ஒளி அலைகள் குறித்த எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்

ஒளி அலைகள் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்: கருத்தையும் அதன் பயன்பாடுகளையும் புரிந்துகொள்ளுதல்

ஒளி அலைகள் என்பவை அன்றாட வாழ்விலும் பல்வேறு அறிவியல் பயன்பாடுகளிலும் முக்கியப் பங்கு வகிக்கும் ஒரு இயற்பியல் நிகழ்வாகும். ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு முதல் லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி வரை, ஒளி அலைகளைப் புரிந்துகொள்வது இன்றியமையாதது. இந்தக் கட்டுரை, ஒளி அலைகளின் அடிப்படைக் கருத்தைப் பற்றி விவாதிப்பதோடு, இத்தலைப்பை மேலும் புரிந்துகொள்வதற்காக எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களையும் வழங்கும்.

ஒளி அலைகளின் அடிப்படைக் கருத்து

ஒளி அலைகள் என்பவை ஒரு ஊடகம் தேவையின்றி பரவக்கூடிய ஒரு வகை மின்காந்த அலைகளாகும். பரவுவதற்கு காற்று தேவைப்படும் ஒலி அலைகளைப் போலல்லாமல், ஒளி அலைகளால் வெற்றிடத்தின் வழியாகப் பயணிக்க முடியும். வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் நிலையானது; இது வினாடிக்கு சுமார் 299.792.458 மீட்டர் அல்லது வினாடிக்கு சுமார் 300.000 கிலோமீட்டர் ஆகும்.

ஒளி அலைகள் பிரதிபலிப்பு, ஒளிவிலகல், விளிம்பு விளைவு மற்றும் குறுக்கீடு உள்ளிட்ட தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.

1. பிரதிபலிப்பு: ஒளி ஒரு பரப்பின் மீது பட்டுத் திரும்பிப் பிரதிபலிக்கும்போது ஏற்படுவது.
2. ஒளிவிலகல்: இரு வேறுபட்ட ஊடகங்களின் எல்லை வழியே ஒளி செல்லும்போது, ​​அதன் திசையில் ஏற்படும் மாற்றம்.
3. விளிம்பு விளைவு: அலைகள் ஒரு குறுகிய இடைவெளி வழியாகச் செல்லும்போது பரவுதல்.
4. குறுக்கீடு: ஆக்கபூர்வமான அல்லது அழிவுபூர்வமான வடிவங்களை உருவாக்கக்கூடிய இரண்டு ஒளி அலைகளின் சேர்க்கை.

ஒளி அலைகள் பற்றிய விவாதம்

இந்தக் கருத்துகளைப் பயன்படுத்துவதற்கு, சில எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களைப் பார்ப்போம்:

கேள்வி 1: ஒளியின் பிரதிபலிப்பு

கேள்வி: ஒரு ஒளிக்கற்றை, 30 டிகிரி படுகோணத்தில் ஒரு தட்டையான கண்ணாடியின் மீது படுகிறது. அந்த ஒளியின் எதிரொளிப்புக் கோணம் என்ன?

விவாதம்: எதிரொளிப்பு விதியின்படி, படுகோணம் எதிரொளிப்புக் கோணத்திற்குச் சமம். எனவே, படுகோணம் 30 டிகிரி எனில், எதிரொளிப்புக் கோணமும் 30 டிகிரியாக இருக்கும்.

விடை: பிரதிபலிப்புக் கோணம் = 30 டிகிரி.

கேள்வி 2: ஒளியின் விலகல்

கேள்வி: ஒரு ஒளி, காற்றிலிருந்து (ஒளிவிலகல் குறியீடு n1 = 1) தண்ணீருக்குள் (ஒளிவிலகல் குறியீடு n2 = 1,33) 45 டிகிரி படுகோணத்தில் செல்கிறது. ஒளிவிலகல் கோணம் என்ன?

கலந்துரையாடல்: பின்வரும் சூத்திரத்தால் கூறப்படும் ஸ்னெல் விதியைப் பயன்படுத்தவும்:

n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)

n1 = 1, θ1 = 45 பாகைகள், n2 = 1,33 எனில்:

sin(θ2) = (n1 sin(θ1)) / n2
= sin(45°) / 1,33
= 0,707/1,33
≈ 0,531

θ2-ஐக் கண்டறிய, நேர்மாறு சைனைப் பயன்படுத்துகிறோம்:

θ2 = arcsin(0,531) ≈ 32,1 பாகைகள்.

விடை: ஒளிவிலகல் கோணம் ≈ 32,1 பாகைகள்.

கேள்வி 3: ஒளி குறுக்கீடு

கேள்வி: யங்கின் இரட்டைப் பிளவு சோதனையில், 600 நானோமீட்டர் அலைநீளம் கொண்ட இரண்டு ஒத்திசைவான கதிர்கள் ஒரு திரையில் குறுக்கீட்டு வடிவத்தை உருவாக்குகின்றன. இரண்டு பிளவுகளுக்கு இடையேயான தூரம் 0,1 மிமீ மற்றும் திரைக்கான தூரம் 2 மீட்டர் எனில், அடுத்தடுத்த இரண்டு பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இடையேயான தூரத்தைக் கண்டறியவும்.

கலந்துரையாடல்: ஒரு குறுக்கீட்டு வடிவத்தில் உள்ள இரண்டு பிரகாசமான கதிர்களுக்கு (விளிம்புகளுக்கு) இடையேயான தூரம் பின்வரும் சமன்பாட்டால் கொடுக்கப்படுகிறது:

Δy = (λ L) / d

இதில் λ என்பது அலைநீளம் (600 nm = 600 x 10^-9 மீ), L என்பது திரைக்கான தூரம் (2 மீ), மற்றும் d என்பது பிளவுகளுக்கு இடையேயான தூரம் (0,1 மிமீ = 0,1 x 10^-3 மீ) ஆகும்.

Δy = (600 x 10^-9 மீ 2 மீ) / (0,1 x 10^-3 மீ)
= (1200 x 10^-9 மீ) / (0,1 x 10^-3 மீ)
= 0,012 மீ
= 12 மிமீ.

விடை: இரண்டு பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இடையேயான தூரம் ≈ 12 மிமீ ஆகும்.

கேள்வி 4: ஒளியின் விளிம்பு விளைவு

கேள்வி: 500 nm அலைநீளம் கொண்ட ஒரு ஒளி, 0,02 mm அகலம் கொண்ட ஒரு குறுகிய பிளவு வழியாகச் செல்கிறது. முதல் வரிசைக்கான விளிம்பு விளைவுக் கோணத்தைக் கண்டறியவும்!

கலந்துரையாடல்: ஒற்றைப் பிளவிற்கு, m வரிசைக்கான விளிம்பு விளைவுக் கோணம் பின்வரும் சமன்பாட்டால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

a sin(θ) = m λ

முதல் வரிசைக்கு (m=1), நாம் பிரதியிடுகிறோம்:

0,02 x 10^-3 மீ பாவம்(θ) = 1 500 x 10^-9 மீ

பாவம்(θ) = (500 x 10^-9 மீ) / (0,02 x 10^-3 மீ)
= 0,025

θ = arcsin(0,025) ≈ 1,43 பாகைகள்.

விடை: முதல் வரிசை விளிம்பு விலகல் கோணம் ≈ 1,43 பாகைகள்.

முடிவுரை

ஒளி அலைகளின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொண்டு, அவற்றைச் சிக்கல்களுக்குப் பயன்படுத்துவது, இந்த நிகழ்வைப் பற்றிய நமது அறிவை ஆழப்படுத்த உதவும். ஒளி அலைகள் பல இயற்கை நிகழ்வுகளுக்கு அடிப்படையாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், ஃபைபர்-ஆப்டிக் தகவல்தொடர்பு மற்றும் லேசர்கள் போன்ற நவீன தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சிக்கும் அடித்தளமாக உள்ளன. மேலே உள்ளதைப் போன்ற சிக்கல்களைத் தீர்த்துப் பயிற்சி செய்வதன் மூலம், வாசகர்கள் ஒளி அலைகள் என்ற கருத்தை நன்கு புரிந்துகொண்டு, நிஜ உலகச் சூழ்நிலைகளில் அதைப் பயன்படுத்துவார்கள் என்று நம்பப்படுகிறது.

ஒளியின் அலைத் தன்மையைப் புரிந்துகொள்வது இயற்பியல் மாணவர்களுக்கு மட்டுமல்லாமல், தொழில்நுட்பம் மற்றும் தொழில்துறையில் ஒளியைப் பயன்படுத்த விரும்பும் விஞ்ஞானிகளுக்கும் பொறியாளர்களுக்கும் முக்கியமானது. இந்த விஷயத்தை நாம் எவ்வளவு அதிகமாகப் புரிந்துகொண்டு அதில் தேர்ச்சி பெறுகிறோமோ, அந்த அளவிற்கு அன்றாட வாழ்க்கைக்கும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்திற்கும் பயனளிக்கும் புதுமையான தீர்வுகளை நம்மால் சிறப்பாக உருவாக்க முடியும்.