ஒளி மற்றும் ஒலியியல் (Light and Sound)
இயற்பியலின் மிக முக்கியமான இரண்டு கிளைகள் ஒளி மற்றும் ஒலியியல் ஆகும். போட்டித் தேர்வுகளில், குறிப்பாக TNFUSRC போன்ற தேர்வுகளில், இந்த தலைப்பிலிருந்து அதிகப்படியான வினாக்கள் கேட்கப்படுகின்றன. ஒளியின் பண்புகள், அதன் பிரதிபலிப்பு, ஒளிவிலகல் மற்றும் ஒலியின் அலைப்பண்புகள் குறித்து இந்த பகுதியில் விரிவாகக் காண்போம்.
பகுதி 1: ஒளி (Light)
ஒளி என்பது கண்ணால் காணக்கூடிய ஒரு மின்காந்த கதிர்வீச்சு ஆகும். இது வெற்றிடத்தில் மிக அதிக வேகத்தில் (சுமார் 3,00,000 கி.மீ/விநாடி) பயணிக்கக்கூடியது. ஒளி எப்போதும் நேர்க்கோட்டில் பயணிக்கிறது.
ஒளி பிரதிபலிப்பு (Reflection of Light)
ஒரு மென்மையான மேற்பரப்பில் பட்டு ஒளி மீண்டும் அதே ஊடகத்திற்குத் திரும்புவது பிரதிபலிப்பு எனப்படும். இதில் இரண்டு விதிகள் உள்ளன:
- படுகதிர், குத்துக்கோடு மற்றும் எதிரொலிப்புக் கதிர் ஆகியவை ஒரே தளத்தில் அமையும்.
- படுகோணமும் (i), எதிரொலிப்புக் கோணமும் (r) சமம் (i = r).
கோள ஆடிகள் (Spherical Mirrors)
குவி ஆடி மற்றும் குழி ஆடி என இருவகைப்படும். குழி ஆடி பிம்பங்களை பெரிதாக்க உதவும் (எ.கா: பல் மருத்துவர் கண்ணாடி). குவி ஆடி பின்புறம் பார்க்க உதவும் கண்ணாடியாக வாகனங்களில் பயன்படுகிறது (பரந்த பார்வைக்காக).
ஒளிவிலகல் (Refraction)
ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது அதன் திசை மாறுவது ஒளிவிலகல் எனப்படும். இதற்கு ஸ்நெல் விதி (Snell’s Law) பயன்படுகிறது: sin i / sin r = மாறிலி (μ).
பகுதி 2: ஒலியியல் (Sound)
ஒலி என்பது ஒரு இயந்திர அலை (Mechanical Wave). இது பரவுவதற்கு ஊடகம் தேவை. திடப்பொருளில் ஒலி வேகமாகப் பயணிக்கும், வெற்றிடத்தில் ஒலி பயணிக்காது.
ஒலியின் பண்புகள்
- சுருதி (Pitch): ஒலியின் தடிமன் அல்லது மென்மையை தீர்மானிப்பது. அதிக அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அதிக சுருதி கொண்டது.
- தீவிரம் (Intensity): ஒலியின் உரப்பு. இது வீச்சைப் பொறுத்தது.
- தரம் (Quality): வெவ்வேறு ஒலிகளை வேறுபடுத்திக் காட்டும் பண்பு.
| ஊடகம் | ஒலியின் வேகம் (தோராயமாக) |
|---|---|
| காற்று (0°C) | 331 m/s |
| நீர் | 1480 m/s |
| இரும்பு | 5120 m/s |
எதிரொலி (Echo)
ஒலி ஒரு தடையின் மீது பட்டு மீண்டும் கேட்பது எதிரொலி எனப்படும். மனித காது ஒரு ஒலியை 0.1 விநாடி வரை வைத்திருக்கும். எனவே, எதிரொலியைத் தெளிவாகக் கேட்க, தடைக்கும் நமக்கும் இடையே குறைந்தபட்சம் 17.2 மீட்டர் இடைவெளி இருக்க வேண்டும்.
மனிதக் காது மற்றும் அதிர்வெண் வரம்புகள்
மனிதர்களால் 20 Hz முதல் 20,000 Hz வரையிலான அதிர்வெண் கொண்ட ஒலிகளை மட்டுமே கேட்க முடியும். 20 Hz-க்கும் குறைவானவை அக ஒலி (Infrasonic) எனவும், 20,000 Hz-க்கும் அதிகமானவை மீ ஒலி (Ultrasonic) எனவும் அழைக்கப்படும்.
1. ஒளிவிலகல் எண் (Refractive Index) μ = வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் / ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகம்.
2. நிறப்பிரிகை: வெள்ளை ஒளி ஏழு நிறங்களாகப் பிரிவது. இதில் ஊதா நிறம் அதிக விலகல் அடையும், சிவப்பு நிறம் குறைந்த விலகல் அடையும்.
3. SONAR: கடலில் ஆழத்தைக் கண்டறியவும், நீர்மூழ்கிக் கப்பல்களைக் கண்டறியவும் மீ ஒலியைப் பயன்படுத்துகிறது.
ஒளியியல் மற்றும் ஒலியியல் - ஒப்பீடு
ஒளி என்பது மின்காந்த அலை, இது வெற்றிடத்தில் பயணிக்கும். ஆனால் ஒலி என்பது நெட்டலை, இது ஊடகம் இன்றி பயணிக்காது. ஒளியின் வேகம் ஒலியின் வேகத்தை விட பல மடங்கு அதிகம் என்பதால்தான், மின்னல் வெட்டிய பிறகு இடி சத்தம் கேட்கிறது.
பயன்பாடுகள் மற்றும் முக்கிய வினாக்கள்
மருத்துவத்துறையில் அல்ட்ராசவுண்ட் ஸ்கேன் செய்ய மீ ஒலிகள் பயன்படுகின்றன. தொலைநோக்கிகள் மற்றும் நுண்ணோக்கிகளில் லென்ஸ்கள் (குவி மற்றும் குழி லென்ஸ்கள்) பயன்படுகின்றன. குவிலென்ஸ் தூரப்பார்வை குறைபாட்டையும், குழிலென்ஸ் கிட்டப்பார்வை குறைபாட்டையும் சரிசெய்ய உதவுகிறது.
ஒளி மற்றும் ஒலியியல் பிரிவில், சூத்திரங்களை (Formulas) மனப்பாடம் செய்வதை விட, அவை எந்த சூழலில் பயன்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். குறிப்பாக, ஒளியின் திசைவேகம் மற்றும் எதிரொலி ஏற்படும் தூரம் குறித்த கணக்கீடுகள் தேர்வில் அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன.
முடிவாக, ஒளியியல் பகுதியில் லென்ஸ் மற்றும் ஆடிகளின் பயன்பாடுகளையும், ஒலியியல் பகுதியில் அதிர்வெண் வரம்புகள் மற்றும் ஒலியின் திசைவேகம் ஊடகங்களுக்கு ஏற்ப மாறுவதையும் தெளிவாகக் கற்றுக்கொண்டால், இந்த தலைப்பில் முழு மதிப்பெண்களைப் பெற முடியும்.