This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കൊളോയ്ഡീയ പ്രാകാശികം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
കൊളോയ്ഡീയ പ്രാകാശികം
Colloidal Optics
കൊളോയ്ഡീയ വിലയനത്തിലെ തന്മാത്രകള്‍ പ്രകാശത്തെ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നതിനെക്കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുന്ന പ്രാകാശികശാസ്ത്രശാഖ. നിലംബിതമായ(suspended) സൂക്ഷ്മലോഹകണങ്ങളുള്ള ഒരു ദ്രാവകമാണ് കൊളോയ്ഡീയ വിലയനം (solution). ഒരു പാരാവൈദ്യുത(dielectric)ത്തിലെ ചെറിയ കണങ്ങള്‍-ഉദാ. സുതാര്യമായ ദ്രാവകത്തിലെ തന്മാത്രകള്‍-പ്രകാശത്തെ പ്രകീര്‍ണനം (scatter) ചെയ്യുന്നത് ചില നിയമങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമായിട്ടാണ്. എന്നാല്‍ കൊളോയ്ഡിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം പ്രകീര്‍ണനത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത് വേറെ നിയമങ്ങളാണ്. മാധ്യമത്തിന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കം കണങ്ങളുടേതില്‍നിന്നും കുറവാണെങ്കില്‍ ഒരു കൊളോയ്ഡീയ വിലയനത്തില്‍ക്കൂടി ഒരു പ്രകാശപുഞ്ജത്തെ (a beam of light) കടത്തിവിടുമ്പോള്‍ പ്രകാശം എല്ലാ ദിശയിലേക്കും ചിതറിപ്പോകുന്നു. വളരെ ചെറിയ കണങ്ങളാണെങ്കില്‍ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രകാശം നീലനിറത്തിലുള്ളതായിരിക്കും; സമതലധ്രുവീകൃതവുമായിരിക്കും. വിദ്യുത്സദിശ(electric vector)ത്തിന്റെ ദിശ ആപതിത പുഞ്ജത്തിന്റെ ദിശയ്ക്കും വീക്ഷണദിശയ്ക്കും ലംബമായിരിക്കും. കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം പ്രകാശതരംഗങ്ങളുടെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തിന് അടുപ്പിച്ചാണെങ്കില്‍ ആപതിത പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം കുറയുന്തോറും പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അളവ് (പരിമാണം) കൂടുതലായിരിക്കും; അതിനാല്‍ പ്രകാശത്തിന് നീലനിറം ലഭിക്കുന്നു.
ആപതിത പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യ(λ)വുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍ വിലയനത്തിലെ കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം ചെറുതാണെങ്കില്‍ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത, റെയ് ലി (Reyleigh) പരികലനം ചെയ്യുകയുണ്ടായി. പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത, തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തിന്റെ നാലാംഘാതത്തിന് (fourth power-λ4) പ്രതിലോമാനുപാതിക (inversely proportional)മാണ്; അതായത് λ¼ ആനുപാതികമാണ്. പ്രകാശം കടന്നുപോകുന്ന ദിശയില്‍ത്തന്നെ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ലംബലക്ഷ്യത്തില്‍ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഇരട്ടിയാണ്. മാധ്യമം അവിച്ഛിന്ന(continuous)മാണെങ്കില്‍ സംരചന (structure) ഇല്ലെങ്കില്‍ പ്രകീര്‍ണനം ഉണ്ടാകുന്നില്ല. ക്വാര്‍ട്സ് പോലെ സുതാര്യമായ ക്രിസ്റ്റലുകളില്‍ വളരെക്കുറച്ചു പ്രകാശമാണ് പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നത്. കാരണം അവയുടെ തന്മാത്രകള്‍ ജാലകങ്ങളില്‍ നിയമിതമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഒരു സംരചനാമാധ്യമത്തെപ്പോലെ അത് വ്യവഹരിക്കുന്നു. അതിന്റെ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് ബിന്ദുക്കള്‍തോറും മാറ്റമില്ല.
സമതലധ്രുവിതപ്രകാശം പതിപ്പിച്ച് ദ്രാവകമോ വാതകമോ ദീപ്തമാക്കിയാല്‍ പ്രകീര്‍ണനപ്രകാശം മിക്കപ്പോഴും ഭാഗികമായി വിധ്രുവിത (depolarised)മാകുന്നു; അതായത് ഒരു വിധ്രുവണഗുണകം (depolarised factor) ഉണ്ട് എന്നര്‍ഥം. തന്മാത്രകള്‍ അസമദിശ(anisotropic)കളാകുമ്പോഴാണ് വിധ്രുവണം സംഭവിക്കുന്നത്. സമതലധ്രുവിതമായ ആപതിത പ്രകാശത്തിന്റെ വിദ്യുത്സദിശം തന്മാത്രയില്‍ വിദ്യുദ്ദ്വിധ്രുവം (electric dipole) പ്രേരിതമാക്കുന്നു. ഈ വിദ്യുദ്ധ്രുവത്തിന്റെ ആഘൂര്‍ണം (moment) പ്രകാശതരംഗത്തിന്റെ വിദ്യുത്സദിശത്തിന്റെ ദിശയിലല്ല. തന്മാത്രകള്‍ വിവിധദിശകളില്‍ അഭിവിന്യാസം ചെയ്തിരിക്കുന്നതിനാല്‍ പ്രകീര്‍ണനവികിരണം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ദ്വിധ്രുവകമ്പനങ്ങള്‍ (dipole vibrations) എല്ലാം ആപതിത പ്രകാശത്തിന്റെ കമ്പനങ്ങള്‍ക്ക് സമാന്തരമായിരിക്കുകയില്ല.
ലോഹകൊളോയ്ഡുകള്‍. കൊളോയ്ഡീയ വിലയനത്തില്‍ കണങ്ങള്‍ അനവധി തന്മാത്രകള്‍കൊണ്ടു നിര്‍മിതമാണ്. ഇലക്ട്രൊലൈറ്റ് വിലയനങ്ങളിലെ അയോണുകള്‍ (ions)പോലെ അവ (കൂടുതല്‍ വലുപ്പമുള്ളവയാണെങ്കിലും) ചാര്‍ജിതകണങ്ങളാണ്. കൊളോയ്ഡീയ സ്വഭാവം കണങ്ങളുടെ വലുപ്പത്തെയും അത് വഹിക്കുന്ന വൈദ്യുതചാര്‍ജിനെയും അനുസരിച്ചിരിക്കും.
കണങ്ങള്‍ തുലോം ചെറുത് (ultra microns) ആണെങ്കില്‍ വിലയനത്തില്‍ക്കൂടി ഊര്‍ജത്തിന് ലേശംപോലും കുറവുവരാതെ പ്രകാശം കടന്നുപോകും. അത് പോകുന്ന വഴി ദൃശ്യമല്ല. കണങ്ങള്‍ വലുതാണെങ്കില്‍, സമാന്തരരശ്മികളുള്ള ഒരു കിരണപുഞ്ജം വിലയനത്തില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ അതിന്റെ പഥം ദൃശ്യമാകുമെന്നു മാത്രമല്ല രേഖീയമായി അത് ധ്രുവിതമാവുകയും ചെയ്യും.
ധവളപ്രകാശം പതിക്കുമ്പോള്‍ സ്വര്‍ണക്കൊളോയ്ഡീയ കണങ്ങള്‍ ഹരിതവര്‍ണമുള്ള പ്രകാശമാണ് പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നത്. എന്നാല്‍ വിലയനത്തിന്റെ അവശോഷണം (absorption) ഹേതുവാല്‍ പരാഗതപ്രകാശത്തില്‍ അത് ശ്വേതവര്‍ണമായി കാണപ്പെടുന്നു. അള്‍ട്രാമൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വളരെ നേര്‍ത്ത വിലയനത്തിലെ ഓരോ അതിസൂക്ഷ്മകണത്തെയും വീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ സമമിത(symmetrical)മായ പ്രകീര്‍ണനമാണ് ദൃശ്യമാകുന്നത്. എന്നാല്‍ കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം കൂടുന്തോറും ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്ന തരംഗങ്ങള്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന ലക്ഷ്യത്തില്‍ പ്രകീര്‍ണനം കൂടുതലായിരിക്കും. അധ്രുവിത പ്രകാശംകൊണ്ട് പ്രദീപ്തി വരുത്തിയാല്‍ ലക്ഷ്യത്തില്‍ 90° പൂര്‍ണമായി ധ്രുവിതമായ പ്രകാശം ലഭിക്കുന്നു. കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം കൂടുന്തോറും ധ്രുവണം കുറഞ്ഞുവരും.
മാധ്യമത്തില്‍ക്കൂടി പ്രകാശം കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ രണ്ടുതരത്തില്‍ അവശോഷണം സംഭവിക്കുന്നു. ഒന്നില്‍ വ്യയോന്മുഖമായ(consumptive) ഊര്‍ജം ചാലനസമര്‍ഥമായ ലോഹകണങ്ങളില്‍ താപമായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു. മറ്റേതില്‍ സംരക്ഷകമായ (conservation) ഊര്‍ജം പാര്‍ശ്വികമായി പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തേതില്‍ ഹരിതവര്‍ണത്തിന് ഉച്ചനില (maximum) കാണുന്നു; മറ്റേതില്‍ ചുവപ്പുമഞ്ഞയും (reddish yellow). കണങ്ങള്‍ തുലോം ചെറുതാണെങ്കില്‍ സംരക്ഷകമായ അവശോഷണം മുന്നിട്ടുനില്‍ക്കും. പരാഗതമായ പ്രകാശം വിലയനത്തിന് നീലലോഹിതനിറം നല്കുന്നു. 100 μμ വ്യാസമുള്ള കണങ്ങള്‍ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നവിധം ആരേഖം 'a' യിലും 180 μμ വ്യാസമുള്ള കണങ്ങള്‍ പ്രകീര്‍ണനം ചെയ്യുന്നവിധം ആരേഖം 'b'യിലും കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
അമ്പടയാളങ്ങള്‍ (arrows) പ്രകാശത്തിന്റെ ദിശ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പ്രകീര്‍ണനത്തിന്റെ തീവ്രത, കണങ്ങളില്‍ നിന്നും വികിരണം ചെയ്യുന്ന രേഖകളുടെ നീളവും ചിത്രീകരിക്കുന്നു. ബഹിര്‍വക്രരേഖ പ്രകാശത്തിന്റെ മൊത്തം തീവ്രതയും അന്തര്‍വക്രരേഖ അധ്രുവിതപ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയും പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു. രണ്ടു വക്രരേഖകളുടെയും ഇടയിലുള്ള പ്രദേശമാണ് ധ്രുവിതവിഭാഗം. ആരേഖം 'a'യില്‍ ധ്രുവിതം ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ 100° യിലും ആരേഖം 'b'യില്‍ 12° യിലും ഉള്ളതായിക്കാണാം.
(പ്രൊഫ. എസ്. ഗോപാലമേനോന്‍)
