ஒளி, ஒலி மற்றும் வெப்பம் - விரிவான பாடக்குறிப்புகள்

இயற்பியலின் அடிப்படைத் தூண்களான ஒளி, ஒலி மற்றும் வெப்பம் ஆகிய மூன்று தலைப்புகளும் போட்டித் தேர்வுகளில் மிக முக்கியமான இடத்தைப் பிடிக்கின்றன. இவை ஒவ்வொன்றின் பண்புகள், விதிகள் மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் அவற்றின் பயன்பாடுகள் குறித்து விரிவாகக் காண்போம்.

1. ஒளி (Light)

ஒளி என்பது கண்ணால் பார்க்கக்கூடிய ஒரு மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு ஆகும். இது நேர்க்கோட்டில் பயணிக்கும் தன்மை கொண்டது.

ஒளியின் பண்புகள்

• ஒளி வெற்றிடத்தில் மிக வேகமாகப் பயணிக்கும். அதன் வேகம் வினாடிக்கு சுமார் 3,00,000 கி.மீ (3 × 10⁸ m/s).
• ஒளி எதிரொளிப்பு (Reflection), ஒளி விலகல் (Refraction), மற்றும் நிறப்பிரிகை (Dispersion) ஆகியவற்றை வெளிப்படுத்துகிறது.

ஒளி எதிரொளிப்பு விதிகள்

1. படுகதிர், எதிரொளிப்புக் கதிர் மற்றும் படுபுள்ளியில் வரையப்பட்ட குத்துக்கோடு ஆகியவை ஒரே தளத்தில் அமையும்.
2. படுகோணம் (i) = எதிரொளிப்புக் கோணம் (r).

ஒளி விலகல்

ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது பாதையை மாற்றுவதே ஒளி விலகல் ஆகும். இதற்கான ஸ்நெல் விதி (Snell's Law): sin i / sin r = மாறிலி.

2. ஒலி (Sound)

ஒலி என்பது ஒரு இயந்திர அலை (Mechanical Wave). இது பரவுவதற்கு ஊடகம் தேவை. வெற்றிடத்தில் ஒலி பரவாது.

ஒலியின் பண்புகள்

• வீச்சு (Amplitude): ஒலியின் உரப்பை (Loudness) தீர்மானிக்கிறது.
• சுருதி (Pitch): ஒலியின் கீச்சொலியைத் தீர்மானிக்கிறது. அதிர்வெண் (Frequency) அதிகம் எனில் சுருதி அதிகம்.
• தரம் (Quality): இரு ஒலிகளுக்கு இடையேயான வேறுபாட்டை அறிய உதவுகிறது.

ஒலி வேகம்

ஒலி திண்மத்தில் வேகமாகப் பயணிக்கும், வாயுவில் மெதுவாகப் பயணிக்கும். 20°C வெப்பநிலையில் காற்றில் ஒலியின் வேகம் சுமார் 343 m/s ஆகும்.

3. வெப்பம் (Heat)

வெப்பம் என்பது ஒரு ஆற்றல். இது அதிக வெப்பநிலையிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலைக்குப் பாயும்.

வெப்பப் பரிமாற்றம்

• கடத்தல் (Conduction): திண்மங்களில் வெப்பம் பரவும் முறை.
• சலனம் (Convection): திரவம் மற்றும் வாயுக்களில் வெப்பம் பரவும் முறை.
• கதிர்வீச்சு (Radiation): ஊடகம் இல்லாமலேயே வெப்பம் பரவும் முறை (எ.கா: சூரிய வெப்பம்).

வெப்பநிலை அளவீடுகள்

வெப்பநிலையை அளவிட செல்சியஸ் (°C), ஃபாரன்ஹீட் (°F) மற்றும் கெல்வின் (K) ஆகிய அலகுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வெப்ப விரிவு (Thermal Expansion)

பொருட்களை வெப்பப்படுத்தும்போது அவை விரிவடைகின்றன. ரயில் தண்டவாளங்களுக்கு இடையே இடைவெளி விடப்படுவது வெப்ப விரிவைக் கருத்தில் கொண்டே ஆகும்.

4. விரிவான பகுப்பாய்வு மற்றும் ஒப்பீடு

ஒளி மற்றும் ஒலி ஆகிய இரண்டிற்கும் இடையிலான முக்கிய வேறுபாடு, ஒளி மின்காந்த அலை, ஒலி இயந்திர அலை. ஒளியால் வெற்றிடத்தில் செல்ல முடியும், ஒலியால் முடியாது.

ஒளியியல் கருவிகள்

நிறமாலைமானி (Spectrometer) ஒளியின் நிறங்களைப் பிரிக்கப் பயன்படுகிறது. தொலைநோக்கி (Telescope) மற்றும் நுணுக்குக்காட்டி (Microscope) ஆகியவை லென்ஸ் விதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.

ஒலியின் எதிரொலிப்பு

ஒலி எதிரொலிப்பு 'எக்கோ' (Echo) எனப்படும். இதனைத் தெளிவாகக் கேட்க, ஒலிக்கும் பிரதிபலிக்கும் பரப்புக்கும் இடையே குறைந்தது 17 மீட்டர் இடைவெளி இருக்க வேண்டும்.

வெப்ப ஏற்புத்திறன்

ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை 1 டிகிரி உயர்த்தத் தேவைப்படும் வெப்ப ஆற்றல் அதன் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் எனப்படும். நீரின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் அதிகம் என்பதால், இது குளிர்விப்பானாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

5. நடைமுறைப் பயன்பாடுகள்

ஒளியின் பயன்பாடாக ஒளியிழை கேபிள்கள் (Optical Fibers) தரவு பரிமாற்றத்திற்குப் பயன்படுகின்றன. ஒலியின் பயன்பாடாக சோனார் (SONAR) கடலின் ஆழத்தை அளவிடப் பயன்படுகிறது. வெப்பத்தின் பயன்பாடாக தெர்மோமீட்டர்கள் உடல் வெப்பநிலையை அளவிடப் பயன்படுகின்றன.

இந்த மூன்று தலைப்புகளும் இயற்பியலின் அடிப்படைகள். இவற்றில் உள்ள சூத்திரங்களையும், விதிகளையும் மீண்டும் மீண்டும் எழுதிப் பார்ப்பது தேர்வில் அதிக மதிப்பெண்களைப் பெற உதவும்.

மேற்கூறிய தகவல்கள் அனைத்தும் போட்டித் தேர்வுகளில் அடிக்கடி கேட்கப்படும் பகுதிகளாகும். இவற்றை முறையாகப் படித்து, அந்தந்த விதிகளுக்குரிய எடுத்துக்காட்டுகளை மனதில் பதித்துக் கொண்டால், எந்தக் கேள்விக்கும் எளிதாக விடையளிக்கலாம்.