ஒளி குறுக்கீட்டு சூத்திரம்

ஒளி குறுக்கீட்டு சூத்திரம்

ஒளி குறுக்கீடு என்பது இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஒளி அலைகள் சந்தித்து ஒன்றோடொன்று இடைவினை புரியும்போது ஏற்படும் ஒரு நிகழ்வாகும். இது, ஒன்றையொன்று வலுப்படுத்தவோ அல்லது வலுவிழக்கச் செய்யவோ கூடிய ஒளிச்செறிவுப் பரவல்களின் ஒரு வடிவத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த நிகழ்வை இரட்டைப் பிளவுச் சோதனை, மென்படலச் சோதனை மற்றும் மைக்கேல்சன் குறுக்கீட்டுச் சோதனை போன்ற பல்வேறு சூழ்நிலைகளில் காணமுடியும். இந்தக் கட்டுரை, ஒளி குறுக்கீட்டின் அடிப்படைக் கோட்பாடு, குறுக்கீடு தொடர்பான சூத்திரங்கள் மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் உள்ள பல நடைமுறைப் பயன்பாடுகள் குறித்து விவாதிக்கும்.

ஒளி குறுக்கீட்டின் அடிப்படைக் கோட்பாடு

இரண்டு ஒத்திசைவான ஒளி அலைகள் சந்திக்கும்போது ஒளி குறுக்கீடு ஏற்படுகிறது. ஒளி அலைகள் ஒரு நிலையான கட்ட வேறுபாட்டையும் ஒரே அலைநீளத்தையும் கொண்டிருந்தால், அவை ஒத்திசைவானவை என்று கூறப்படுகின்றன. இரண்டு அலைகள் சந்திக்கும்போது, ​​ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் உள்ள மொத்த வீச்சானது, அந்த இரண்டு அலைகளின் வீச்சுகளின் திசையன் கூட்டுத்தொகையாக இருக்கும். குறுக்கீட்டில் இரண்டு முக்கிய வகைகள் உள்ளன:

1. ஆக்கக் குறுக்கீடு: ஒரு அலையின் உச்சம் மற்றொரு அலையின் உச்சத்தைச் சந்திக்கும்போது, ​​அவற்றின் மொத்த வீச்சு பெரிதாகிறது. ஆக்கக் குறுக்கீடு, குறுக்கீட்டு வடிவத்தில் பிரகாசமான பகுதிகளை உருவாக்குகிறது.
2. அழிவு குறுக்கீடு: ஒரு அலையின் முகடு மற்றொரு அலையின் பள்ளத்தைச் சந்திக்கும்போது இது நிகழ்கிறது, இதன் விளைவாக மொத்த வீச்சு சிறியதாகவோ அல்லது பூஜ்ஜியமாகவோ ஆகிறது. அழிவு குறுக்கீடு, குறுக்கீட்டு வடிவத்தில் கருமையான பகுதிகளை உருவாக்குகிறது.

இரட்டைப் பிளவு குறுக்கீட்டு சூத்திரம்

ஒளி குறுக்கீட்டை நிரூபிக்கும் செவ்வியல் சோதனைகளில் ஒன்று, 19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் தாமஸ் யங் நடத்திய இரட்டைப் பிளவு சோதனையாகும். இந்தச் சோதனையில், அருகருகே உள்ள இரண்டு குறுகிய பிளவுகள் வழியாக ஒளி செலுத்தப்படும்போது, ​​அந்தப் பிளவுகளுக்குப் பின்னால் உள்ள ஒரு திரையில் குறுக்கீட்டு வடிவம் உருவாகிறது. குறுக்கீட்டு வடிவத்தில் உள்ள ஒளி மற்றும் இருள் பட்டைகளின் நிலைகளைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படும் சூத்திரம்:

\[ d \sin \theta = n \lambda \] (பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு)

\[ d \sin \theta = (n + \frac{1}{2}) \lambda \] (இருண்ட பட்டைகளுக்கு)

எங்கே:
– d என்பது இரு இடைவெளிகளுக்கு இடையேயான தூரம்.
– θ என்பது பிளவிலிருந்து திரையில் உள்ள புள்ளிக்கு வரையப்படும் கோட்டினால் உருவாகும் கோணம்.
– n என்பது ஒளி அல்லது இருண்ட பட்டைகளின் வரிசை (n = 0, 1, 2, …).
– λ என்பது பயன்படுத்தப்படும் ஒளியின் அலைநீளம்.

மெல்லிய அடுக்குகளில் குறுக்கீட்டு சூத்திரம்

தண்ணீரின் மீதான எண்ணெய் படலங்கள் அல்லது சோப்புப் படலங்கள் போன்ற மெல்லிய படலங்களிலும் குறுக்கீடு ஏற்படலாம். இந்த நேர்வுகளில், படலத்தின் முன் மற்றும் பின் பரப்புகளில் இருந்து ஒளி பிரதிபலிப்பதால் குறுக்கீடு ஏற்படுகிறது. படலத்தின் தடிமன் மற்றும் பொருளின் ஒளிவிலகல் குறியீடு ஆகியவை ஆக்கபூர்வ மற்றும் அழிவுபூர்வ குறுக்கீட்டிற்கான நிலைமைகளைத் தீர்மானிக்கின்றன. மெல்லிய படலங்களில் குறுக்கீட்டிற்கான பொதுவான சூத்திரம்:

\[ 2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \] (ஆக்கப்பூர்வமான குறுக்கீட்டிற்கு)

\[ 2t = m \frac{\lambda}{n} \] (அழிவு குறுக்கீட்டிற்கு)

எங்கே:
t என்பது படலத்தின் தடிமன்.
– m என்பது (0, 1, 2, …) என்ற ஒரு முழு எண்.
– λ என்பது ஒளியின் அலைநீளம்.
– n என்பது மெல்லிய படலத்தின் ஒளிவிலகல் குறியீடு ஆகும்.

மைக்கேல்சன் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்

மைக்கேல்சன் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் என்பது குறுக்கீட்டுத் தத்துவத்தைப் பயன்படுத்தி ஒளியின் அலைநீளங்கள், ஒளிவிலகல் குறியீட்டு மாற்றங்கள் அல்லது ஒளியியல் நீளங்களை மிகத் துல்லியமாக அளவிடும் ஒரு கருவியாகும். இந்த இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் ஒரு ஒளி மூலம், ஒரு பகுதி ஒளிபுகும் கண்ணாடி (கதிர் பிரிப்பான்) மற்றும் இரண்டு பிரதிபலிக்கும் கண்ணாடிகளைக் கொண்டுள்ளது. ஒளி மூலத்திலிருந்து வரும் ஒளி, கதிர் பிரிப்பானால் இரண்டு கற்றைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டு, இரண்டு கண்ணாடிகளால் பிரதிபலிக்கப்பட்டு, பின்னர் கதிர் பிரிப்பானால் மீண்டும் ஒன்றிணைக்கப்பட்டு ஒரு குறுக்கீட்டு வடிவத்தை உருவாக்குகிறது.

மைக்கேல்சன் இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் பயன்படுத்தப்படும் அடிப்படை சூத்திரம்:

\[ \Delta L = m \lambda \]

எங்கே:
– ΔL என்பது இரண்டு ஒளிக்கற்றைகளுக்கு இடையேயான ஒளியியல் பாதை நீள வேறுபாடு ஆகும்.
– m என்பது கவனிக்கப்பட்ட குறுக்கீட்டுப் பட்டைகளின் எண்ணிக்கை.
– λ என்பது ஒளியின் அலைநீளம்.

ஒளி குறுக்கீட்டு பயன்பாடுகள்

ஒளி குறுக்கீடு அன்றாட வாழ்விலும் நவீன தொழில்நுட்பத்திலும் பல்வேறு நடைமுறைப் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. துல்லிய ஒளியியல்: ஒளியின் அலைநீளம், கட்ட மாற்றம் மற்றும் மெல்லிய படலங்களின் தடிமன் ஆகியவற்றை அளப்பதற்கு, மைக்கேல்சன் குறுக்கீட்டுமானி போன்ற உயர்-துல்லிய அளவீட்டுக் கருவிகளில் குறுக்கீடு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2. ஒளி எதிரொளிப்புத் தடுப்புப் பூச்சுகள்: கேமரா லென்ஸ்கள் மற்றும் மூக்குக் கண்ணாடிகளில் ஒளி எதிரொளிப்புத் தடுப்புப் பூச்சுகளை வடிவமைக்க, குறுக்கீட்டு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தப் பூச்சுகள் அழிவுகரமான குறுக்கீட்டை உருவாக்குவதன் மூலம் ஒளி எதிரொளிப்பைக் குறைக்கின்றன.
3. நிறமாலையியல்: ஃபோரியர்-மாற்று நிறமாலையியலில் (FTIR), ஒரு மாதிரியால் பிரதிபலிக்கப்படும் அல்லது கடத்தப்படும் ஒளியின் நிறமாலையைப் பகுப்பாய்வு செய்ய குறுக்கீடு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
4. ஒளியியல் தொடர்பு: ஃபைபர் ஆப்டிக் தொழில்நுட்பத்தில், ஒளியிழைகள் வழியாக அனுப்பப்படும் ஒளி சமிக்ஞைகளின் தரத்தை அளவிடவும் கட்டுப்படுத்தவும் குறுக்கீடு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
5. ஹோலோகிராபி: ஹோலோகிராபி என்பது ஒளி குறுக்கீட்டைப் பயன்படுத்தி முப்பரிமாணப் படங்களைப் பதிவுசெய்து மீண்டும் உருவாக்கும் ஒரு படமாக்கல் நுட்பமாகும்.

ஒளி குறுக்கீட்டுச் சிக்கலுக்கான எடுத்துக்காட்டு

ஒளி குறுக்கீடு குறித்த நமது புரிதலைத் தெளிவுபடுத்திக்கொள்ள, சில எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகளைப் பார்ப்போம்:

எடுத்துக்காட்டு கேள்வி 1: இரட்டைப் பிளவு குறுக்கீடு

600 nm அலைநீளம் கொண்ட ஒளி, 0,5 mm இடைவெளியில் உள்ள இரண்டு பிளவுகள் வழியாகச் செல்கிறது எனில், பிளவுகளிலிருந்து தொலைவில் திரையில் தோன்றும் முதல் பிரகாசமான பட்டைக்கான (n=1) கோணத்தைக் கணக்கிடுக.

தீர்வு:

பிரகாசமான பட்டைகளுக்கு இரட்டைப் பிளவு குறுக்கீட்டு சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்:

\[ d \sin \theta = n \lambda \]

தெரிந்த மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ 0,5 \times 10^{-3} \sin \theta = 1 \times 600 \times 10^{-9} \]

\[ \sin \theta = \frac{600 \times 10^{-9}}{0,5 \times 10^{-3}} \]

\[ \sin \theta = 1,2 \times 10^{-3} \]

\[ \theta \approx \arcsin(1,2 \times 10^{-3}) \approx 0,069 \text{ degrees} \]

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: மெல்லிய படலக் குறுக்கீடு

1,5 ஒளிவிலகல் குறியீடு மற்றும் 300 நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட ஒரு மெல்லிய படலம், ஒரு அடித்தளத்தின் மீது வைக்கப்பட்டுள்ளது. ஒளியானது படலத்தின் மீது செங்குத்தாகப் படும்போது, ​​ஆக்க குறுக்கீட்டிற்கு உள்ளாகும் ஒளியின் அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

மெல்லிய அடுக்குகளில் ஆக்கபூர்வ குறுக்கீட்டு சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்:

\[ 2t = (m + \frac{1}{2}) \frac{\lambda}{n} \]

முதல் ஆக்கபூர்வ குறுக்கீட்டிற்கு (m=0):

\[ 2 \times 300 \times 10^{-9} = \frac{1}{2} \frac{\lambda}{1,5} \]

\[ 600 \times 10^{-9} = \frac{\lambda}{3} \]

\[ \lambda = 1800 \times 10^{-9} \]

\[ \lambda = 600 \text{ nm} \]

முடிவுரை

ஒளி குறுக்கீடு என்பது ஒளியியல் இயற்பியலில் ஒரு முக்கியமான நிகழ்வாகும், இது பல்வேறு தொழில்நுட்பப் பயன்பாடுகளில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. இரட்டைப் பிளவுச் சோதனை, மென்படலக் குறுக்கீடு மற்றும் மைக்கேல்சன் குறுக்கீட்டுமானி ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படும் சூத்திரங்கள் போன்ற ஒளி குறுக்கீடு தொடர்பான சூத்திரங்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், இந்த நிகழ்வை நாம் பல்வேறு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நோக்கங்களுக்காகப் பகுப்பாய்வு செய்து பயன்படுத்திக்கொள்ள முடியும். இந்த நிகழ்வு ஒளியின் அடிப்படை இயல்பைப் புரிந்துகொள்ள உதவுவது மட்டுமல்லாமல், துல்லிய ஒளியியல் முதல் ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு மற்றும் முப்பரிமாணப் படவியல் வரை பல்வேறு துறைகளில் புதுமைகளுக்கான கருவிகளையும் வழங்குகிறது.