దృష్టిజ్ఞానం కలిగించే కంటి నరం?

కాంతివేగం
– మొదటిసారి కాంతివేగాన్ని కనుగొనడానికి ప్రయత్నించిన శాస్త్రవేత్త గెలీలియో (16వ శతాబ్దం).
– తర్వాత అనేకమంది శాస్త్రవేత్తలు కాంతివేగాన్ని కనుగొనడానికి ప్రయత్నించారు. వారిలో ముఖ్యులు రోమర్, బ్రాడ్లి, కోమర్, పిజో మొదలైన వారు.
– సూర్యుని కాంతి కిరణాలను ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించి కాంతివేగాన్ని కచ్చితంగా కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త ఫోకల్ట్.
– సాధారణంగా గాలిలో లేదా శూన్యంలో కాంతివేగం (C) = 3×108 మీ/సె గా ఉంటుంది.
1. ఏ వస్తువైనా ప్రయాణించగల గరిష్ఠమైన వేగం అనేది కాంతి వేగానికి సమానంగా ఉంటుంది. అంతేగాని ఏ వస్తువు కూడా కాంతివేగానికి మించిన వేగంతో ప్రయాణించలేదు.
2. గాలిలో ధ్వనివేగం 330 మీ/సె, కాంతివేగం 3×108 మీ/సె. అందువల్ల ధ్వనివేగంతో పోల్చినప్పుడు కాంతివేగం అనేక రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి పిడుగుపడే సమయంలో మొదట మెరుపు కనిపించి ఆ తర్వాత ఉరుము వినిపిస్తుంది.
3. సూర్యుని నుంచి బయలుదేరిన కాంతి కిరణాలు సుమారు 8.2 నిమిషాల కాలంలో (సుమారు 500 సెకన్లు) భూమిని చేరుతున్నాయి.
గమనిక: సూర్యుని కేంద్రం నుంచి భూమి కేంద్రానికి మధ్యగల సగటు దూరాన్ని ఖగోళ ప్రమాణం అంటారు.

– ఈ ప్రమాణాన్ని ఆధారంగా చేసుకుని సూర్యుని నుంచి ఇతర గ్రహాలకుగల దూరాన్ని కొలవవచ్చు.
– చంద్రుని నుంచి పరావర్తనం చెందిన కాంతి కిరణాలు భూమిని చేరడానికి పట్టేకాలం సుమారుగా 1 సెకన్.
వివరణ: భూమి నుంచి చంద్రునికి మధ్యగల సగటు దూరం (S)= 3,84,000 కి.మీ.
శూన్యంలో కాంతి వేగం= 3×108 మీ/సె
పట్టిన కాలం (t)= S/C= 384×106/300×106
= 1.27 సెకన్లు

కాంతి వక్రీభవనం
– కాంతి ఒక యానకంలో నుంచి మరొక యానకంలోకి ప్రయాణించినప్పుడు కాంతివేగంలో మార్పువల్ల అది యానకతలం (విభాజక తలం) వద్ద వంగి ప్రయాణిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని వక్రీభవనం అంటారు.
ఉదా: – వాతావరణ వక్రీభవనంవల్ల నక్షత్రాలు మిణుకు మిణుకు మన్నట్లుగా కనిపిస్తాయి.
– బీకరులోని నీటిలో నాణేన్ని ఉంచితే అది కొంతపైకి ఉన్నట్లుగా కనిపించడానికి కారణం వక్రీభవనం.
– వక్రీభవనంవల్ల ఉదయిస్తున్న లేదా అస్తమిస్తున్న సూర్యుడు క్షితిజ సమాంతరానికి కొంత ఎత్తున ఉన్నట్లు కనిపిస్తారు. సూర్యుడు ఉదయించేటప్పుడు, అస్తమించినప్పుడు రెండు నిమిషాల కాలం ఎక్కువగా ఉండటానికి కారణం కాంతి వక్రీభవనం. అందుకే ఒకరోజుకు 4 నిమిషాల కాలం ఎక్కువ పడుతున్నది.
– నక్షత్రాల నుంచి వస్తున్న కాంతి శూన్యంలో నుంచి భూమి వాతావరణ పొరల్లోకి ప్రవేశించడంవల్ల వక్రీభవనం చెంది నక్షత్రాలు తమ అసలు స్థానం కంటే ఎక్కువ ఎత్తులో ఉన్నట్లు కనిపిస్తాయి.
– స్విమ్మింగ్‌పూల్ అడుగుభాగం అసలు లోతుకంటే తక్కువ లోతులో ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది
– నీటిలోని చేపపిల్ల పైకి తేలుతున్నట్లు కనిపిస్తుంది
– మోకాళ్ల వరకు మునిగేటట్లు నీటిలో నిలబడి ఉంటే, కాళ్లు పొట్టిగా కనిపిస్తాయి.
– నీళ్లు ఉన్న బకెట్‌లో కట్టెను ఏటవాలుగా ముంచినప్పుడు వక్రీభవనంవల్ల అది వంగినట్లు కనిపిస్తుంది.

వక్రీభవన గుణకం
– ఏదైనా ఒక కాంతి కిరణం ఒక యానకంలో నుంచి మరొక యానకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు అది యానకతలం వద్ద వంగి ప్రయాణిస్తుంది.
– అప్పుడు అది లంబం వద్ద చేసే పతన కోణం సైన్ విలువకు, వక్రీభవన కోణం సైన్ విలువకు మధ్యగల నిష్పత్తిని వక్రీభవన గుణకం అంటారు.
– వక్రీభవన గుణకానికి ప్రమాణాలు లేవు.
– వక్రీభవన గుణకం = sin i/sin r (స్నెల్ నియమం)
– శూన్యంలో కాంతి వేగం/యానకంలో కాంతివేగం అని కూడా చెప్పవచ్చు.
– పదార్థంలో కాంతివేగం, గాలిలో వేగం కంటే ఎల్లప్పుడు తక్కువ. కనుక వక్రీభవన గుణకం ఎల్లప్పుడు ఒకటికంటే ఎక్కువ.

కాంతి పరావర్తనం
– కాంతి వస్తువులపై పడి పతనమై పరావర్తనం చెంది వెనుకకు మళ్లుతుంది. పరావర్తనం చెందిన కాంతి మన కంటిని చేరినప్పుడు ఆప్టిక్ అనే నరం ఉత్తేజితం చెందడం ద్వారా మనకు దృష్టి జ్ఞానం కలుగుతుంది. అప్పుడు మనం వస్తువులను చూడగలుగుతాం.
– కాంతి కిరణాలు ఒక తలంపై పతనమై మరల తిరిగి అదే యానకంలోకి ప్రయాణించడాన్ని పరావర్తనం అంటారు. ఆ తలాన్ని పరావర్తన తలం అంటారు. పరావర్తనం రెండు రకాలు.
1. క్రమ పరావర్తనం
– కాంతి కిరణాలు నున్నని, మెరుగుపెట్టబడిన క్రమతలాలపై పడినప్పుడు క్రమ పరావర్తనం చెందుతాయి.
2. క్రమరహిత పరావర్తనం
– గరుకైన, పాలిష్‌లేని క్రమరహిత తలాలపై పతనమైనప్పుడు కాంతి క్రమరహిత పరావర్తనం చెందుతుంది.
పరావర్తన నియమాలు
1. పతన కోణం, పరావర్తన కోణానికి సమానంగా ఉంటుంది.
2. పతన కిరణం, పరావర్తన కిరణం తలానికి గీసిన లంబం ఒకే సమతలంలో ఉంటాయి.
3. పతన కోణం, పరావర్తన కోణం లంబానికి ఇరువైపుల ఉంటాయి.

కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం
– కాంతి కిరణాలు ఎక్కువ సాంద్రతగల యానకం నుంచి తక్కువ సాంద్రతగల యానకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు కొన్ని సందర్భాల్లో వక్రీభవనం చెందక తిరిగి అదే యానకంలోకి పరావర్తనం చెందడాన్ని సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం అంటారు.
సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం ఏర్పడటానికి షరతులు
– కాంతి కిరణం ఎక్కువ సాంద్రతగల యానకం నుంచి తక్కువ సాంద్రతగల యానకంలోకి ప్రయాణిస్తూ ఉండాలి.
– పతన కోణం, సందిగ్ధ కోణం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి. ఎండమావులు ఏర్పడటానికి కారణం ఎడారుల్లో జరిగే కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం.

ఎండమావులు
– ఎడారుల్లో అధిక ఉష్ణోగ్రతవల్ల గాలి వేడెక్కి పైకిపోతుంది. భూమి నుంచి ఎత్తుకు పోయేకొద్దీ గాలి సాంద్రత పెరుగుతుంది. అంటే ఎడారిపై ఉండే గాలిని వేర్వేరు సాంద్రతతో ఉండే గాలి పొరలుగా భావించవచ్చు.
– ఎడారుల్లోని చెట్టు చివరి కొమ్మ నుంచి వచ్చే కొన్ని కాంతి కిరణాలు గాలి పొరల ద్వారా వక్రీభవనం చెందుతూ కింది పొరలకు ప్రయాణిస్తాయి. ఏ రెండు పొరల వద్దనైతే పతన కోణం విలువ సందిగ్ధ కోణం కంటే ఎక్కువ అవుతుందో, అక్కడ కాంతి కిరణం మరింత వక్రీభవనం చెందక సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం చెందుతుంది. దూరంగా ఉండే వ్యక్తికి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం చెందిన కాంతి కిరణం భూమి అడుగు నుంచి వచ్చినట్లు కనిపించడంవల్ల చెట్టు వద్ద నీరు ఉన్నట్లు భ్రమ కలుగుతుంది. వాటినే ఎండమావులు అంటారు.
సంపూర్ణ పరావర్తనం ఉపయోగాలు – సంపూర్ణాంతర పరావర్తన ధర్మం ఆధారంగా దృశా తంతువులు పనిచేస్తాయి.
– సానబెట్టిన వజ్రం ధగధగ మెరవడానికి కారణం సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం.
– ఇసుక ఎడారుల్లో, తారు రోడ్లపైన ఎండమావులు ఏర్పడటానికి కారణం – కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం.
– సూర్యుని నుంచి వచ్చే కాంతి కిరణాలు, చిన్న గోళాకృతి కలిగిన వర్షపు నీటి బిందువుపై పతనం కావడంవల్ల ఇంధ్రధనుస్సు ఏర్పడుతుంది. ఇది ఎల్లప్పుడూ సూర్యునికి అభిముఖంగా ఏర్పడుతుంది. నీటిలోగల గాలి బుడగలు తెల్లటి మెరుపులను కలిగి ఉండటానికి కారణం – కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం.
– బైనాక్యులర్స్, టెలిస్కోప్, కెమెరాల్లో కాంతి సంపూర్ణాంతర పట్టకాలను ఉపయోగిస్తారు.
– లూమింగ్ ఏర్పడటానికి కారణం – కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం. లూమింగ్‌లు ఎక్కువగా శీతల ప్రదేశాల్లో ఏర్పడుతాయి.

ఆప్టికల్ ఫైబర్ (ఆప్టికల్ ఫైబర్)
– సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం అనే సూత్రం ఆధారంగా పనిచేసే ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను డాక్టర్ నరేంద్రసింగ్ కపానీ అనే శాస్త్రవేత్త 1952లో కనుగొన్నాడు. ఇది 1956 నుంచి ప్రజలకు అందుబాటులోకి వచ్చింది. దీన్ని గాజుతో నిర్మిస్తారు.
– ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లోపలగల గాజు నాళాన్ని కోర్ అంటారు. దీని వ్యాసం 2×10-6 మీ. నుంచి 3×10-6ల వరకు ఉంటుంది.
– దీన్ని ఎక్కువ వ్యాసం కలిగిన గాజునాళంలో అమర్చుతారు. ఆవల ఉన్న ఈ గాజు నాళాన్ని క్లాడింగ్ అంటారు.
– ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్ లోపలికి పంపబడిన కాంతి కిరణాలు లేదా తక్కువ శక్తిగల లేసర్ కిరణాలతోపాటు ఏ కిరణాలైనా సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం చెంది అత్యధికమైన దూరం ప్రయాణిస్తాయి.
– కాబట్టి ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను సమాచార రంగంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించనున్నారు.
– మనదేశంలో ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్ వ్యవస్థను మొదటిసారిగా 1988లో ముంబైలో ప్రవేశపెట్టి, తర్వాత దేశమంతా విస్త్రృతపర్చారు.

ఉపయోగాలు
– మానవ అంతర్భాగాలను పరిశీలించే వైద్య పరికరాల్లో (లాప్రోస్కోపీ, ఎండోస్కోపీ) ఆపరేషన్‌లో విరివిగా ఉపయోగిస్తారు.
– డిజిటల్ వీడియో ప్రసారాల్లో, కంప్యూటర్‌లలో, సమాచార సాంకేతిక రంగాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
– సముద్రపు అంతర్భాగాన సమాచార ప్రసారానికి ఉపయోగిస్తారు.
– కాంతి తరంగాలుగా మార్చబడిన విద్యుత్ సంకేతాల ప్రసారానికి ఉపయోగిస్తారు.
– దూరవాణి ప్రసారాల్లో ఉపయోగిస్తారు.