కాంతి 

  వెలుగులు విరజిమ్మే కణాల తరంగం!

పగలు చక్కగా కనిపించే వస్తువు చీకట్లో ఎదురుగా ఉన్నా ఎందుకు కనిపించదు? అంటే కంటికి, వస్తువుకు మధ్య ఏదో మాధ్యమం ఉంది. అదే కాంతి, ఒక విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, ఫోటాన్‌ కణాల ప్రవాహం. సాధారణ కంటికి కనిపిస్తుంది. ప్రతిబింబం, వక్రీభవనం, విక్షేపణం తదితర ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తుంది. వాటి ఆధారంగా కొన్ని దర్పణాలను ఉపయోగించి వెనుక వచ్చే వాహనాలను చూడవచ్చు. కంటి పరీక్షలను సమర్థంగా నిర్వహించవచ్చు. చిన్న వస్తువుల ప్రతిబింబాన్ని పెద్దగా చేసి పరిశీలించవచ్చు. ఈ నేపథ్యంలో నిత్య జీవితంలో కాంతి ప్రాధాన్యాన్ని శాస్త్రీయంగా పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి. దాంతోపాటు కాంతి పరావర్తన సూత్రాలు, దర్పణాల్లో రకాలు, అవి ఏర్పరిచే ప్రతిబింబాల లక్షణాలపై అవగాహన పెంచుకోవాలి. 

చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచంలో వివిధ రకాల వస్తువులు కంటికి కనిపిస్తుంటాయి. కానీ అవి చీకట్లో కనిపించవు. అదే గదిలో వెలుతురు ఉంటే అన్నీ కనిపిస్తాయి. కారణం పగటి సూర్యకాంతి వస్తువులను చూడటానికి సాయపడుతుంది. ప్రతి వస్తువు తనపై పడిన కాంతిని పరావర్తనం చెందిస్తుంది. ఆ విధంగా పరావర్తనం చెందిన కాంతి కంటిని చేరడం ద్వారా వస్తువు కనిపిస్తుంది. పారదర్శక యానకం ద్వారా కాంతి ప్రసారం జరుగుతుంది. అందుకే పారదర్శక యానకం నుంచి వస్తువులు కనిపిస్తాయి. దర్పణాల వల్ల ప్రతిబింబం ఏర్పడటం, నక్షత్రాలు మిణుకు మిణుకుమని మెరవడం, ఇంద్రధనస్సులో అందమైన రంగులు కనిపించడం, యానకంలో కాంతి వంగి ప్రయాణించడం మొదలైనవన్నీ కాంతికి సంబంధించిన అద్భుతమైన దృగ్విషయాలు. వాటిని గమనించడం ద్వారా కాంతి సరళరేఖ మార్గంలో ప్రయాణిస్తున్నట్లు గుర్తించవచ్చు. ఒక చిన్న కాంతి జనకం నుంచి వచ్చే కాంతి రుజుమార్గంలో ప్రయాణించడం వల్ల మధ్యలో ఉన్న అపారదర్శక వస్తువు ప్రస్ఫుటమైన నీడను ఏర్పరుస్తుంది.

కాంతి పరావర్తనం (రిఫ్లెక్షన్‌ ఆఫ్‌ లైట్‌): దర్పణం లాంటి అత్యంత మెరుగుపెట్టిన తలంపై పడిన కాంతి మళ్లీ వెనక్కి ప్రయాణించడాన్ని ‘కాంతి పరావర్తనం’ అంటారు.

కాంతి పరావర్తన సూత్రాలు: 

* పతన కోణం, పరావర్తన కోణానికి సమానం. 

* పతన కిరణం, దర్పణానికి పతన బిందువు వద్ద గీసిన లంబం, పరావర్తన కిరణం అన్నీ ఒకే తలంలో ఉంటాయి. 

* ఈ పరావర్తన నియమాలు వక్రతలాలతోపాటు అన్ని రకాల పరావర్తన తలాలకు వర్తిస్తాయి. 

సమతల దర్పణ ప్రతిబింబ లక్షణాలు: 

* నిటారు ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

* మిథ్యా ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

* ప్రతిబింబ పరిమాణం వస్తువు పరిమాణానికి సమానం.

* వస్తువు, ప్రతిబింబ దూరం సమానం. 

* ప్రతిబింబం పార్శ్వ విలోమం చెందుతుంది.

గోళాకార దర్పణాలు (స్పిరికల్‌ మిర్రర్స్‌): గోళాకార దర్పణం పరావర్తన తలం గోళంలో ఒక భాగాన్ని సూచిస్తుంది. ఈ గోళానికి ఒక కేంద్రం ఉంటుంది. ఈ బిందువును గోళాకార దర్పణం వక్రతా కేంద్రం [C] అంటారు. ఈ వక్రతా కేంద్రం దాని పరావర్తన తలానికి బయట ఉంటుంది. అలాగే కుంభాకార దర్పణానికి వెనక వైపు, పుటాకార దర్పణానికి ముందువైపు ఉంటుంది. గోళాకార దర్పణ నాభ్యంతరం [F], వక్రతా వ్యాసార్ధం [R]. R = 2f గా చూపిస్తాం.

* గోళాకార దర్పణాలు 2 రకాలు అవి:

1) పుటాకార దర్పణం(Concave Mirror):

* గోళాకార దర్పణ పరావర్తన తలం లోపలికి లేదా వెలుపలికి వంగి ఉండవచ్చు.

* గోళాకార దర్పణ పరావర్తన తలం లోపలికి వంగి (అంటే గోళానికి కేంద్రం వైపు) ఉంటే, దాన్ని పుటాకార దర్పణం అంటారు.

పుటాకార దర్పణంలో ఏర్పడే ప్రతిబింబ లక్షణాలు: 

* వస్తువును అనంత దూరంలో ఉంచితే దాని ప్రతిబింబం నాభి [F] వద్ద ఏర్పడుతుంది. ఇది చిన్నదిగా, తలకిందులుగా, నిజ ప్రతిబింబంగా ఏర్పడుతుంది. 

* వస్తువును, వక్రతా కేంద్రానికి అవతల ఉంచినప్పుడు దాని ప్రతిబింబం F, C మధ్యలో చిన్నదిగా, నిజ, తలకిందులుగా ఏర్పడుతుంది. 

* వస్తువును వక్రతాకేంద్రం (C) వద్ద ఉంచినప్పుడు దాని ప్రతిబింబం వక్రతా కేంద్రం వద్దనే సమానమైన, తలకిందులుగా, నిజ ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

* వస్తువును నాభి (F) వక్రతాకేంద్రం(C)మధ్యలో ఉంచినప్పుడు దాని ప్రతిబింబం వక్రతాకేంద్రం  అవతల పెద్దదైన, తలకిందులుగా, నిజ ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

* వస్తువును ప్రధాన నాభి (F) వద్ద ఉంచినప్పుడు దాని ప్రతిబింబం అనంత దూరంలో ఏర్పడుతుంది. దీని ప్రతిబింబ లక్షణాలను గుర్తించడం సాధ్యం కాదు. 

* వస్తువును దర్పణ ధ్రువం (P), నాభి (F) మధ్యలో ఉంచినప్పుడు, దాని ప్రతిబింబం దర్పణం లోపల నిటారైన, పెద్దది, మిథ్యా ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

గమనిక:

1) పుటాకార దర్పణంలో వస్తువు కంటే పెద్దవి, చిన్నవి, సమానమైన ప్రతిబింబాలు కూడా ఏర్పడతాయి.

2) ఈ దర్పణంలో తలకిందులు, నిటారు, మిథ్యా, నిజ ప్రతిబింబాలు కూడా ఏర్పడతాయి. 

3) నిజ ప్రతిబింబాలను నేరుగా కంటితో చూడలేం, కానీ మిథ్యా ప్రతిబింబాలను చూడవచ్చు. 

పుటాకార దర్పణ ఉపయోగాలు: 

* దీన్ని సోలార్‌ కుక్కర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. 

* వాహనాల హెడ్‌లైట్స్‌లో వాడతారు. 

* దంత వైద్యులు, ENT డాక్టర్స్‌ ఉపయోగిస్తారు.

* షేవింగ్‌ మిర్రర్‌గా వినియోగిస్తారు. 

* కంటి వైద్యులు ఆప్తాల్మోస్కోప్‌లో వాడతారు.

2) కుంభాకార దర్పణం (Convex Mirror):

* గోళాకార దర్పణ పరావర్తనతలం వెలుపలికి వంగి ఉంటే, ఆ దర్పణాన్ని కుంభాకార దర్పణం అంటారు. 

కుంభాకార దర్పణంలో ఏర్పడే ప్రతిబింబ లక్షణాలు:

* వస్తువును అనంత దూరంలో ఉంచినప్పుడు దాని ప్రతిబింబం నాభి (F) వద్ద ఏర్పడుతుంది. ఇది చిన్నదిగా, నిటారుగా, మిథ్యా ప్రతిబింబంగా ఏర్పడుతుంది. 

* వస్తువును అనంత దూరం నుంచి దర్పణ ధ్రువం P కి మధ్యలో ఎక్కడ ఉంచినప్పటికీ దాని ప్రతిబింబం PF కి మధ్యలో చిన్నదైన మిథ్యా, నిటారైన ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది. 

గమనిక: కుంభాకార దర్పణంలో వస్తువు కంటే చిన్నదైన, నిటారైన, మిథ్యా ప్రతిబింబాలు   ఏర్పడతాయి. 

కుంభాకార దర్పణ ఉపయోగాలు: 

* దీన్ని వాహనాల రియర్‌వ్యూ మిర్రర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.

* రోడ్డు వక్రమార్గాల్లో వినియోగిస్తారు.                    

* వీధిలైట్లలో వాడతారు. 

* ఏటీఎమ్‌ మిషన్లలో కూడా ఉపయోగిస్తారు. 

గోళాకార దర్పణ పరావర్తనంలో సంజ్ఞా సంప్రదాయం

గోళాకార దర్పణంలో కాంతి పరావర్తనాన్ని వివరించేటప్పుడు సంప్రదాయంగా ఒక సంజ్ఞా సమితిని పాటిస్తారు. దానినే నూతన కార్టీజియన్‌ సంజ్ఞా సంప్రదాయం అంటారు. ఇందులో భాగంగా వస్తువును ఎల్లప్పుడూ దర్పణానికి ఎడమవైపున ఉంచాలి. ప్రధాన అక్షానికి సమాంతరంగా ఉన్న అన్ని దూరాలను దర్పణ ధ్రువం నుంచే కొలవాలి. మూలబిందువుకు కుడివైపు కొలిచిన దూరాలను ధనాత్మకంగా, ఎడమవైపు కొలిచిన దూరాలను రుణాత్మకంగా పరిగణించాలి. ప్రధాన అక్షానికి లంబంగా పై వైపుగా కొలిచే దూరాలను ధనాత్మకంగా, కింది వైపుగా కొలిచే దూరాలను రుణాత్మకంగా పరిగణించాలి.

ఆవర్ధనం (మాగ్నిఫికేషన్‌)                

ఆవర్ధనం అనేది గోళాకార దర్పణాల ద్వారా వచ్చే వస్తు పరిమాణం కంటే ప్రతిబింబ పరిమాణం ఎంత వృద్ధీకృతమైందో తెలియజేస్తుంది.

* ప్రతిబింబం ఎత్తు (h_i), వస్తువు ఎత్తు (h_o)ల నిష్పత్తిని ఆవర్థనం అంటారు. ఆవర్థనాన్ని 'm' అనే అక్షరంతో సూచిస్తారు.
  

నమూనా ప్రశ్నలు

1. కాంతి ఎల్లప్పుడు ఏ మార్గం ద్వారా ప్రయాణిస్తుంది?

1) సరళరేఖ మార్గం 2) వృత్తాకార మార్గం

3) పరావలయ మార్గం 4) వక్రమార్గం

2. ప్రకృతిలో ఉన్న వస్తువులన్నీ మనకు కనిపించడానికి కారణమైన కాంతి ధర్మం?

1) కాంతి రుజుమార్గం 2) కాంతి పరావర్తనం

3) కాంతి వక్రీభవనం   4) కాంతి విక్షేపణం

3. కాంతి ఏ వస్తువు మీద పడినప్పుడు నీడలు స్పష్టంగా ఏర్పడతాయి?

1) పారదర్శక    2) అపారదర్శక

3) పాక్షిక పారదర్శక  4) పైవన్నీ

4. సమతల దర్పణంలో ఏర్పడే ప్రతిబింబాన్ని గుర్తించండి.

1) నిటారు ప్రతిబింబం  2) తలకిందులు ప్రతిబింబం

3) నిజ ప్రతిబింబం  4) పెద్దదైన ప్రతిబింబం

5. పుటాకార దర్పణంలో ఏర్పడే ప్రతిబింబం?

1) నిజ ప్రతిబింబం    2) తలకిందులు ప్రతిబింబం

3) చిన్న ప్రతిబింబం   4) పైవన్నీ

6. కుంభాకార దర్పణంలో ఏర్పడే ప్రతిబింబం?

1) నిటారు ప్రతిబింబం    

2) చిన్న ప్రతిబింబం

3) మిథ్యా ప్రతిబింబం  

4) పైవన్నీ

సమాధానాలు: 
 

1-1; 2-2; 3-2; 4-1; 5-4; 6-4.

 

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం