வெயில் தரும் மாயத் தண்ணீர்!

கோடை வெயில் கொளுத்துகிறது. வெயில் கொளுத்தும்போது சாலையைப் பார்த்திருக்கிறீர்களா? தூரத்தில் மழை பெய்து தண்ணீர் தேங்கியிருப்பதைப் போலத் தெரியும். பக்கத்தில் போய்ப் பார்த்தால் தண்ணீர் இருக்காது, கானல்நீர். மழை பெய்யாமல் சாலையில் தண்ணீர் இருப்பதுபோலத் தெரிவது ஏன்? இந்தக் கேள்விக்கு விடையைத் தெரிந்துகொள்ள ஆசையா? ஒரு சோதனை செய்தல் தெரிந்துவிடப்போகிறது.

நடப்பது என்ன?

ஒளி என்பது ஒரு வகையான ஆற்றல். மின் காந்த அலைகளின் ஒரு சிறு பகுதியே கண்ணுக்குத் தெரியும் ஒளி அலைகள் ஆகும். அவை 4000-7000 அலை நீளம் (Wave Length) கொண்டவை (1 = 10-10 மீ ). ஒளி ஒரு வினாடிக்கு 3,00,000 கி.மீ வேகத்தில் பரவும். இந்தத் தகவல்களைப் பார்த்துப் பயந்துவிடாதீர்கள். இவை பற்றி மேல் வகுப்புகளில் படித்துத் தெரிந்துகொள்வீர்கள்.

ஒளியானது வெற்றிடத்தில் கண்ணாடி, நீர், எண்ணெய், காற்று ஆகியவற்றில் ஊடுருவிச் செல்லும் தன்மையுடையது. ஒளி ஊடுருவிச் செல்லும் பொருள்கள் ஊடகம் (Medium) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. ஒளி ஓர் ஊடகத்திலிருந்து மற்றோர் ஊடகத்துக்குள் பயணம் செய்யும்போது தனது பாதையை விட்டுச் சற்று விலகிச் செல்லும். இதுவே ஒளி விலகல் ஆகும்.

ஒளி எந்த அளவுக்கு விலகிச் செல்கிறது என்பதைப் படுகோணம், விலகல் கோணம் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தித் தெரிந்துகொள்ளலாம். இரண்டு ஊடகங்கள் சந்திக்கும் பரப்பில் ஏதேனும் ஒரு புள்ளியில் ஊடகத்தின் பரப்புக்குச் செங்குத்தாக வரையப்படும் கோட்டுக்கும் படுகதிருக்கும் இடையே உள்ள கோணமே படுகோணம் (i = Angle of Incidence). செங்குத்துக் கோட்டுக்கும் விலகிச் செல்லும் ஒளிக்கதிருக்கும் இடையே உள்ள கோணமே விலகல் கோணம் (r- Angle of Refration). படுகோணத்தின் சைன் மதிப்புக்கும் (sin i) விலகல் கோணத்தின் சைன் மதிப்புக்கும் (sin r) இடையே உள்ள விகிதத்தை ஒரு மாறிலி என்பார்கள். அதாவது, n =sin i/ sin r.

இதுவே ஒளி விலகல் பற்றிய ஸ்நெல் விதியாகும். இந்த விதியின் அடிப்படையிலேயே எந்த ஓர் ஊடகத்திலும் ஒளிவிலகல் நடைபெறும். காற்றில் ஒளி பயணிக்கும் வேகத்தைப்போல நீரில் 75 சதவீதமும் கண்ணாடியில் 67 சதவீதமும் குறைந்த வேகத்தில் பயணம் செய்யும்.

கண்ணாடி பாட்டிலிலுள்ள நீர் ஓர் அடர்வு மிகு ஊடகம் ஆகும். காற்று அடர்வு குறைந்த ஊடகம். அடர்வு மிகுந்த நீர் ஊடகத்திலிருந்து அடர்வு குறைந்த காற்று ஊடகத்துக்கு ஒளிக்கதிர் வரும்போது செங்குத்துக் கோட்டை விட்டு விலகிச் செல்லும். அடர்வு குறைந்த ஊடகத்திலிருந்து அடர்வு மிகுந்த ஊடகத்துக்கு ஒளிக்கதிர் செல்லும்போது செங்குத்துக் கோட்டை நோக்கி ஒளி விலகல் அடையும்.

நீர்ப் பரப்பில் பென்சில் உடைந்ததுபோல் தெரிய ஒளி விலகலே காரணம்.

பயன்பாடு

பாலைவனத்தில் தண்ணீர் தாகத்தில் செல்லும் ஒருவர், தொலைவில் குட்டையில் தண்ணீர் தேங்கியிருப்பதைப் போன்ற காட்சியைப் பார்ப்பார். இதுவே கானல் நீர் ஆகும். பாலைவனத்தில் தெரியும் கானல் நீர், கோடைக் காலத்தில் சாலைகளிலும் தோன்றும். இது ஓர் ஒளியியல் மாயத் தோற்றம் (Optical Illusion).

உண்மையில் சாலையில் தெரிவது வானத்தின் எதிரொளிப்பே (Reflection). கோடைக் காலத்தில் அதிக வெப்பத்தினால் வளிமண்டலத்தில் (Atmosphere) உள்ள காற்று சூடாகி வெவ்வேறு அடர்த்தி கொண்ட காற்று அடுக்குகளாக (Air layers) மாறும். சாலைக்கு அருகில் உள்ள சூடான காற்று அடுக்கு குறைந்த அடர்வைக் கொண்டிருக்கும்.

இப்போது அடர்வு குறைந்த காற்றைச் சாலைக்கு அருகில் உள்ள குறைந்த அடர்வு கொண்ட சூடான காற்று ஊடகமாகவும், அடர்வு மிகுந்த நீரைச் சாலையின் பரப்புக்குச் சற்றுத் தொலைவில் உள்ள அடர்வு மிகுந்த குளிர்ந்த காற்று ஊடகமாகவும் கற்பனை செய்துகொள்கிறீர்களா?

ஓர் ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்துக்கு ஒளிக்கதிர் செல்லும்போது ஒளிவிலகல் காரணமாகப் பென்சில்

உடைந்தது போலத் தோன்றியது

இல்லையா? அதைப் போலவே

வெப்பத்தினால் உருவான வெவ்வேறு

அடர்வு கொண்ட காற்று அடுக்குகளில் வான் ஒளிக்கதிர் (Skylight) செல்லும்போது ஒளிவிலகலினால் கானல் நீர் தோன்றுகிறது.

இனி, கானல் நீரைப் பார்த்தால் அதிலுள்ள அறிவியல் உங்களுக்கு ஞாபகத்துக்கு வரும் அல்லவா?

படங்கள்: அ. சுப்பையா பாண்டியன்

கட்டுரையாளர்: இயற்பியல் பேராசிரியர், அறிவியல் எழுத்தாளர்

தொடர்புக்கு: aspandian59@gmail.com