ஒளியியல் கண் கருவிப் பொருள்
கண் என்பது மனிதர்களுக்கு இயல்பாகவே இருக்கும் ஒரு பார்வைக் கருவி. அது ஒரு இயற்பியல் கட்டுரையைப் படிக்கவோ 😀 அல்லது அழகான அல்லது வசீகரமான காதலனின் முகத்தைப் பார்க்கவோ 🙂 உங்களை அனுமதிக்கிறது. உங்கள் கண்கள் சரியாகச் செயல்படவில்லை என்றால் என்ன செய்வது? இந்தக் கேள்விக்கான பதில் உங்களுக்கு நிச்சயமாகத் தெரியும். எனவே, உங்களுக்கு இன்னும் ஆரோக்கியமான கண்கள் இருந்து, உங்களால் தெளிவாகப் பார்க்க முடிந்தால், அதற்காக நன்றியுடன் இருங்கள். ஒரு பார்வையற்றவரால் நிச்சயமாகப் பார்க்க முடியாது; இன்று நாம் வாழும் உலகின் நிலையை அவரால் கற்பனை செய்து பார்க்க மட்டுமே முடியும்.
ஆரோக்கியமான, சீராகச் செயல்படும் கண்களைப் பெற்றிருப்பது அனைவரின் கனவாகும். இருப்பினும், சில நேரங்களில் யதார்த்தம் எதிர்பார்ப்புகளைப் பூர்த்தி செய்வதில்லை. சிலருக்குக் கண் செயலிழப்பு ஏற்படுவது தவிர்க்க முடியாததாகிறது, இது அவர்களைத் தெளிவாகப் பார்க்க முடியாமல் தடுக்கிறது. அறிவியலில், குறிப்பாக இயற்பியலில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்கள், கண்ணாடிகள் மற்றும் காண்டாக்ட் லென்ஸ்கள் போன்ற பார்வைக்கு உதவும் கருவிகளை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்கியுள்ளன.
மனிதர்கள் பார்ப்பதற்கு ஏதுவாகக் கண் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை இந்தக் கட்டுரை ஆராய்கிறது. இந்தக் கட்டுரையில் கண் செயல்படும் விதம் குறித்த விளக்கம், ஒளியின் விலகல், குவியம் மற்றும் கண்ணால் பொருட்களின் பிம்பங்கள் உருவாதல் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய வடிவவியல் ஒளியியல் என்ற தலைப்புடன் தொடர்புடையது. கண் மற்றும் அது உண்மையில் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பது பற்றிய விரிவான விளக்கம் இந்தக் கட்டுரையின் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்டது. கண் செயலிழப்புகள், கண்ணாடிகள் மற்றும் தொடுவில்லைகள் செயல்படும் விதம் ஆகியவை அடுத்தடுத்த கட்டுரைகளில் விளக்கப்பட்டுள்ளன.
கண்ணின் பாகங்கள்
கருவிழியில் அல்லது கண் சவ்வு கருவிழி என்பது கண்ணின் முன்பகுதியை மூடியிருக்கும் ஒரு கடினமான, ஒளி ஊடுருவக்கூடிய சவ்வு ஆகும். கண்ணுக்குள் நுழையும் ஒளிக்கதிர்கள் கருவிழியால் அதிக அளவில் ஒளிவிலகல் அடைகின்றன.
மாணவர் அல்லது கண்விழிகள் கண்மணி என்பது மனிதக் கண்ணின் கருப்புப் பகுதியாகும். கண்மணி கருப்பு நிறத்தில் இருப்பதால், அது கிட்டத்தட்ட எல்லா ஒளியையும் உறிஞ்சிக்கொள்கிறது, ஆனால் ஒளியை ஏறக்குறைய பிரதிபலிப்பதில்லை. கண்மணி என்பது, ஒளி கண்ணுக்குள் செல்லும் திறப்பாகும். கண்மணி எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிக ஒளி கண்ணுக்குள் நுழையும்; இதற்கு நேர்மாறாக, கண்மணி எவ்வளவு சிறியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு குறைவான ஒளி கண்ணுக்குள் நுழையும்.
ஐரிஸ் அல்லது ஐரிஸ் கருவிழி, கண்மணியின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. கண்ணைச் சுற்றியுள்ள சூழல் மிகவும் பிரகாசமாக இருக்கும்போது, கருவிழி கண்மணியைச் சுருக்குகிறது; சூழல் மங்கலாக இருக்கும்போது, கருவிழி கண்மணியை விரிவடையச் செய்து, அதிக ஒளி கண்ணுக்குள் நுழைய அனுமதிக்கிறது. பகலிலும் இரவிலும் ஒரு பூனையின் கண்மணிகளில் உள்ள வித்தியாசத்தை நீங்கள் எப்போதாவது கவனித்திருந்தால், கருவிழியின் செயல்பாட்டை எளிதில் புரிந்துகொள்வீர்கள்.
சிலியரி தசை, கண் லென்ஸின் வளைவை மாற்றும் பணியைச் செய்கிறது. கண் லென்ஸின் வளைவில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், அதன் குவிய நீளத்தைப் பாதிக்கின்றன. கண் மிகத் தொலைவில் உள்ள ஒரு பொருளைக் கவனிக்கும்போது, சிலியரி தசை தளர்வடைவதால், லென்ஸின் வளைவு ஆரம் அதிகரித்து, அதன் குவிய நீளமும் அதிகரிக்கிறது. கண் அருகில் உள்ள ஒரு பொருளைக் கவனிக்கும்போது, சிலியரி தசை சுருங்குவதால், லென்ஸின் வளைவு ஆரம் குறைந்து, அதன் குவிய நீளமும் குறைகிறது. எனவே, மறைமுகமாக சிலியரி தசையின் பணியானது, கண் லென்ஸின் குவிய நீளத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதாகும். இதன் மூலம் கண், பொருளின் பிம்பத்தை நன்றாகக் குவியப்படுத்த முடிகிறது. கண் லென்ஸின் குவிய நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், கண் தகவமைப்பு (eye accommodation) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.
கண்ணின் லென்ஸ் ஒரு குவி லென்ஸ் ஆகும் , இது குவி லென்ஸ் அல்லது நேர் லென்ஸ் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது . கண்ணுக்குள் நுழையும் பெரும்பாலான ஒளி கருவிழியில் ஒளிவிலகல் அடைந்தாலும், லென்ஸும் ஒளிக்கதிர்களை ஒளிவிலகல் மற்றும் குவியச் செய்கிறது, இதன் மூலம் ஒரு பொருளின் பிம்பம் விழித்திரையில் துல்லியமாக உருவாகிறது. பொருட்களைத் தெளிவாகப் பார்க்க வேண்டுமானால், பிம்பம் விழித்திரையில் உருவாக வேண்டும். விழித்திரை ஒளி அலைகளை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றி, பின்னர் அவற்றை பார்வை நரம்பு வழியாக மூளைக்கு அனுப்புகிறது.
அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச தங்குமிடம்
கண் சரிசெய்தல் கண்ணால் பார்க்கப்படும் பொருளின் பிம்பம் விழித்திரையில் குவியும் வகையில், கண் வில்லையின் குவிய நீளத்தை (f) கண்ணின் தூரத்திற்கு ஏற்ப சரிசெய்வதே குவிய நீளம் ஆகும். கண் வில்லையின் குவிய நீளம் என்பது வில்லைக்கும் அதன் குவியப் புள்ளிக்கும் (F) இடையேயான தூரம் ஆகும். படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வில்லையின் வளைவில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் அதன் வளைவு ஆரத்தை மாற்றுவதால், வில்லையின் குவிய நீளமும் மாறுகிறது.
கண் ஒரு பொருளைப் பார்த்தால் தொலைதூரப் புள்ளிசிலியரி தசை தளர்வதால், கண்ணின் லென்ஸ் தட்டையாகிறது. இதன் விளைவாக, லென்ஸின் வளைவு ஆரமும் குவிய நீளமும் அதிகரிக்கின்றன. தொலைப்புள்ளி என்பது கண்ணால் குவியப்படுத்தக்கூடிய மிகத் தொலைவான தூரமாகும், இதில் கண்ணின் இயல்பான தொலைப்புள்ளி முடிவிலி ஆகும். ஒரு தொலைப்புள்ளியில் உள்ள பொருள்கள் மீதோ அல்லது முடிவிலியில் உள்ள பொருள்கள் மீதோ குவியப்படுத்துவதற்காக, கண் லென்ஸின் குவிய நீளத்தைச் சரிசெய்யும்போது, குறைந்தபட்ச தங்குமிடம்.
மறுபுறம், கண் ஒரு பொருளை மிக அருகில் நோக்கும்போது, சிலியரி தசை இறுக்கமடைந்து (சுருங்குவதால்) கண் லென்ஸ் மேலும் வளைகிறது. இதனால் லென்ஸின் வளைவு ஆரம் மற்றும் குவிய நீளம் அதிகரிக்கின்றன. கண்ணுக்கு மிக அருகில் உள்ள பொருளில், கண்ணால் இன்னும் குவியப்படுத்தக்கூடிய தூரம் இவ்வாறு அழைக்கப்படுகிறது. அருகிலுள்ள புள்ளிசராசரி மனிதனின் அண்மைப்புள்ளி 25 செ.மீ. ஆகும். கண் அருகிலுள்ள (25 செ.மீ) ஒரு பொருளின் மீது குவியும்போது, கண் அதிகபட்சமாக சரிசெய்துகொள்கிறது.
ஒரு பொருளின் நிழல் உருவாதல்
மிகத் தொலைவில் உள்ள பொருளின் தூரம்
பொருளின் தூரம் முடிவிலியாக இருந்தால், கண் வில்லை தட்டையாகி, அதன் குவிய நீளம் அதிகரிக்கிறது. இங்கு குவிய நீளம் (f) என்பது பிம்பத் தூரத்திற்கு (s') சமமாக இருக்க வேண்டும். பிம்பத் தூரம் என்பது வில்லைக்கும், கண்ணின் ஒளிவிலகல் அடைந்த ஒளிக்கதிர்கள் சந்திக்கும் புள்ளிக்கும் இடையிலான தூரமாகும். ஒளிக்கதிர்கள் சந்திக்கும் புள்ளி விழித்திரையுடன் பொருந்துகிறது. எனவே, கண் ஒரு பொருளை முடிவிலி தூரத்தில் நோக்கும்போது, வில்லையின் குவிய நீளம் (f) கண் வில்லைக்கும் விழித்திரைக்கும் இடையிலான தூரத்திற்குச் சமமாகும் வரை கண் வில்லையின் வளைவு தட்டையாகிறது என்று முடிவு செய்யலாம். ஒளிக்கதிர்கள் விழித்திரையில் சந்திக்க வேண்டும், அப்போதுதான் விழித்திரையில் உள்ள நரம்பு செல்களால் ஒளியானது மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றப்பட்டு, பின்னர் பார்வை நரம்பு மூலம் மூளைக்கு அனுப்பப்படுகிறது.
பொருளின் தூரம் (s) மிகத் தொலைவில் இருக்கும்போது அல்லது பொருள் முடிவிலாத் தொலைவில் இருப்பதாகக் கருதப்படும்போது, வில்லையின் குவிய நீளம் (f) பிம்பத் தூரத்திற்கு (s') சமமாக இருக்க வேண்டும் என்பதற்கான கணித நிரூபணம் பின்வருமாறு. குவிய நீளம் (f), பொருளின் தூரம் (s) மற்றும் பிம்பத் தூரம் (s') ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.
1/f = 1/s + 1/s' —– சமன்பாடு 1
கண்ணருகு வில்லை ஒரு குவி வில்லை என்பதால், குவிய நீளம் (f) நேர்மறையாகும். பொருள் தூரம் (s) முடிவிலி ஆகும், எனவே சமன்பாடு 1-இல் உள்ள பொருள் தூரத்தை (s) முடிவிலி குறியீட்டால் மாற்றவும்.
1/f = 1/~ + 1/s'
1/f = 0 + 1/s'
1/f = 1/s'
s' = f —– சமன்பாடு 2
ஒரு குவி லென்ஸில் அல்லது குவி லென்ஸில், பொருள் தூரம் முடிவிலியாக இருந்தால், குவிய நீளம் (f) பிம்பத் தூரத்திற்கு (s') சமமாக இருக்கும் என்பதை சமன்பாடு 2 காட்டுகிறது.
மிக அருகிலுள்ள பொருள் தூரம்
பொருள் கண்ணுக்கு அருகில் இருந்தால் என்ன செய்வது? ஒரு குழி லென்ஸால் மாய மற்றும் மெய் பிம்பங்கள் இரண்டையும் உருவாக்க முடியும். பொருளின் தூரம் (s) லென்ஸின் குவிய நீளத்தை (f) விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ஒரு குவி லென்ஸால் மெய் பிம்பம் உருவாக்கப்படுகிறது. இது தலைப்பில் விவாதிக்கப்பட்டுள்ளது. குவி லென்ஸ் படம்.
ஒரு சாதாரணக் கண்ணால் சரியாகக் குவியப்படுத்தக்கூடிய மிக அருகிலுள்ள பொருள் 25 செ.மீ. என்று முன்னர் விளக்கப்பட்டது. எனவே, குவியத் நீளம் 25 செ.மீ.க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். அது 25 செ.மீ. ஆகவும் இருக்க முடியாது, ஏனெனில் அப்படி இருந்தால், பிம்பம் முடிவிலியில் இருக்கும்; கண்மணியின் சிறிய அளவைக் கருத்தில் கொண்டால் இது ஏற்புடையதல்ல.
கண் லென்ஸ் அமைப்பின் குவிய நீளத்தை (f) மதிப்பிடுவதற்கான கணக்கீடு:
1/f = 1/s + 1/s' —– சமன்பாடு 1
ஒரு சாதாரண கண்ணின் அண்மைப் புள்ளி 25 செ.மீ. ஆகும், எனவே அண்மைப் பொருள் தூரம் (s) 25 செ.மீ. ஆகும். விழி வெண்படலத்திற்கும் கண்ணுக்கும் இடையேயான தூரம் சுமார் 2,5 செ.மீ. ஆகும். ஒளிக்கதிர் விழித்திரையில் படும்போது பிம்பம் தெளிவாகத் தெரிகிறது, எனவே விழி வெண்படலத்திற்கும் லென்ஸுக்கும் இடையேயான தூரம் பிம்பத் தூரமாக (s') கருதப்படுகிறது.
1/f = 1/s + 1/s'
1/f = 1/25 + 1/2,5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2,27 செ.மீ.
பிம்பத் தொலைவு (s') மற்றும் குவியத் தொலைவு (f) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வேறுபாடு 2,5 செ.மீ – 2,27 செ.மீ = 0,23 செ.மீ ஆகும். மேற்கண்ட கணக்கீட்டு முடிவுகளின் அடிப்படையில், குவியத் தொலைவு (f) பிம்பத் தொலைவை (s') விடச் சிறியது என்று முடிவு செய்யலாம். கண்ணின் குவியப் புள்ளி, பிம்பப் புள்ளி அல்லது விழித்திரையின் இடதுபுறத்தில் 0,23 செ.மீ தொலைவில் உள்ளது.
கண்ணின் லென்ஸ் குவி லென்ஸ் என்பதால், விழித்திரையில் உருவாகும் பிம்பம் உண்மையானதாக இருந்தாலும், அது தலைகீழாக இருக்கிறது. விழித்திரையில் பிம்பம் தலைகீழாக இருந்தாலும், மூளையின் நரம்புகள் அதை நேராக்குகின்றன. இதை எப்படி விளக்க முடியும்? 🙂
பார்வைக் கருவிகள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்
1. EBTANAS-SMP-01-15
கிட்டப்பார்வைக் குறைபாடுகளில் பிம்ப உருவாக்கம் பற்றிய விளக்கம்...
கலந்துரையாடல்
கிட்டப்பார்வை அல்லது மயோபியா என்பது கண்ணில் ஏற்படும் ஒரு பார்வைக் குறைபாடு ஆகும், இதில் கண்ணால் தொலைவில் உள்ள பொருட்களைத் தெளிவாகப் பார்க்க முடியாது.
கிட்டப்பார்வைக்குக் காரணம், அதிக வளைவுள்ள கருவிழி-வில்லை அமைப்பு (கண்ணின் கிடைமட்டப் பகுதி மிகவும் நீளமாக இருப்பது) ஆகும். இதனால், கருவிழி-வில்லை அமைப்பின் குவிய நீளம் குறைந்து, தொலைதூரப் புள்ளிகளிலிருந்து வரும் ஒளிக்கதிர்கள் விழித்திரைக்கு முன்பாகக் குவியத் தொடங்குகின்றன. எண்ணற்ற ஒளிக்கதிர்கள் விழித்திரையில் குவியாததால், விழித்திரையில் உள்ள நரம்பு செல்களால் அந்த ஒளி அலைகளை மூளைக்கு அனுப்புவதற்கான மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்ற முடிவதில்லை.
சரியான விடை B ஆகும்.
2. EBTANAS-SMP-02-15
கிட்டப்பார்வை உள்ளவர்களுக்கு நிழல்கள் உருவாகும் விதம் சரியான படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது...
கலந்துரையாடல்
கிட்டப்பார்வை அல்லது மயோபியா என்பது கண்ணில் ஏற்படும் ஒரு பார்வைக் குறைபாடு ஆகும், இதில் கண்ணால் தொலைவில் உள்ள பொருட்களைத் தெளிவாகப் பார்க்க முடியாது.
கிட்டப்பார்வைக்குக் காரணம், அதிக வளைவுள்ள கருவிழி-வில்லை அமைப்பு (கண்ணின் கிடைமட்டப் பகுதி மிகவும் நீளமாக இருப்பது) ஆகும். இதனால், கருவிழி-வில்லை அமைப்பின் குவிய நீளம் குறைந்து, தொலைதூரப் புள்ளிகளிலிருந்து வரும் ஒளிக்கதிர்கள் விழித்திரைக்கு முன்பாகக் குவியத் தொடங்குகின்றன. எண்ணற்ற ஒளிக்கதிர்கள் விழித்திரையில் குவியாததால், விழித்திரையில் உள்ள நரம்பு செல்களால் அந்த ஒளி அலைகளை மூளைக்கு அனுப்புவதற்கான மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்ற முடிவதில்லை.
சரியான விடை C ஆகும்.
