ஒளி விலகல் மற்றும் நிறப்பிரிகை

ஒளியியல் (Optics) என்பது இயற்பியலின் மிக முக்கியமான பிரிவுகளில் ஒன்றாகும். ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது அதன் திசையில் ஏற்படும் மாற்றமே 'ஒளி விலகல்' (Refraction) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அதேபோல், வெள்ளை ஒளி தனது நிறங்களாகப் பிரிவதே 'நிறப்பிரிகை' (Dispersion) ஆகும். போட்டித் தேர்வுகளின் பார்வையில், இந்த இரண்டு தலைப்புகளும் மிக முக்கியமானவை. இவற்றை விரிவாகக் காண்போம்.

1. ஒளி விலகல் (Refraction of Light)

ஒளி எப்போதும் நேர்க்கோட்டில் பயணிக்கும். ஆனால், அது ஒரு ஒளிபுகும் ஊடகத்திலிருந்து (எ.கா: காற்று) மற்றொரு ஒளிபுகும் ஊடகத்திற்கு (எ.கா: கண்ணாடி அல்லது நீர்) செல்லும்போது, அதன் திசை மாறுகிறது. இந்த நிகழ்வே ஒளி விலகல் ஆகும்.

ஒளி விலகலுக்கான காரணங்கள்

வெவ்வேறு ஊடகங்களில் ஒளியின் வேகம் வெவ்வேறாக இருப்பதே ஒளி விலகலுக்கு முதன்மைக் காரணமாகும். ஒளியின் வேகம் அடர்வு குறைந்த ஊடகத்தில் அதிகமாகவும், அடர்வு மிகுந்த ஊடகத்தில் குறைவாகவும் இருக்கும்.

நினைவில் கொள்ள வேண்டிய குறுக்குவழி (Shortcut):

காற்று → கண்ணாடி (அடர்வு குறை → அடர்வு மிகு): ஒளி குத்துக்கோடு (Normal) நோக்கி வளையும்.
கண்ணாடி → காற்று (அடர்வு மிகு → அடர்வு குறை): ஒளி குத்துக்கோட்டை விட்டு விலகிச் செல்லும்.

ஒளி விலகல் விதிகள்

படுகதிர் (Incident ray), விலகுகதிர் (Refracted ray) மற்றும் படுகதிர் விழும் புள்ளியில் வரையப்பட்ட குத்துக்கோடு ஆகிய மூன்றும் ஒரே தளத்தில் அமையும்.
படுகோணத்தின் சைன் (sin i) மதிப்பிற்கும், விலகுகோணத்தின் சைன் (sin r) மதிப்பிற்கும் இடையிலான விகிதம் ஒரு மாறிலி ஆகும். இது ஸ்நெல் விதி (Snell’s Law) என்று அழைக்கப்படுகிறது.
சூத்திரம்: ^{sin i}/_{sin r} = μ (விலகல் எண்)

2. ஒளி விலகல் எண் (Refractive Index)

ஒரு ஊடகத்தின் ஒளி விலகல் திறன் அதன் விலகல் எண்ணைப் பொறுத்தது. வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்திற்கும் (c), அந்த ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகத்திற்கும் (v) உள்ள விகிதமே அந்த ஊடகத்தின் ஒளி விலகல் எண் (μ) எனப்படும்.

μ = ^c/_v

ஊடகம்	ஒளி விலகல் எண் (தோராயமாக)
வெற்றிடம்	1.00
காற்று	1.0003
நீர்	1.33
கண்ணாடி	1.50
வைரம்	2.42

3. முழு அக எதிரொளிப்பு (Total Internal Reflection)

ஒளி அடர்வு மிகு ஊடகத்திலிருந்து அடர்வு குறைந்த ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது, படுகோணமானது அந்த ஊடகத்தின் 'மாறுநிலைக் கோணத்தை' (Critical Angle) விட அதிகமாக இருந்தால், ஒளி விலகல் அடைவதற்குப் பதிலாக மீண்டும் அதே ஊடகத்திற்குள் பிரதிபலிக்கும். இதுவே முழு அக எதிரொளிப்பு ஆகும்.

முக்கிய பயன்பாடுகள்:

கானல் நீர் (Mirage) தோன்றுதல்.
வைரம் ஜொலித்தல்.
ஒளி இழை (Optical Fiber) மூலம் தகவல் பரிமாற்றம்.

4. லென்ஸ்கள் மற்றும் பிம்பங்கள்

லென்ஸ் என்பது இரண்டு கோளப் பரப்புகளைக் கொண்ட ஒரு ஒளிபுகும் ஊடகம். இவை குவி லென்ஸ் (Convex) மற்றும் குழி லென்ஸ் (Concave) என இரு வகைப்படும்.

குவி லென்ஸ்: ஒளியைக் குவிக்கும். இது உருப்பெருக்கியாகப் பயன்படுகிறது.
குழி லென்ஸ்: ஒளியை விரிவடையச் செய்யும். இது கிட்டப்பார்வை குறைபாட்டை நீக்கப் பயன்படுகிறது.

5. ஒளியின் நிறப்பிரிகை (Dispersion of Light)

வெள்ளை ஒளி ஒரு முப்பட்டகத்தின் (Prism) வழியே செல்லும்போது, அது ஏழு நிறங்களாகப் பிரியும் நிகழ்வு நிறப்பிரிகை எனப்படும். இந்த ஏழு நிறங்களின் தொகுப்பு நிறமாலை (Spectrum) எனப்படும்.

நிறங்கள்: ஊதா, கருநீலம், நீலம், பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு (VIBGYOR).

நிறப்பிரிகையின் முக்கிய அம்சங்கள்

சிவப்பு நிறம்: அலைநீளம் அதிகம், விலகல் குறைவு.
ஊதா நிறம்: அலைநீளம் குறைவு, விலகல் அதிகம்.

தேர்வுக்கான குறிப்பு (Exam Tips):

வானவில் தோன்றுதல் என்பது ஒளி விலகல், முழு அக எதிரொளிப்பு மற்றும் நிறப்பிரிகை ஆகிய மூன்றின் கூட்டு நிகழ்வு ஆகும். மழைத்துளிகள் ஒரு முப்பட்டகம் போலச் செயல்படுகின்றன.

6. வளிமண்டல ஒளிவிலகல்

வளிமண்டலத்தில் காற்று அடுக்குகளின் அடர்த்தி மாறுபடுவதால் ஒளி விலகல் ஏற்படுகிறது. இதனால்தான் நட்சத்திரங்கள் மின்னுவது போலத் தெரிகிறது (Scintillation of stars).

7. ஒளிச்சிதறல் (Scattering of Light)

ஒளி வளிமண்டலத்தில் உள்ள தூசு, புகை மற்றும் மூலக்கூறுகளால் அனைத்து திசைகளிலும் சிதறடிக்கப்படுவது ஒளிச்சிதறல் ஆகும்.

ரேலி சிதறல் விதி: சிதறடிக்கப்படும் ஒளியின் செறிவு, அதன் அலைநீளத்தின் நான்கு படிக்கு எதிர்விகிதத்தில் இருக்கும். (I ∝ 1/λ⁴)
வானம் நீல நிறமாக இருக்கக் காரணம்: குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட நீல நிறம் அதிகமாகச் சிதறடிக்கப்படுவதால் வானம் நீலமாகத் தெரிகிறது.
சூரிய உதயம்/மறைவு: சிவப்பு நிறம் அதிக அலைநீளம் கொண்டதால், அது சிதறடிக்கப்படாமல் நம் கண்களை வந்தடைகிறது.

8. முப்பட்டகத்தின் வழியே ஒளி விலகல்

முப்பட்டகத்தில் படுகதிர் ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் விலகிச் செல்லும். இது 'விலகு கோணம்' (Angle of Deviation) எனப்படும். முப்பட்டகத்தின் கோணம் மற்றும் ஒளி விலகல் எண்ணைப் பொறுத்து இது அமையும்.

9. கண்ணின் குறைபாடுகள் மற்றும் தீர்வுகள்

குறைபாடு	விளக்கம்	சரிசெய்யும் லென்ஸ்
கிட்டப்பார்வை (Myopia)	அருகில் உள்ளவை தெரியும், தொலைவில் உள்ளவை தெரியாது.	குழி லென்ஸ்
தூலப்பார்வை (Hypermetropia)	தொலைவில் உள்ளவை தெரியும், அருகில் உள்ளவை தெரியாது.	குவி லென்ஸ்
விழி முப்பு (Presbyopia)	வயதான காலத்தில் ஏற்படும் பார்வை மங்கல்.	இரு குவிய லென்ஸ்

10. சுருக்கமான நினைவாற்றல் குறிப்புகள்

முக்கியமான இயற்பியல் மாறிலிகள்:

ஒளியின் திசைவேகம் (வெற்றிடத்தில்) = 3 × 10⁸ m/s.
ஸ்நெல் விதி: μ = sin i / sin r.
லென்ஸ் சமன்பாடு: 1/f = 1/v - 1/u.
திறன் (Power of Lens) P = 1/f (அலகு: டையாப்டர் - D).

இந்தத் தலைப்புகளைத் தெளிவாகப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், போட்டித் தேர்வுகளில் கேட்கப்படும் இயற்பியல் கேள்விகளுக்கு எளிதில் பதிலளிக்க முடியும். வரைபடங்களுடன் கூடிய லென்ஸ் மற்றும் முப்பட்டகச் செயல்பாடுகளை மீண்டும் ஒருமுறை வரைந்து பார்ப்பது, நீண்ட கால நினைவாற்றலுக்கு உதவும்.