయి. అన్నింటికీ సమాధానం ఒక్కటే.. అదే కాంతి. మన పరిసరాల్లో అత్యంత అవసరమైన, సహజమైన, సర్వసాధారణంగా ఉండే కాంతికి సంబంధించి కొన్ని వివరాలను అభ్యర్థులు తప్పకుండా తెలుసుకోవాలి. దాదాపు అన్ని పోటీ పరీక్షల్లోనూ ప్రశ్నలు వస్తున్నాయి.

  వెలుగుతున్న వస్తువు నుంచి విడుదలై కంటికి దృష్టి స్థిరతను కలిగించే శక్తి స్వరూపాన్ని కాంతి అంటారు. కాంతి లక్షణాలు, ధర్మాల గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని దృశ్య శాస్త్రం (ఆప్టిక్స్‌) అంటారు. కాంతి శక్తిని కొలిచే శాస్త్రాన్ని దృగ్గోచర కాంతిమితి (ఫొటోమెట్రి) అంటారు. 

కాంతి ధర్మాలు: రుజుమార్గ ధర్మం, వక్రీభవనం, పరావర్తనం, సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం, విక్షేపణం, పరిక్షేపణం, వివర్తనం, వ్యతికరణం, ధ్రువణం 

 

రుజుమార్గ ధర్మం

కాంతి సరళరేఖ మార్గంలో ప్రయాణించే ధర్మాన్ని రుజుమార్గ ధర్మం అంటారు. 

అనువర్తనాలు: 

* అపారదర్శక పదార్థాల నీడలు ఏర్పడటం.

* సంపూర్ణ సూర్య, చంద్ర గ్రహణాలు ఏర్పడటం.

* పిన్‌హోల్‌ కెమెరా పనిచేయడం. (పిన్‌హోల్‌ కెమెరాను సూర్యగ్రహణం చూడటానికి, సూర్యుడి చలనాన్ని దీర్ఘకాలం పాటు అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు)  

 

వక్రీభవనం

కాంతివేగం ఒక దృశ్య యానకం నుంచి మరో దృశ్య యానకంలోకి ప్రవేశించేటప్పుడు ఆ రెండు యానకాల సరిహద్దు వద్ద దిశను మార్చుకొని ప్రయాణించే ధర్మాన్ని వక్రీభవనం అంటారు. 

పతనకిరణం, యానకం 1(గాలి), యానకం 2 (నీరు), లంబం, పతనకిరణం, సరిహద్దు, వక్రీభవన కోణం, వక్రీభవన కిరణం 

వివరణ: * కాంతి వక్రీభవనానికి కారణం కాంతి కిరణం యానకం మారినప్పుడు దాని వేగంలో మార్పు రావడమే.  *కాంతి కిరణం విరళయానకం (కాంతివేగం ఎక్కువ ఉన్న యానకం) నుంచి సాంద్రతర యానకం (కాంతివేగం తక్కువ ఉన్న యానకం)లోకి ప్రవేశిస్తే అది లంబం వైపుగా వంగి ప్రయాణిస్తుంది. 

* ఒకవేళ సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళయానకంలోకి ప్రవేశిస్తే అది లంబం నుంచి దూరంగా వంగి ప్రయాణిస్తుంది. 

* కాంతి కిరణం యానకం మారితే దాని వేగం, తరంగదైర్ఘ్యం మారతాయి కానీ పౌనఃపున్యంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. 

అనువర్తనాలు: 

* నీటిలో మునిగి ఉన్న కర్ర భాగం వంగినట్లుగా కనిపించడం.  

* స్విమ్మింగ్‌పూల్‌ అడుగు భాగం తక్కువ లోతులో ఉన్నట్లుగా కనిపించడం. 

* నీటిలో ఉన్న వస్తువులు తక్కువ లోతులో ఉండి పెద్దవిగా ఉన్నట్లుగా కనిపించడం. 

* వాతావరణంలో వక్రీభవనం వల్ల రోజు కాల వ్యవధి దాదాపుగా నాలుగు నిమిషాలు పెరుగుతుంది. 

* సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయంలో సూర్యుడు పెద్ద పరిమాణంతో కనిపించడం. 

* నక్షత్రాలు చిన్నగా, మెరుస్తున్నట్లు కనిపించడం.  

 

పరావర్తనం

కాంతి కిరణం ఏదైనా తలంపై పతనం చెంది తిరిగి వెనుకకు మరలడాన్ని పరావర్తనం అంటారు.

అనువర్తనాలు: 

* దర్పణాలు పనిచేయడం

 * మానవుడు ప్రకృతిలో వస్తువులను చూడటం. 

 

సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం

కాంతి కిరణం సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు పతనకోణం విలువ సందిగ్ధ కోణం విలువ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే ఆ కాంతి కిరణం అదే యానకంలోకి పరావర్తనం చెందుతుంది. ఈ కాంతి ధర్మాన్ని సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం అంటారు. 

కాంతి తరంగాలతో పాటు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు, ధ్వని తరగంగాలు కూడా సంపూర్ణాంతర పరావర్తనాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

సందిగ్ధ కోణం: కాంతి కిరణం సాంద్రతర యానకంలో నుంచి విరళ యానకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు అది ఏ పతనకోణం వద్ద ఆ రెండు యానకాల సరిహద్దు వెంబడి ప్రయాణిస్తుందో ఆ పతన కోణాన్ని సందిగ్ధ కోణం అంటారు. సందిగ్ధ కోణం విలువ వద్ద వక్రీభవన కోణం విలువ 90^o అవుతుంది.

వజ్రం - గాలి సందిగ్ధ కోణం = 24.4^o

నీరు - గాలి సందిగ్ధ కోణం  = 48^o

గాజు - గాలి సందిగ్ధ కోణం  = 42^o

 

నియమాలు: 

* కాంతి తప్పనిసరిగా సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకం వైపు ప్రయాణించాలి.

* పతన కోణం (i) విలువ సందిగ్ధ కోణం (i_c) విలువ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి.

 

అనువర్తనాలు: 

* వజ్రం మెరవడం.

* ఎండమావులు ఏర్పడటం.

* నీటిలో గాలి బుడగ వెండిలా మెరుస్తున్నట్లు కనిపించడం.

* ఆప్టికల్‌ బయోమెట్రిక్‌ యంత్రాలు పనిచేయడం.

* ధ్వని తరంగాల సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం వల్ల స్టెతస్కోప్‌ పనిచేస్తుంది. 

* రేడియో తరంగాలు ఐనో ఆవరణం వద్ద సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం చెందడం వల్ల ఆకాశ తరంగ ప్రసారం సాధ్యమవుతుంది.

* దృశ్య తంతువులు పనిచేయడం.

 

దృశ్య తంతువు 

గాజు లేదా ప్లాస్టిక్‌ లేదా రెండింటితో తయారు చేసిన వెంట్రుకపాటి మందం ఉన్న పొడవాటి నిర్మాణాన్ని దృశ్య తంతువు అంటారు. దీనిలో ముఖ్యంగా రెండు భాగాలు ఉంటాయి. 

కోర్‌: ఇది సాంద్రతర యానకంలా పనిచేస్తుంది.

క్లాడింగ్‌: ఇది విరళ యానకంలా పనిచేస్తుంది.

దృశ్య తంతువులో కోర్‌ భాగంలో సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం జరగడం వల్ల శక్తి నష్టం జరగదు. 

అనువర్తనాలు:

* వీటిని కమ్యూనికేషన్‌ రంగంలో ఉపయోగిస్తారు.

* వైద్య రంగంలో ఎండోస్కోపి, లాప్రోస్కోపి పద్ధతుల్లో ఉపయోగిస్తారు. 

* టేబుల్‌ అలంకరణ దీపాల్లో ఉపయోగిస్తారు.

 

మాదిరి ప్రశ్నలు 

 

1. పిన్‌హోల్‌ కెమెరా పనిచేసే సూత్రం?

1) పరావర్తనం          2) వక్రీభవనం           3) వివర్తనం         4) రుజుమార్గ ధర్మం 

 

2. కాంతి కిరణం యానకం మారినప్పుడు మారని రాశి?

1) తరంగదైర్ఘ్యం          2) పౌనఃపున్యం           3) వేగం       4) 1, 3 

 

3. కాంతి కిరణం సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళయానకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు దాని వేగం? 

1) తగ్గుతుంది           2) మారదు          3) పెరుగుతుంది            4) చెప్పలేం  

 

4. కాంతి లక్షణాలు, ధర్మాల గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం?

1) అకౌస్టిక్స్‌           2) ఆప్టిక్స్‌            3) కెలోరిమెట్రి           4) హోలోగ్రఫి

 

5. వాతావరణంలో ఏ ధర్మం వల్ల రోజు కాల వ్యవధి పెరుగుతుంది?

1) వక్రీభవనం          2) పరావర్తనం          3) రుజుమార్గ దర్మం          4) సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం 

 

6. కింది ఏ ఖగోళ వస్తువుపై రోజు కాల వ్యవధి స్థిరంగా ఉంటుంది? 

1) అంగారకుడు       2) బుధుడు          3) శుక్రుడు          4) భూమి 

 

7. దర్పణాలు కాంతి యొక్క ఏ ధర్మంపై ఆధారపడి చేస్తాయి?

1) పరావర్తనం        2) విక్షేపణం          3) వక్రీభవనం       4) వివర్తనం 

 

8. నీటితో నింపిన గాజు గ్లాసులో ఉంచిన నిమ్మకాయ పెద్దగా ఉన్నట్లు కనిపించడానికి కారణం?

1) పరావర్తనం           2) ధ్రువనం             3) వక్రీభవనం           4) రుజుమార్గ ధర్మం 

 

9. సూర్యుడి కదలికలను దీర్ఘకాలం పాటు అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగించే పరికరం?

1) సూక్ష్మదర్శిని            2) పెరిస్కోప్‌           3) కెలిడియో స్కోప్‌         4) పిన్‌హోల్‌ కెమెరా

 

10. కాంతికిరణం యానకం మారినప్పుడు దిశను మార్చుకునే ధర్మాన్ని ఏమంటారు? 

1) సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం             2) పరావర్తనం           3) వివర్తనం         4) వక్రీభవనం 

 

11. దృశ్య తంతువులు పనిచేసే సూత్రం?

1) వక్రీభవనం        2) సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం

3) పరావర్తనం           4) వివర్తనం

 

12. వజ్రం, గాలికి సంబంధించిన సందిగ్ధ కోణం విలువ?

1) 42^o           2) 48^o           3) 24.4^o         4) 90^o

 

13. ఆప్టికల్‌ బయోమెట్రిక్‌ ఫింగర్‌ ప్రింట్‌ యంత్రాలు ఏ సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి?

1) వక్రీభవనం            2) వివర్తనం           3) వ్యతికరణం              4) సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం

 

సమాధానాలు

1-4     2-2     3-3     4-2     5-1     6-2     7-1     8-3     9-4     10-4     11-2     12-3     13-4.

 

రచయిత: వడ్డెబోయిన సురేష్‌

 

మరిన్ని అంశాలు ... మీ కోసం!

 

‣ ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం

‣ భౌతిక ప్రపంచం

‣ విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు

 

‣ ప్ర‌తిభ పేజీలు

‣ ప్ర‌తిభ ప్ర‌త్యేక పేజీలు - 2022

‣ ప్ర‌తిభ ప్ర‌త్యేక పేజీలు - 2015