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
അപവര്‍ത്തനം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(New page: = അപവര്‍ത്തനം = ഞലളൃമരശീിേ പ്രകാശരശ്മി ഒരു മാധ്യമത്തില്‍നിന്നു മറ്റ...) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→അപവര്‍ത്തനം) |
||
| (ഇടക്കുള്ള 6 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 1: | വരി 1: | ||
| - | = അപവര്‍ത്തനം | + | = അപവര്‍ത്തനം = |
| - | + | Refractionेेे | |
| - | + | ||
| + | പ്രകാശരശ്മി ഒരു മാധ്യമത്തില്‍നിന്നു മറ്റൊന്നിലേക്ക് കടക്കുമ്പോള്‍ അതിന്റെ പാതയ്ക്കു വിചലനം (deviation) സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിഭാസം. ഘനത്വം വ്യത്യാസമുള്ള മാധ്യമങ്ങളില്‍ പ്രകാശം വിവിധ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കുന്നത്. രണ്ടു മാധ്യമങ്ങളിലെയും വേഗത്തിന്റെ അനുപാത(ratio)ത്തെ അപവര്‍ത്തനാങ്കം (Refractive index) എന്നു പറയുന്നു. P, Q എന്നീ മാധ്യമങ്ങളില്‍ (ചിത്രം 1) പ്രകാശം യഥാക്രമം p,q എന്നീ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു എങ്കില്‍ n = u/v എന്ന അനുപാതം p യ്ക്ക് ആപേക്ഷികമായ, Q ന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കമാണ്. ഇവിടെ P നിര്‍വാതമേഖല (vacuum) ആണെങ്കില്‍,n,Q-ന്റെ നിരപേക്ഷ (absolute) അപവര്‍ത്തനാങ്കമായിത്തീരുന്നു. ജലത്തിന്റെ നിരപേക്ഷ അപവര്‍ത്തനാങ്കം 1.33-ഉം, ഗ്ളാസിന്റേത് ഏകദേശം 1.5-ഉം ആണ്. പ്രകാശത്തിന്റെ വായുവിലെ വേഗം നിര്‍വാതമേഖലയിലെ വേഗത്തില്‍ നിന്നും അല്പമായി മാത്രം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാല്‍ സാധാരണയായി എല്ലാ പ്രായോഗികാവശ്യങ്ങള്‍ക്കും ഒരു പദാര്‍ഥത്തിന്റെ, വായുവിനെ അപേക്ഷിച്ചുള്ള അപവര്‍ത്തനാങ്കത്തെ അതിന്റെ നിരപേക്ഷ അപവര്‍ത്തനാങ്കമായി കണക്കാക്കാറുണ്ട്. | ||
| - | പ്രകാശരശ്മി | + | [[Image:p.no.673a.jpg|thumb|200x250px|left|ചിത്രം 1]] RS എന്ന പ്രകാശരശ്മി P,Q എന്നീ മാധ്യമങ്ങളെ വേര്‍തിരിക്കുന്ന തലത്തില്‍ ട എന്ന ബിന്ദുവില്‍ പതിക്കുന്നു. Qയിലേക്ക് കടക്കുന്നതോടെ അതിന്റെ പാതയ്ക്കു വിചലനം സംഭവിക്കുകയും, അത് ST എന്ന ദിശയില്‍ സഞ്ചരിക്കാന്‍ നിര്‍ബന്ധിതമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. RS പതനരശ്മിയും ST അപവര്‍ത്തനരശ്മിയും NSN' പതനബിന്ദുവില്‍ മാധ്യമങ്ങളെ വേര്‍തിരിക്കുന്ന തലത്തിന്റെ ലംബവും ആണ്. പതനകോണം i, അപവര്‍ത്തനകോണം r, എന്നിവയെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സ്നെല്‍ നിയമം (Snell's law 1621) അനുസരിച്ച് n = sin i / sin r; p-യ്ക്ക് ആപേക്ഷികമായ Q ന്റെ, അപവര്‍ത്തനാങ്കമാണ് n. Q ന്റെ പ്രകാശപരമായ ഘനത്വം (optical density), P യെ അപേക്ഷിച്ചു കൂടുതലാണെങ്കില്‍ v < u ആണ്; അതിനാല്‍ n > 1. തന്മൂലം അപവര്‍ത്തനകോണം പതനകോണത്തിനേക്കാള്‍ കുറവായിരിക്കും. അങ്ങനെ ഒരു മാധ്യമത്തില്‍നിന്നും ഘനത്വം കൂടിയ മറ്റൊരു മാധ്യമത്തിലേക്കു പ്രകാശരശ്മികള്‍ കടക്കുമ്പോള്‍ അവ ലംബത്തോടടുക്കുന്നു.പ്രകാശപരമായി ഘനത്വം കൂടിയ പദാര്‍ഥത്തില്‍നിന്നു കുറഞ്ഞ പദാര്‍ഥത്തിലേക്കു കടക്കുന്ന പ്രകാശരശ്മികള്‍ ലംബത്തില്‍നിന്നകന്നു പോകുമെന്നുള്ളതുകൊണ്ട് ജലത്തില്‍ മുങ്ങിയിരിക്കുന്ന വസ്തുവിന്റെ ജലനിരപ്പില്‍നിന്നുള്ള ആഴം യഥാര്‍ഥത്തില്‍ ഉള്ളതിനേക്കാള്‍ കുറഞ്ഞു കാണപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 2). ഇതേ കാരണത്താലാണ് ജലത്തില്‍ ഭാഗികമായി മുക്കി നിര്‍ത്തിയിട്ടുള്ള വടിക്ക് വളവ് ഉള്ളതായി തോന്നുന്നത് (ചിത്രം 3). |
| - | + | '''പ്രകാശവിചലനം.''' ഘനത്വം കൂടിയ മാധ്യമത്തില്‍ നിന്നു കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് പ്രകാശം അപവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം പതനകോണത്തിനെക്കാള്‍ കൂടിയിരിക്കുമെന്നു വ്യക്തമാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പതനകോണത്തിന്റെ അളവ് ക്രമാനുഗതം വര്‍ധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കില്‍ സ്വാഭാവികമായും അപവര്‍ത്തനകോണം വര്‍ധിക്കുന്നതാണ്. ഒരു പ്രത്യേക ഘട്ടമെത്തുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം 90<sup>0</sup> ആയിത്തീരുകയും അപവര്‍ത്തനത്തിനുശേഷം പ്രകാശരശ്മി മാധ്യമങ്ങളെ വേര്‍തിരിക്കുന്ന തലത്തെ തഴുകി കടന്നുപോകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിലെ പതനകോണത്തിന്റെ അളവിനെ ക്രാന്തികകോണം (critical angle) എന്നു പറയുന്നു. ഒരു മാധ്യമത്തിന്റെ ക്രാന്തികകോണം അതിന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ക്രാന്തികകോണം C ആണെങ്കില്‍ അപവര്‍ത്തനാങ്കം | |
| + | n = 1/sinC ആയിരിക്കും. പതനകോണം വീണ്ടും കൂട്ടുകയാണെങ്കില്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം 90<sup>0</sup>-ല്‍ കൂടണം. ഇത് അസാധ്യമായതിനാല്‍ അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കുന്നില്ല. മറിച്ച് പ്രകാശരശ്മി ആദ്യത്തെ മാധ്യമത്തിലേക്കുതന്നെ പ്രതിഫലിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസം, പൂര്‍ണ-ആന്തരിക പ്രതിഫലനം (total internal reflection) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. | ||
| + | [[Image:p.no.673b.jpg|thumb|200x250px|left|ചിത്രം2]] [[Image:p.no.673c.jpg|thumb|200x250px|right|ചിത്രം3]] | ||
| + | പ്രിസം, ലെന്‍സ് എന്നിവയിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനം പ്രകാശോപകരണങ്ങളുടെ നിര്‍മിതിയില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി വരുന്നു. പ്രിസത്തിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനഫലമായി പ്രകാശത്തിന് വിചലനം സംഭവിക്കുന്നതു കൂടാതെ, അതു പ്രകീര്‍ണനത്തിന് (dispersion) വിധേയമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. തന്മൂലം പ്രിസത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ധവളപ്രകാശം അതിന്റെ ഘടകവര്‍ണങ്ങളായി വേര്‍തിരിയാനിടയാകുന്നു. പ്രകാശത്തെ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നതിനും വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിബിംബങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുമാണ് ലെന്‍സ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഒരു വസ്തുവിലൂടെയുള്ള പ്രകാശവേഗം പ്രകാശത്തിന്റെ വര്‍ണത്തെ (തരംഗനീളത്തെ) ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍, ഒറ്റ വര്‍ണമുള്ള പ്രകാശമല്ല ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില്‍ ലെന്‍സിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനത്തിനുശേഷം വിവിധ വര്‍ണങ്ങളിലുള്ള പ്രകാശം പല ബിന്ദുക്കളിലായിരിക്കും കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. ചുവപ്പുപ്രകാശം, നീല പ്രകാശത്തെക്കാള്‍ കൂടുതല്‍ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇക്കാരണത്താല്‍ ഒരു പദാര്‍ഥത്തിന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കം നീലപ്രകാശത്തിനു കൂടുതലും, ചുവപ്പു പ്രകാശത്തിനു കുറവും ആയിരിക്കുന്നു. നിര്‍വാതമേഖലയിലാകട്ടെ എല്ലാ വര്‍ണങ്ങളിലുമുള്ള പ്രകാശം ഒരേ സ്ഥിരവേഗത്തിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. | ||
| + | അപവര്‍ത്തനം ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ മാത്രമായ ഗുണധര്‍മം (property) അല്ല. അത് എല്ലാ വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും (electromagnetic radiations) ഒരു സാമാന്യസ്വഭാവമാണ്. ശബ്ദതരംഗങ്ങളും അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങളില്‍ അപവര്‍ത്തനത്തിനു വിധേയമാകുന്നു. | ||
| - | + | ഒരേ മാധ്യമത്തില്‍ തന്നെയും ചിലപ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കാറുണ്ട്. മാധ്യമത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങളില്‍ താപനിലയ്ക്കോ മര്‍ദത്തിനോ ഉണ്ടാകുന്ന വിചരണ (variation) ങ്ങളുടെ ഫലമായി ഘനത്വവ്യത്യാസം ഉണ്ടായാല്‍ അതിലൂടെ പോകുന്ന തരംഗങ്ങള്‍ അപവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നതാണ്. നക്ഷത്രങ്ങളില്‍നിന്നു പുറപ്പെടുന്ന പ്രകാശം താപനിലയുടെ വിചരണംമൂലം നിരന്തരം ഘനത്വവ്യത്യാസം അനുഭവപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന അവയുടെ അന്തരീക്ഷങ്ങളിലൂടെ കടന്നുവരുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തിതമാകുന്നു. നക്ഷത്രങ്ങള്‍ മിന്നിമിന്നിത്തിളങ്ങുന്നതിനുള്ള കാരണമിതാണ്. നോ: അപവര്‍ത്തനമാപിനി, പ്രകീര്‍ണനം, സ്പെക്ട്രം | |
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | + | ||
| - | ഒരേ മാധ്യമത്തില്‍ തന്നെയും ചിലപ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കാറുണ്ട്. മാധ്യമത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങളില്‍ താപനിലയ്ക്കോ മര്‍ദത്തിനോ ഉണ്ടാകുന്ന വിചരണ ( | + | |
| - | + | ||
(എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍) | (എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍) | ||
| + | [[Category:ഭൗതികം-പ്രകാശികം]] | ||
Current revision as of 12:58, 26 നവംബര്‍ 2014
അപവര്‍ത്തനം
Refractionेेे
പ്രകാശരശ്മി ഒരു മാധ്യമത്തില്‍നിന്നു മറ്റൊന്നിലേക്ക് കടക്കുമ്പോള്‍ അതിന്റെ പാതയ്ക്കു വിചലനം (deviation) സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിഭാസം. ഘനത്വം വ്യത്യാസമുള്ള മാധ്യമങ്ങളില്‍ പ്രകാശം വിവിധ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കുന്നത്. രണ്ടു മാധ്യമങ്ങളിലെയും വേഗത്തിന്റെ അനുപാത(ratio)ത്തെ അപവര്‍ത്തനാങ്കം (Refractive index) എന്നു പറയുന്നു. P, Q എന്നീ മാധ്യമങ്ങളില്‍ (ചിത്രം 1) പ്രകാശം യഥാക്രമം p,q എന്നീ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു എങ്കില്‍ n = u/v എന്ന അനുപാതം p യ്ക്ക് ആപേക്ഷികമായ, Q ന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കമാണ്. ഇവിടെ P നിര്‍വാതമേഖല (vacuum) ആണെങ്കില്‍,n,Q-ന്റെ നിരപേക്ഷ (absolute) അപവര്‍ത്തനാങ്കമായിത്തീരുന്നു. ജലത്തിന്റെ നിരപേക്ഷ അപവര്‍ത്തനാങ്കം 1.33-ഉം, ഗ്ളാസിന്റേത് ഏകദേശം 1.5-ഉം ആണ്. പ്രകാശത്തിന്റെ വായുവിലെ വേഗം നിര്‍വാതമേഖലയിലെ വേഗത്തില്‍ നിന്നും അല്പമായി മാത്രം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാല്‍ സാധാരണയായി എല്ലാ പ്രായോഗികാവശ്യങ്ങള്‍ക്കും ഒരു പദാര്‍ഥത്തിന്റെ, വായുവിനെ അപേക്ഷിച്ചുള്ള അപവര്‍ത്തനാങ്കത്തെ അതിന്റെ നിരപേക്ഷ അപവര്‍ത്തനാങ്കമായി കണക്കാക്കാറുണ്ട്.
പ്രകാശവിചലനം. ഘനത്വം കൂടിയ മാധ്യമത്തില്‍ നിന്നു കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് പ്രകാശം അപവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം പതനകോണത്തിനെക്കാള്‍ കൂടിയിരിക്കുമെന്നു വ്യക്തമാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പതനകോണത്തിന്റെ അളവ് ക്രമാനുഗതം വര്‍ധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കില്‍ സ്വാഭാവികമായും അപവര്‍ത്തനകോണം വര്‍ധിക്കുന്നതാണ്. ഒരു പ്രത്യേക ഘട്ടമെത്തുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം 900 ആയിത്തീരുകയും അപവര്‍ത്തനത്തിനുശേഷം പ്രകാശരശ്മി മാധ്യമങ്ങളെ വേര്‍തിരിക്കുന്ന തലത്തെ തഴുകി കടന്നുപോകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിലെ പതനകോണത്തിന്റെ അളവിനെ ക്രാന്തികകോണം (critical angle) എന്നു പറയുന്നു. ഒരു മാധ്യമത്തിന്റെ ക്രാന്തികകോണം അതിന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ക്രാന്തികകോണം C ആണെങ്കില്‍ അപവര്‍ത്തനാങ്കം n = 1/sinC ആയിരിക്കും. പതനകോണം വീണ്ടും കൂട്ടുകയാണെങ്കില്‍ അപവര്‍ത്തനകോണം 900-ല്‍ കൂടണം. ഇത് അസാധ്യമായതിനാല്‍ അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കുന്നില്ല. മറിച്ച് പ്രകാശരശ്മി ആദ്യത്തെ മാധ്യമത്തിലേക്കുതന്നെ പ്രതിഫലിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസം, പൂര്‍ണ-ആന്തരിക പ്രതിഫലനം (total internal reflection) എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
പ്രിസം, ലെന്‍സ് എന്നിവയിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനം പ്രകാശോപകരണങ്ങളുടെ നിര്‍മിതിയില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി വരുന്നു. പ്രിസത്തിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനഫലമായി പ്രകാശത്തിന് വിചലനം സംഭവിക്കുന്നതു കൂടാതെ, അതു പ്രകീര്‍ണനത്തിന് (dispersion) വിധേയമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. തന്മൂലം പ്രിസത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ധവളപ്രകാശം അതിന്റെ ഘടകവര്‍ണങ്ങളായി വേര്‍തിരിയാനിടയാകുന്നു. പ്രകാശത്തെ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നതിനും വസ്തുക്കളുടെ പ്രതിബിംബങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുമാണ് ലെന്‍സ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഒരു വസ്തുവിലൂടെയുള്ള പ്രകാശവേഗം പ്രകാശത്തിന്റെ വര്‍ണത്തെ (തരംഗനീളത്തെ) ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍, ഒറ്റ വര്‍ണമുള്ള പ്രകാശമല്ല ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില്‍ ലെന്‍സിലൂടെയുള്ള അപവര്‍ത്തനത്തിനുശേഷം വിവിധ വര്‍ണങ്ങളിലുള്ള പ്രകാശം പല ബിന്ദുക്കളിലായിരിക്കും കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. ചുവപ്പുപ്രകാശം, നീല പ്രകാശത്തെക്കാള്‍ കൂടുതല്‍ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇക്കാരണത്താല്‍ ഒരു പദാര്‍ഥത്തിന്റെ അപവര്‍ത്തനാങ്കം നീലപ്രകാശത്തിനു കൂടുതലും, ചുവപ്പു പ്രകാശത്തിനു കുറവും ആയിരിക്കുന്നു. നിര്‍വാതമേഖലയിലാകട്ടെ എല്ലാ വര്‍ണങ്ങളിലുമുള്ള പ്രകാശം ഒരേ സ്ഥിരവേഗത്തിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്.
അപവര്‍ത്തനം ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ മാത്രമായ ഗുണധര്‍മം (property) അല്ല. അത് എല്ലാ വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും (electromagnetic radiations) ഒരു സാമാന്യസ്വഭാവമാണ്. ശബ്ദതരംഗങ്ങളും അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങളില്‍ അപവര്‍ത്തനത്തിനു വിധേയമാകുന്നു.
ഒരേ മാധ്യമത്തില്‍ തന്നെയും ചിലപ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കാറുണ്ട്. മാധ്യമത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങളില്‍ താപനിലയ്ക്കോ മര്‍ദത്തിനോ ഉണ്ടാകുന്ന വിചരണ (variation) ങ്ങളുടെ ഫലമായി ഘനത്വവ്യത്യാസം ഉണ്ടായാല്‍ അതിലൂടെ പോകുന്ന തരംഗങ്ങള്‍ അപവര്‍ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നതാണ്. നക്ഷത്രങ്ങളില്‍നിന്നു പുറപ്പെടുന്ന പ്രകാശം താപനിലയുടെ വിചരണംമൂലം നിരന്തരം ഘനത്വവ്യത്യാസം അനുഭവപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന അവയുടെ അന്തരീക്ഷങ്ങളിലൂടെ കടന്നുവരുമ്പോള്‍ അപവര്‍ത്തിതമാകുന്നു. നക്ഷത്രങ്ങള്‍ മിന്നിമിന്നിത്തിളങ്ങുന്നതിനുള്ള കാരണമിതാണ്. നോ: അപവര്‍ത്തനമാപിനി, പ്രകീര്‍ണനം, സ്പെക്ട്രം
(എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍)
