PHYSICS Groups Special | విశ్వవ్యాప్తం.. దృష్టి శక్తి స్వరూపం

కాంతి

దృష్టి జ్ఞానాన్ని కలిగించే శక్తి స్వరూపమే కాంతి. కాంతి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని ‘ఆప్టిక్స్‌’ అంటారు. కంటి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని ‘ఆప్తాల్మాలజీ’ అంటారు. ఇది కాంతి స్వయం ప్రకాశమైన వస్తువుల నుంచి ఏర్పడి విద్యుదయస్కాంత తరంగ రూపంలో రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది.

కాంతిమితి

• కాంతిని కొలిచే శాస్త్రం – ఫొటోమెట్రి
• ఒక కాంతి జనకం నుంచి ఒక సెకను కాలంలో వెలువడిన కాంతి అభివాహనాన్ని ప్రతిదీప్తి సామర్థ్యం అంటారు.
• దీన్ని ల్యూమెన్‌లలో కొలుస్తారు.
• 1 ల్యూమెన్‌ = 1 ఎర్గ్‌/సెకెన్‌
• గోళంపై ఉన్న వైశాల్యానికి, గోళం వ్యాసార్థ వర్గానికి ఉన్న నిష్పత్తిని ఘనకోణం అంటారు. దీన్ని స్టెరేడియన్‌లు అంటారు.
• ఒక గోళంలో ఉన్న మొత్తం ఘనకోణం = 4

కాంతి తీవ్రత

• ఒక యూనిట్‌ ఘనకోణం నుంచి వెలువడే కాంతి అభివాహనాన్ని కాంతి తీవ్రత అంటారు.
• కాంతి తీవ్రతను క్యాండిలాల్లో కొలుస్తారు.
• 1 క్యాండిలా అంటే 1 ఎర్గ్‌/సెకన్‌/స్టెరేడియన్‌
• ప్లాటినమ్‌ ఘనీభవన ఉష్ణోగ్రత 2046K
• ఒక క్యాండిలా దీపన సామర్థ్యం ఉన్న కాంతి జనకం ప్రమాణ ఘన కోణంలో ఉదార్గం చేసిన అభివాహం
• ల్యూమెన్‌కు సమానం.
• సూర్యుని గరిష్ఠ వికిరణ శక్తి ఆకుపచ్చ కాంతికి దగ్గరగా ఉంటుంది. దీని తరంగ దైర్ఘ్యం 5550
• 100 వాట్ల బల్బు సుమారు 1400 ల్యూమెన్‌ల కాంతి అభివాహాన్ని ఇస్తుంది
• దీని కాంతి తీవ్రత (లేదా) దీపన సామర్థ్యం 118 క్యాండిలాలు
• కాంతిని వెలువరించే వాటిని ‘కాంతి జనకాలు’ అంటారు.
  ఇవి రెండు రకాలు
  1. స్వయం ప్రకాశకాలు
• స్వయంగా కాంతిని ఇచ్చే వస్తువులను ‘స్వయం ప్రకాశకాలు’ అంటారు.
  ఉదా : సూర్యుడు, మండుతున్న కొవ్వొత్తి, నక్షత్రాలు, మినుగురు పురుగులు మొదలైనవి.
  జీవ సందీప్తి
• నాక్టిల్యూకా, సిరాషియం, గోనియోలాక్స్‌ అనే డైనోఫ్లాజెల్లేట్స్‌ కూడా కాంతిని వెదజల్లుతాయి. ‘జీవసందీప్తి’ అంటారు.
• దీనికి కారణమయ్యే ప్రొటీన్‌ – ల్యూసిఫెరిన్‌ కాంతి ప్రసారం
• కాంతిని తమ నుంచి ప్రసారం చేసే ధర్మం ఆధారంగా వస్తువులను మూడు రకాలుగా గుర్తించవచ్చు.
  1. పారదర్శక పదార్థాలు
• కాంతిని స్వేచ్ఛగా ప్రసరింపచేసే పదార్థాలను ‘పారదర్శక పదార్థాలు’ అంటారు.
  ఉదా : గాజు, నీరు, శూన్యం
  2. అపారదర్శక పదార్థాలు
• కాంతిని ప్రసరింపచేయని పదార్థాలను అపారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
  ఉదా : రాయి, కర్ర, లోహాలు, గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు
• కాంతి వేగం శూన్యంలో గరిష్టం . ఇది 3×105 km/sec (or) 3×108 m/sec
  3. పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు
• కాంతిని పాక్షికంగా ప్రసరింపచేసే పదార్థాలను ‘పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు’ అంటారు.
  ఉదా : మైనం, నూనె కాగితం
  కాంతి సిద్ధాంతాలు
• కాంతి గురించి వివరించడానికి శాస్త్రవేత్తలు కాలక్రమంలో కొన్ని సిద్ధాంతాలను ప్రతిపాదించారు.
  1. కణ సిద్ధాంతం
• దీన్ని ప్రతిపాదించినది – న్యూటన్‌
• స్వయం ప్రకాశాలైన వస్తువుల నుంచి కాంతి కార్పస్కల్స్‌ అనే సూక్ష్మకణాల రూపంలో వెలువడుతుంది.
• ఈ కణాల పరిమాణం ఆధారంగా రంగులు ఏర్పడుతాయి. ఇవి సాంద్రతర యానకంలో ఎక్కువ వేగంతో, విరళ యానకంలో తక్కువ వేగంతో చలిస్తాయి.
• ఈ సిద్ధాంతం ఆధారంగా న్యూటన్‌ కాంతి ధర్మాలైన రుజుమార్గంలో ప్రయాణించడం, వక్రీభవనాలను వివరించే ప్రయత్నం చేశారు.
• తెల్లని కాంతిలో ఏడు రంగులు ఉంటాయని ఊహించారు.
  2. తరంగ సిద్ధాంతం
• కాంతి యాంత్రిక తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుందని హైగెన్స్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించారు.
• ఈ తరంగాలు కాంతి జనకం నుంచి అన్ని దిశల్లో ప్రయాణిస్తాయి.
• విశ్వమంతా ‘ఈథర్‌’ అనే పదార్థంతో నిండి ఉందని, ఈ పదార్థంలో కాంతి తరంగాలు ప్రయాణిస్తాయని ఊహించారు.
• కాంతి తరంగాల వేగం సాంద్రతర యానకంలో తక్కువగా, విరళ యానకంలో ఎక్కువగా ఉంటుంది.
• కాంతిలో రంగులు తరంగ పౌనఃపున్యాల ప్రమేయాలు,
• ‘థామస్‌ యంగ్‌’ వ్యతికరణ ప్రయోగం కాంతి తరంగ సిద్ధాంతాన్ని బలపరుస్తుంది.
  3. విద్యుదయస్కాంత తరంగ సిద్ధాంతం
• 1864లో మాక్స్‌వెల్‌ విద్యుదయస్కాంత తరంగాల భావనను తెలియజేశాడు.
• ఈ సిద్ధాంతాన్ని సరిచేసింది – హెర్ట్‌
• ఈ తరంగాల్లో పరస్పరం లంబంగా ఉండే విద్యుత్‌, అయస్కాంత క్షేత్రాలు నిరంతరం మారుతూ ఉంటాయి.
• కాంతి తరంగాలు కూడా విద్యుదయస్కాంత తరంగాల్లో భాగమే.
• కాంతి ప్రదర్శించే ధ్రువణ లక్షణాన్ని కనుగొన్నారు.
• కాంతి తరంగాలు తిర్యక్‌ తరంగాలుగా నిరూపించబడ్డాయి.
  4. ప్లాంక్‌ క్వాంటం సిద్ధాంతం
• 1900లో మాక్స్‌ ప్లాంక్‌ తన క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని E=hv అనే సమీకరణ ఆధారంగా వివరించాడు.
• ఈ సిద్ధాంతం ఫలితంగా ప్లాంక్‌కు 1918లో నోబెల్‌ ప్రైజ్‌ లభించడంతో పాటు, ఆధునిక భౌతికశాస్త్ర పితామహుడు.
• విద్యుదయస్కాంత తరంగాల్లో శక్తి క్వాంటీకరించిన ప్యాకెట్‌ల రూపంలో ఉంటుంది.
• ప్యాకెట్‌లలో ఉండే శక్తిని క్వాంటా అని, ప్యాకెట్‌ను ఫోటాన్‌ అని అన్నాడు.
• 1905లో ఐన్‌స్టీన్‌ కాంతి క్వాంటీకరించబడిన ఫోటాన్‌లు అనే శక్తి ప్యాకెట్‌ల రూపంలో ఉంటుందని ప్రకటించాడు.
  కాంతి ధర్మాలు – లక్షణాలు
• కాంతి కిరణాలు కింది ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి
  1. కాంతి రుజువర్తనం
  2. కాంతి వేగం
  3. వక్రీభవనం
  4. పరావర్తనం
  5. సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం
  6. కాంతి విశ్లేషణం/విక్షేపణం
  7. కాంతి పరిక్షేపణం
  8. వ్యతికరణం
  9. వివర్తనం
  10. ధృవణం
  1. కాంతి రుజుమార్గప్రసారం
• నీడలు –
• కాంతి ఎల్లప్పుడూ విద్యుదయస్కాంత తరంగ రూపంలో రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది.
• ఈ ధర్మం వల్ల నీడలు, గ్రహణాలు ఏర్పడుతాయి. పక్షి నేలకు దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు దాని నీడ ఏర్పడుతుంది. కానీ కొంత పైకి వెళ్లగానే నీడ అదృశ్యం అవుతుంది.
• కాంతి జనకం అంటే వస్తువులు చిన్నగా ఉన్నప్పుడు, తెరకు దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు నీడలు స్పష్టంగా ఏర్పడుతాయి. తెరకు దూరంగా జరిగినప్పుడు నీడలు అదృశ్యమవుతాయి.
• టార్చిలైట్‌, దీపం ముందు ఉన్న వస్తువుల నీడలు గోడలపై స్పష్టంగా ఏర్పడుతాయి.
• ట్యూబ్‌లైట్‌ వంటి పెద్ద కాంతి జనకాల ముందు ఉంచిన వస్తువుల నీడలు స్పష్టంగా ఏర్పడవు.
  గ్రహణాలు
• సూర్యునికి, చంద్రునికి మధ్యలో భూమి వచ్చినప్పుడు భూమి నీడ చంద్రునిపై పడి చంద్రగ్రహణం ఏర్పడుతుంది.
• చంద్రగ్రహణం పౌర్ణమి రోజుల్లో మాత్రమే ఏర్పడుతుంది.
• సూర్యునికి, భూమికి మధ్యలో చంద్రుడు వచ్చినప్పుడు చంద్రుని నీడ భూమిపై పడి సూర్యగ్రహణం ఏర్పడుతుంది.
• సూర్యగ్రహణం అమావాస్య రోజుల్లో మాత్రమే ఏర్పడుతుంది.
  2. కాంతి వేగం
• కాంతి వేగంపై ఎక్కువగా పరిశోధన చేసింది – ఫోకాల్ట్‌
• సూర్యుని నుంచి కాంతి కిరణాలు భూమిని చేరడానికి పట్టేకాలం – 8.2 నిమిషాలు
• శూన్యంలో కాంతి వేగం – 3×108 మీ/సె
• చంద్రునిపై పడిన కాంతి పరావర్తనం చెంది భూమికి చేరడానికి పట్టేకాలం – 1 సెకన్‌
  3. కాంతి పరావర్తనం
• వస్తువు తలాలపై పడిన కాంతి వెనుకకు అదే యానకంలోకి తిరిగి రావడాన్నే పరావర్తనం అంటారు.
• జీవకోటి దృష్టి జ్ఞానానికి కారణం ఇదే.
• నునుపు తలాలపై కాంతి క్రమ పరావర్తనం చెందుతుంది.
• ఈ ధర్మం వల్లనే వస్తువుల ప్రతిబింబాలు ఏర్పడుతున్నాయి.
• దర్పణాల పనితీరు పరావర్తనంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
• గరుకు తలాలపై కాంతి క్రమరహిత పరావర్తనం చెందుతుంది.
• అద్దంలో ఒక వ్యక్తి తన ప్రతిబింబాన్ని పూర్తిగా చూసుకోవాలంటే అద్దం ఎత్తు మనిషి ఎత్తులో కనీసం సగం ఉండాలి.
• అద్దం ముందు నిల్చున్న వ్యక్తి అద్దం వైపునకు ఒక మీటర్‌ నడిస్తే, అతని ప్రతిబింబానికి రెండు మీటర్లు దగ్గరవుతాడు.
• రెండు అద్దాలు ( కోణంలో ఉంచినప్పుడు వాటి మధ్య ఉన్న వస్తువు ప్రతిబింబాల సంఖ్య n=360/ – 1 అనే సూత్రం నుంచి వస్తుంది. n ఎప్పుడూ బేసి సంఖ్య (360/ -1 సరి సంఖ్య అయినప్పుడు 360/
  4. కాంతి వక్రీభవనం
• కాంతి ఒక యానకంలో నుంచి మరో యానకంలోకి ప్రయాణించినప్పుడు వేగంలో మార్పు వల్ల ఈ రెండు యానకాల సరిహద్దు వద్ద వంగి ప్రయాణిస్తుంది. దీన్ని ‘కాంతి వక్రీభవనం’ అంటారు.
  5. అనువర్తనాలు
• నీటిలో మునిగిన వస్తువు, కర్ర వంగినట్లుగా అనిపించడం
• నక్షత్రాలు మెరవడం
• గాజు పలక కింది అక్షరాలు పైకి లేచినట్టుగా కనిపించడం
• నీటిలో ఉన్న నాణెం వాస్తవ పరిమాణం కంటే పెద్దగా, తక్కువ లోతులో ఉన్నట్లు కనిపించడం
• సూర్యోదయం కంటే 2 నిమిషాల ముందు వెలుతురు కనిపించడానికి కారణం కాంతికిరణాల వక్రీభవనం, అదేవిధంగా సూర్యాస్తమయం తర్వాత 2 నిమిషాల కాలంపాటు వెలుతురు కనిపించడానికి కూడా కారణం ఇదే. కాబట్టి పగలు 4 నిమిషాల కాలం సమయం పెరుగుతుంది.
  6. స్విమ్మింగ్‌పూల్‌ అడుగుభాగం అసలు లోతుకంటే తక్కువగా కనిపించడం
  7. నీటిలో చేప పిల్ల వాస్తవానికంటే దగ్గరగా కనిపించడం
  8. మన వేళ్లను నీటిలో ముంచినప్పుడు పొట్టిగా కనిపించడం
• కాంతి సాంద్రత యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు వేగం పెరుగుతుంది. విరళ యానకం నుంచి సాంద్రత యానకంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు వేగం తగ్గుతుంది.