புலப்படும் ஒளி கலந்துரையாடல் குறித்த மாதிரி கேள்விகள்

புலப்படும் ஒளி கலந்துரையாடல் குறித்த மாதிரி கேள்விகள்

பெண்டாஹுலுவான்

கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளி என்பது மின்காந்த நிறமாலையின் ஒரு பகுதியாகும், இது மனிதக் கண்ணால் பார்க்கக்கூடியது. கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியின் அலைநீள வரம்பு தோராயமாக 380 முதல் 740 நானோமீட்டர்கள் ஆகும். இந்த ஒளியானது, ஒளிவிலகல் அல்லது விளிம்பு விளைவு மூலம் பிரிக்கக்கூடிய பல்வேறு வண்ணங்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நிகழ்வு இயற்பியலில், குறிப்பாக ஒளியியல் அத்தியாயத்தில், அடிக்கடி ஆய்வு செய்யப்படுகிறது.

ஒளி என்பது அன்றாட வாழ்க்கைக்கு இன்றியமையாத ஒரு ஆற்றல் வடிவமாகும், மேலும் இது பல்வேறு இயற்பியல் கணக்குகளில் ஒரு முக்கியத் தலைப்பாகவும் விளங்குகிறது. இந்தக் கட்டுரையில், கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளி தொடர்பான பல எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளையும் அவற்றை எவ்வாறு தீர்ப்பது என்பதையும் பற்றிப் பார்ப்போம்.

மாதிரி கேள்விகள் மற்றும் கலந்துரையாடல்

கேள்வி 1: வெள்ளை ஒளி நிறமாலை

வெள்ளை ஒளிக்கற்றையை அதன் கூறு வண்ணங்களாகப் பிரிக்க ஒரு கண்ணாடி முப்பட்டகம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. முப்பட்டகத்தின் வழியே வெள்ளை ஒளி விலகல் அடைவதால் உருவாகும் வண்ண நிறமாலையை, குறுகிய அலைநீளத்திலிருந்து நீண்ட அலைநீளம் வரை பட்டியலிடுக.

கலந்துரையாடல்:

வெள்ளை ஒளி, வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்ட பல்வேறு வண்ணங்களால் ஆனது. வெள்ளை ஒளியை ஒரு முப்பட்டகத்தின் வழியே செலுத்தும்போது, ​​ஒவ்வொரு வண்ணக் கூறுகளும் அதன் அலைநீளத்தைப் பொறுத்து வெவ்வேறு கோணத்தில் வளைகின்றன. மிகக் குறைந்த அலைநீளத்திலிருந்து மிக நீண்ட அலைநீளம் வரையிலான வண்ணங்களின் வரிசை:

1. ஊதா
2. நீலம்
3. பச்சை
4. மஞ்சள்
5. ஆரஞ்சு
6. சிவப்பு

ஊதா நிறம் மிகக் குறைந்த அலைநீளத்தைக் (~380 nm) கொண்டிருப்பதால், அது அதிகபட்சமாக விலகல் அடைகிறது; அதே சமயம், சிவப்பு நிறம் மிக நீண்ட அலைநீளத்தைக் (~700 nm) கொண்டிருப்பதால், அது மிகக் குறைவாக விலகல் அடைகிறது.

கேள்வி 2: ஒளிவிலகல் குறியீடு

600 nm அலைநீளம் கொண்ட ஒற்றை நிற ஒளி ஒன்று, \(n\) ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட நீர் ஊடகத்தில் உள்ளது. அந்த ஒளி, 1,5 ஒளிவிலகல் குறியீடு கொண்ட கண்ணாடி எனப்படும் இரண்டாவது ஊடகத்தினுள் நுழைகிறது. நீரில் படுகோணம் 30 டிகிரி எனில், ஒளிவிலகல் கோணத்தைக் கணக்கிடுக. நீரின் ஒளிவிலகல் குறியீடு 1,33 ஆகும்.

கலந்துரையாடல்:

ஸ்னெல் விதியைப் பயன்படுத்தவும், அது பின்வருமாறு கூறுகிறது:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]

கொடுக்கப்பட்டது:
– நீரின் ஒளிவிலகல் குறியீடு, \( n_1 = 1,33 \)
– கண்ணாடியின் ஒளிவிலகல் குறியீடு, \( n_2 = 1,5 \)
– நீரில் படுகோணம், \( \theta_1 = 30^\circ \)

ஆகவே:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]

\(\sin 30^\circ = 0,5\) என்பதால், சமன்பாட்டில் பிரதியிடவும்:
\[ 1,33 \times 0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]

ஒளிவிலகல் கோணம் \( \theta_2 \) ஐக் காண்க:
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \approx 26,4^\circ \]

எனவே, கண்ணாடியில் ஒளிவிலகல் கோணம் \( ​​\theta_2 \) சுமார் 26,4 பாகைகள் ஆகும்.

கேள்வி 3: ஒளி குறுக்கீடு

d = 0,1 மிமீ தொலைவில் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு குறுகிய இணையான பிளவுகள், λ = 500 நானோமீட்டர் அலைநீளம் கொண்ட ஒற்றை நிற ஒளிக்கற்றையால் ஒளியூட்டப்படுகின்றன. அந்த ஒளிக்கற்றை, பிளவுகளிலிருந்து 2 மீட்டர் தொலைவில் உள்ள ஒரு திரையில் குறுக்கீட்டு வடிவத்தை உருவாக்குகிறது. திரையில் உள்ள அடுத்தடுத்த இரண்டு பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இடையிலான தூரத்தைக் கணக்கிடுங்கள்.

கலந்துரையாடல்:

இரு பிளவு குறுக்கீட்டு வடிவத்தில் அடுத்தடுத்து வரும் இரண்டு பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இடையேயான தூரத்திற்கான சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும்:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]

கொடுக்கப்பட்டது:
– ஒளியின் அலைநீளம், \( \lambda = 500 \times 10^{-9} \) மீட்டர்கள்
– பிளவிலிருந்து திரை வரையிலான தூரம், \( L = 2 \) மீட்டர்
– இரு பிளவுகளுக்கு இடையேயான தூரம், \( d = 0,1 \times 10^{-3} \) மீட்டர்கள்

இந்த மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{ m} \times 2 \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]

எனவே, திரையில் அடுத்தடுத்து வரும் இரண்டு பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இடையேயான தூரம் 0,01 மீட்டர் அல்லது 1 செ.மீ. ஆகும்.

கேள்வி 4: ஒளியின் விளிம்பு விளைவு

\( \lambda = 600 \) nm அலைநீளம் கொண்ட ஒளி, \(a = 0,02\) mm அகலம் கொண்ட ஒற்றைப் பிளவு வழியாகச் செல்கிறது. இதன் விளைவாக ஏற்படும் விளிம்பு விளைவுப் பாங்கு, பிளவிலிருந்து 3 மீட்டர் தொலைவில் உள்ள ஒரு திரையில் பதிவாகிறது. விளிம்பு விளைவுப் பாங்கின் மையத்திலிருந்து முதல் கருப்புப் பட்டையின் அகலத்தைக் கணக்கிடுங்கள்.

கலந்துரையாடல்:

முதல் கருப்புப் பட்டையின் அகலத்திற்கான சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும் (ஒற்றைப் பிளவு விளிம்பு விளைவு அமைப்பு):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]

முதல் இருண்ட பட்டைக்கு, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \times 600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]

மதிப்புகளின் பதிலீடு:
\[ y = \frac{600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 90000 \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ மீ} \]

எனவே, விளிம்பு விளைவு வடிவத்தின் மையத்திலிருந்து முதல் கருப்புப் பட்டையின் அகலம் 0,09 மீட்டர் அல்லது 9 செ.மீ. ஆகும்.

முடிவுரை

கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளி என்பது மின்காந்த நிறமாலையில் மனிதக் கண்ணால் காணக்கூடிய ஒரு பகுதியாகும். மேலும் இது ஒளிவிலகல், குறுக்கீடு மற்றும் விளிம்பு விளைவு போன்ற ஒளியியல் நிகழ்வுகளுக்கு இன்றியமையாதது. அடிப்படைக் கருத்துக்களைப் புரிந்துகொள்வதும், இந்த நிகழ்வுகள் தொடர்பான சிக்கல்களைத் தீர்க்கும் திறன் கொண்டிருப்பதும் மாணவர்களுக்கும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கும் மிகவும் அவசியமாகும். இந்தக் கட்டுரையில், கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளி ஒரு ஊடகத்துடன் எவ்வாறு வினைபுரிந்து பல்வேறு ஒளியியல் நிகழ்வுகளை உருவாக்குகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள உதவும் வகையில், விளக்கங்களுடன் கூடிய பல எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களை நாங்கள் மதிப்பாய்வு செய்துள்ளோம். சிறந்த புரிதலுடன், அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் கண்ணுக்குப் புலப்படும் ஒளியின் மேலும் பல பயன்பாடுகளை நாம் ஆராயலாம்.