மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு

மாறுநிலைக் கோணம் என்றால் என்ன?#

மாறுநிலைக் கோணம் அல்லது வரம்புக் கோணம் என்பது ஒளியியலில், குறிப்பாக ஒளி ஒளிவிலகல் மற்றும் பிரதிபலிப்பு பற்றிய ஆய்வில் ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும். வெவ்வேறு ஊடகங்களுடன் ஒளி ஊடாடும் போது அதன் நடத்தையை தீர்மானிப்பதில் இது குறிப்பிடத்தக்க பங்கு வகிக்கிறது.

மாறுநிலைக் கோணத்தைப் புரிந்துகொள்வது#

ஒளி ஒரு அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து (எ.கா., கண்ணாடி அல்லது நீர்) ஒரு குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்திற்கு (எ.கா., காற்று) பயணிக்கும் போது, அது ஒளிவிலகல் அடைந்து, மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தான இயல்பிலிருந்து விலகி வளைகிறது. படுகோணம் (ஒளி மேற்பரப்பைத் தாக்கும் கோணம்) அதிகரிக்கும் போது, ஒளிவிலகல் கோணமும் அதிகரிக்கிறது.

ஒரு குறிப்பிட்ட படுகோணத்தில், ஒளிவிலகல் செய்யப்பட்ட ஒளி குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்தின் மேற்பரப்பைத் தொட்டுச் செல்கிறது, மேலும் ஒளிவிலகல் கோணம் 90 டிகிரியாக மாறுகிறது. படுகோணத்தின் இந்த குறிப்பிட்ட மதிப்பே மாறுநிலைக் கோணம் என அழைக்கப்படுகிறது.

மாறுநிலைக் கோணத்தின் பயன்பாடுகள்#

மாறுநிலைக் கோணம் பல்வேறு துறைகளில் பல்வேறு நடைமுறை பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:

• நாரொளியியல்: முழு அகப் பிரதிபலிப்பின் கொள்கை நாரொளியியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அங்கு ஒளி மெல்லிய, நெகிழ்வான நார்கள் வழியாக பல அகப் பிரதிபலிப்புகளால் கடத்தப்படுகிறது.
• பட்டகங்கள்: இருகண் தொலைநோக்கிகள் மற்றும் நிறமாலை அளவிகளில் பயன்படுத்தப்படும் பட்டகங்கள் போன்றவை, முழு அகப் பிரதிபலிப்பை அடைவதற்கும் ஒளியை அதன் கூறு நிறங்களாகப் பிரிப்பதற்கும் மாறுநிலைக் கோணத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.
• வைரங்கள்: வைரங்களின் அதிக மாறுநிலைக் கோணம் அவற்றின் பிரகாசத்திற்கும் மினுமினுப்பிற்கும் பங்களிக்கிறது, இது அவற்றை மிகவும் விரும்பப்படும் இரத்தினக் கற்களாக ஆக்குகிறது.
• படமாக்கம் மற்றும் நுண்ணோக்கியியல்: மாறுநிலைக் கோண நுண்ணோக்கி என்பது சிறிய பொருள்களின் உயர் தெளிவுப் படங்களைப் பெற மாறுநிலைக் கோணத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நுட்பமாகும்.

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது வெவ்வேறு ஒளிவிலகல் எண்களைக் கொண்ட இரண்டு ஊடகங்களின் இடைமுகத்தில் ஒளியின் நடத்தையை நிர்வகிக்கும் ஒளியியலின் அடிப்படைக் கருத்தாகும். நாரொளியியல், பட்டக வடிவமைப்பு, இரத்தினக் கல் பண்புகள் மற்றும் படமாக்க நுட்பங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளில் இது குறிப்பிடத்தக்க தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது. மாறுநிலைக் கோணத்தைப் புரிந்துகொள்வது, விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியியலாளர்கள் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் ஒளியின் சக்தியைப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

ஒளிவிலகல் எண் என்றால் என்ன?#

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் (RI) என்பது ஒளி அதன் வழியே செல்லும் போது எவ்வளவு வளைகிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். இது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்திற்கும் பொருளில் ஒளியின் வேகத்திற்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

$$n = \frac{c}{v}$$

இங்கு:

• n என்பது ஒளிவிலகல் எண்
• c என்பது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் (வினாடிக்கு 299,792,458 மீட்டர்)
• v என்பது பொருளில் ஒளியின் வேகம்

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் என்பது பரிமாணமற்ற அளவு ஆகும். இது பொதுவாக 1 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும், அதாவது ஒளி ஒரு பொருளில் வெற்றிடத்தில் இருப்பதை விட மெதுவாக பயணிக்கிறது.

ஒளிவிலகல் எண் எவ்வாறு அளவிடப்படுகிறது?#

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணை பல்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி அளவிடலாம். ஒரு பொதுவான முறை பட்டக முறை ஆகும். இந்த முறையில், ஒளிக்கற்றை பொருளின் பட்டகம் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது. ஒளி பட்டகத்திற்குள் நுழைந்து வெளியேறும் போது வளைவதற்கான கோணம் அளவிடப்படுகிறது. இந்த கோணத்தைப் பயன்படுத்தி பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணைக் கணக்கிடலாம்.

ஒளிவிலகல் எண்ணின் பயன்பாடுகள்#

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணுக்கு பல பயன்பாடுகள் உள்ளன. மிகவும் பொதுவான சில பயன்பாடுகள் பின்வருமாறு:

• ஒளியியல்: ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் வில்லைகள், கண்ணாடிகள் மற்றும் பிற ஒளியியல் சாதனங்களை வடிவமைக்கப் பயன்படுகிறது.
• படமாக்கம்: ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் நுண்ணோக்கிகள் மற்றும் தொலைநோக்கிகளில் படங்களை உருவாக்கப் பயன்படுகிறது.
• உணர்தல்: ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் இரசாயனங்கள் அல்லது பிற பொருட்களின் இருப்பை உணர பயன்படுத்தப்படலாம்.
• தொலைத்தொடர்புகள்: ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் நாரொளி இழைகளை வடிவமைக்கப் பயன்படுகிறது, அவை நீண்ட தூரங்களுக்கு ஒளி சமிக்ஞைகளை அனுப்ப பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஒளிவிலகல் எண் என்பது பொருட்களின் ஒரு அடிப்படை பண்பு ஆகும். ஒளியியல், படமாக்கம், உணர்தல் மற்றும் தொலைத்தொடர்புகள் ஆகியவற்றில் இது பல முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு#

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது ஒரு அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து ஒரு குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்திற்கு பயணிக்கும் ஒளிக்கதிர் முழு அகப் பிரதிபலிப்பு அடையும் படுகோணம் ஆகும். இந்த கோணத்தில், ஒளிவிலகல் செய்யப்பட்ட கதிர் குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்தின் மேற்பரப்புக்கு இணையாக இருக்கும்.

மாறுநிலைக் கோணம் இரண்டு ஊடகங்களின் ஒளிவிலகல் எண்ணுடன் பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் தொடர்புடையது:

$$sin\theta_c = \frac{n_2}{n_1}$$

இங்கு:

• $\theta_c$ என்பது மாறுநிலைக் கோணம்
• $n_1$ என்பது அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்
• $n_2$ என்பது குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்

இந்த சமன்பாடு, ஒளிவிலகல் எண்களில் பெரிய வேறுபாட்டைக் கொண்ட ஊடகங்களின் இணைப்பிற்கு மாறுநிலைக் கோணம் சிறியதாக இருக்கும் என்பதைக் காட்டுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், இரண்டு ஊடகங்களும் அடர்த்தியில் மிகவும் வேறுபட்டதாக இருக்கும்போது முழு அகப் பிரதிபலிப்பை அடைவது எளிதானது.

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது ஒளியியலில் பல முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும். மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், ஒளியை பல்வேறு வழிகளில் கையாளக்கூடிய ஒளியியல் சாதனங்களை நாம் வடிவமைக்க முடியும்.

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு: வழித்தோன்றல்#

அறிமுகம்#

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது ஒரு அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து ஒரு குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்திற்கு பயணிக்கும் ஒளி, இரண்டு ஊடகங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்திற்கு இணையாக பயணிக்கும் வகையில் ஒளிவிலகல் அடையும் படுகோணம் ஆகும். மாறுநிலைக் கோணத்தை விட அதிகமான படுகோணங்களில், ஒளி முழுமையாக அடர்த்தியான ஊடகத்திற்குள் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது.

மாறுநிலைக் கோணம் இரண்டு ஊடகங்களின் ஒளிவிலகல் எண்ணுடன் தொடர்புடையது. ஒரு ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண் என்பது காற்றிலிருந்து அந்த ஊடகத்திற்குள் செல்லும் போது ஒளி எவ்வளவு வளைகிறது என்பதற்கான அளவீடு ஆகும். ஒளிவிலகல் எண் அதிகமாக இருந்தால், ஒளி அதிகமாக வளைகிறது.

வழித்தோன்றல்#

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பை ஸ்னெல்லின் விதியைப் பயன்படுத்தி வழித்தோன்றலாம். ஸ்னெல்லின் விதி, படுகோணத்தின் சைனுக்கும் ஒளிவிலகல் கோணத்தின் சைனுக்கும் உள்ள விகிதம், இரண்டு ஊடகங்களின் ஒளிவிலகல் எண்களின் விகிதத்திற்கு சமம் என்று கூறுகிறது.

$$\frac{\sin i}{\sin r} = \frac{n_2}{n_1}$$

இங்கு:

• $i$ என்பது படுகோணம்
• $r$ என்பது ஒளிவிலகல் கோணம்
• $n_1$ என்பது அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்
• $n_2$ என்பது குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்

மாறுநிலைக் கோணத்தில், ஒளிவிலகல் கோணம் 90 டிகிரி ஆகும். எனவே,

$$\sin r = 1$$

இதை ஸ்னெல்லின் விதியில் பதிலிட, நாம் பெறுவது:

$$\frac{\sin i}{\sin 90^\circ} = \frac{n_2}{n_1}$$

$$\sin i = \frac{n_2}{n_1}$$

இருபுறமும் தலைகீழ் சைன் எடுத்தால், நாம் பெறுவது:

$$i = \sin^{-1}\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$$

இது மாறுநிலைக் கோணத்திற்கான சமன்பாடு ஆகும். மாறுநிலைக் கோணம் அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்ணுக்கு நேர்த்தகவிலும், குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்ணுக்கு எதிர்த்தகவிலும் உள்ளது என்பதை இது காட்டுகிறது.

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது ஒளியியலில் ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும். இது வில்லைகள், பட்டகங்கள் மற்றும் பிற ஒளியியல் சாதனங்களை வடிவமைக்கப் பயன்படுகிறது. மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு, எந்த இரண்டு ஊடகங்களுக்கும் மாறுநிலைக் கோணத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு கேள்வி-பதில்கள்#

மாறுநிலைக் கோணம் என்றால் என்ன?#

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது ஒரு அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து ஒரு குறைந்த அடர்த்தியான ஊடகத்திற்கு பயணிக்கும் ஒளிக்கதிர், இரண்டு ஊடகங்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்திற்கு இணையாக பயணிக்கும் வகையில் ஒளிவிலகல் அடையும் படுகோணம் ஆகும். இந்த கோணத்தில், ஒளிவிலகல் செய்யப்பட்ட கதிர் 90 டிகிரி வளைக்கப்படுகிறது.

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பு என்ன?#

மாறுநிலைக் கோணம் அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண்ணுக்கு எதிர்த்தகவில் உள்ளது. இதன் பொருள், அடர்த்தியான ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் எண் அதிகமாக இருந்தால், மாறுநிலைக் கோணம் சிறியதாக இருக்கும்.

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணைத் தீர்மானிக்க மாறுநிலைக் கோணம் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படலாம்?#

ஒரு பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணைத் தீர்மானிக்க மாறுநிலைக் கோணத்தைப் பயன்படுத்தலாம், அதாவது ஒளிக்கதிர் பொருளுக்கும் காற்றுக்கும் இடையிலான இடைமுகத்திற்கு இணையாக பயணிக்கும் வகையில் ஒளிவிலகல் அடையும் படுகோணத்தை அளவிடுவதன் மூலம். பொருளின் ஒளிவிலகல் எண்ணை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

$$ n = 1 / sin(critical angle) $$

இங்கு n என்பது பொருளின் ஒளிவிலகல் எண் மற்றும் மாறுநிலைக் கோணம் டிகிரிகளில் அளவிடப்படுகிறது.

மாறுநிலைக் கோணத்தின் சில பயன்பாடுகள் யாவை?#

மாறுநிலைக் கோணத்திற்கு பல பயன்பாடுகள் உள்ளன, அவற்றில் சில:

• பொருட்களின் ஒளிவிலகல் எண்ணை தீர்மானித்தல்
• ஒளியியல் வில்லைகள் மற்றும் பட்டகங்களை வடிவமைத்தல்
• நாரொளியியலில் முழு அகப் பிரதிபலிப்பு
• கானல் நீர் உருவாக்குதல்

முடிவுரை#

மாறுநிலைக் கோணம் என்பது பல பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒளியியலில் ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும். மாறுநிலைக் கோணத்திற்கும் ஒளிவிலகல் எண்ணிற்கும் உள்ள தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், ஒளியை பல்வேறு வழிகளில் கையாளக்கூடிய ஒளியியல் சாதனங்களை வடிவமைக்க முடியும்.