నీటిలోని నాణెం పెద్దగా కనిపించడానికి కారణం?

నీటిలోని నాణెం పెద్దగా కనిపించడానికి కారణం?

నీటిలోని నాణెం పెద్దగా కనిపించడానికి కారణం?
 
కాంతి ఒక శక్తి స్వరూపం. ఇది స్వయం ప్రకాశకాలైన వస్తువుల నుంచి జనించి అన్ని దిశల్లో ప్రయాణిస్తుంది. కాంతి కిరణాలు ప్రయాణించే మార్గంలో అడ్డుగా ఉన్న వస్తువుల ఉపరితలంపై పతనమై పరావర్తనం చెందుతాయి. ఇవి మన కంటిలోని రెటీనాను కనీసం 1/16 సెకన్ల్ల కాలంపాటు తాకినట్లయితే ఆప్టిక్ అనే నాడి ద్వారా దృష్టి జ్ఞానం కలుగుతుంది. కాబట్టి కాంతిని ఆప్టిక్స్ అని కూడా పిలుస్తారు.
 
మానవుని దృష్టి జ్ఞానాన్ని గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని ఆప్తమాలజీ అంటారు.
 
కాంతిని విడుదల చేసే ధర్మాన్ని ఆధారంగా చేసుకొని వస్తువులను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
స్వయం ప్రకాశకాలు: ఈ వస్తువులు కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. ఈ స్వయం ప్రకాశకాలను తిరిగి రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
     
 సహజ స్వయం ప్రకాశకాలు: సూర్యుడు, నక్షత్రాలు, మిణుగురు పురుగు.
     కృత్రిమ స్వయం ప్రకాశకాలు: వెలుగుతున్న కొవ్వొత్తి, విద్యుత్ బల్బు, ట్యూబ్‌లైట్, టార్చిలైట్.
     
 అస్వయం ప్రకాశకాలు: స్వయం ప్రకాశకాలపై ఆధారపడి ప్రకాశించే వస్తువులను అస్వయం ప్రకాశకాలు అంటారు.
ఉదా: గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు, మానవ శరీరం, చెక్కదిమ్మ, గోడ.
     
 పదార్థాల రకాలు: కాంతిని ప్రసారం చేసే ధర్మం ఆధారంగా పదార్థాలను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
     
 పారదర్శక పదార్థాలు: ఈ పదార్థాల ద్వా రా కాంతి కిరణాలు చొచ్చుకొని పోతాయి.
 ఉదా: గాజు, నీరు, గాలి, వజ్రం
 
 అర్ధ లేదా పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు: ఈ పదార్థాలపై పతనమైన కాంతిని పాక్షికం గా ప్రసారం చేస్తాయి.
 ఉదా: గరుకు ఉపరితలం ఉన్న గాజు పల క, నూనె అద్దిన కాగితం, ట్రేజింగ్ పేపర్
 
 అపారదర్శక పదార్థాలు: ఈ పదార్థాల ద్వారా కాంతి కిరణాలు చొచ్చుకొని వెళ్లలేవు.
 ఉదా: గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు, చెక్కదిమ్మ, మానవ శరీరం, గోడ.
 
 కాంతి సిద్ధాంతాలు
 శాస్త్రవేత్తలు కాంతి ధర్మాలను అధ్యయనం చేసి కొన్ని సిద్ధాంతాలను ప్రతిపాదించారు.
 
 1.    న్యూటన్ కణ సిద్ధాంతం: తొలిసారిగా 16వ శతాబ్దంలో న్యూటన్ కణ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం స్వయం ప్రకాశకాలైన వస్తువుల నుంచి వెలువడిన కాంతి కిరణాలు చిన్న కణాల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి. ఈ కాంతి కణాలు మన కంటిలోని రెటీనాను తాకినప్పుడు దృష్టి జ్ఞానం కలుగుతుంది. ఈ కాంతికణాల పరిమాణం చాలా స్వల్పంగా ఉండటం వల్ల వాటిపై భూమి గురుత్వాకర్షణ బల ప్రభావం దాదాపు శూన్యం. కాబ ట్టి ఈ కాంతి కణాలను కార్పాస్కులర్‌‌స అంటారు.

ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి కణాల వేగం సాంద్రతర యానకంలో (గాజు, నీరు) ఎక్కువగా, సరళయానకం లో(గాలి) తక్కువగా ఉంటుంది. ప్రయో గాత్మకంగా పరిశీలించినప్పుడు కాంతివేగం సరళయానకంలో ఎక్కువగా,సాంద్ర తర యానకంలో తక్కువగా ఉంటుంది. భిన్నమైన పరిమాణంలో ఉన్న కాంతికణాల కారణంగా వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాల వల్ల వేర్వేరు రంగులు ఏర్పడతాయని న్యూటన్ ప్రతిపాదించాడు. న్యూటన్ కణ సిద్ధాంతంలో కొన్ని లోపాలు ఉండటం వల్ల శాస్త్రవేత్తలు దీన్ని తిరస్కరించారు.
 
 హైగెన్‌‌స తరంగ సిద్ధాంతం: ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం స్వయం ప్రకాశకాలైన వస్తువుల నుంచి వెలువడ్డ కాంతి కిరణాలు యాం త్రిక తరంగాల రూపంలో అన్ని దిశల్లో ప్రయాణిస్తాయి. ఈ యాంత్రిక తరంగాలు విశ్వవ్యాప్తం అయిన ఈథర్ అనే యానకం ద్వారా ప్రయాణిస్తున్నాయని ఈ సిద్ధాం తం తెలియజేస్తోంది. కానీ, కాంతి తరంగాలు యాంత్రిక తరంగాలు కావు. ఎందుకంటే ఈ కిరణాలు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు మాత్రమే. కాబట్టి ఇవి ప్రయా ణించడానికి ఎలాంటి యానకం అవసరం లేదు. అదేవిధంగా ఈ సిద్ధాంతంలో ప్రతిపాదించిన ఈథర్ అనే యానకాన్ని శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటివరకూ కనుగొనలేదు.
     
ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి కిరణాల వేగం సరళయానకంలో ఎక్కువగా, సాంద్రతర యానకంలో తక్కువగా ఉంటుంది. వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉన్న కాంతి కిరణాల వల్ల వేర్వేరు రంగులు ఏర్పడతాయని హైగెన్‌‌స వివరించాడు.
 
 క్వాంటం సిద్ధాంతం: ఈ సిద్ధాంతాన్ని క్రీ.శ. 1900 లో మాక్స్‌ప్లాంక్ శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. దీనికి 1918లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతిశక్తి చిన్న శక్తి ప్యాకెట్‌ల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది. ఒక్కో శక్తి ప్యాకెట్‌లో ఉన్న శక్తిని ఒక క్వాంటం లేదా ఫోటాన్ అంటారు.
     
 ఒక ఫోటాన్‌లో ఉండే శక్తి E = hu
 h = ఫ్లాంక్ స్థిరాంకం
 కానీ, కాంతి వేగం C = ul
 u = పౌనఃపున్యం
 
ఈ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించిన తర్వాత భౌతికశాస్త్రంలో జరిగిన అభివృద్ధినంతా కలిిపి ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం అంటారు. అందు వల్ల మాక్స్‌ప్లాంక్‌ను ఆధునిక భౌతిక శాస్త్ర పితామహుడు అంటారు.

రామన్ ఫలితాన్ని వివరించడానికి సర్ సి.వి.రామన్ క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని ఉపయోగించుకున్నాడు.
 
విద్యుదయస్కాంత తరంగ సిద్ధాంతం: ఈ సిద్ధాంతాన్ని మాక్స్‌వెల్ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. దీని ప్రకారం కాంతి కిరణాలు విద్యుత్, అయస్కాంత అంశాల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి. ఈ తరంగాలు ప్రయాణించడానికి ఎలాంటి యానకం అవసరం లేదు. కాబట్టి కాంతి కిరణాలు శూన్యంలో కూడా ప్రయాణిస్తాయి.
 
 కాంతిధర్మాలు
 1. కాంతి రుజువర్తనం; 2. కాంతి వేగం; 3. వక్రీభవనం; 4. పరావర్తనం; 5. సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం; 6. కాంతి విశ్లేషణం లేదా విక్షేపణం; 7. కాంతి పరిక్షేపణం; 8. వ్యతికరణం; 9. వివర్తనం; 10. దృవణం
 
 కాంతి రుజువర్తనం: స్వయం ప్రకాశకాల నుంచి వెలువడిన కాంతి కిరణాలు సరళరేఖ మార్గంలో ప్రయాణిస్తాయి. ఈ ధర్మాన్ని కాంతి రుజువర్తనం అంటారు. రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తున్న కాంతి కిరణాలు ఎదురెదురుగా ఉన్న అపారదర్శక పదార్థాలపై పతనమైనప్పుడు రెండో వైపున ఛాయ(నీడ) ఏర్పడుతుంది. ఈ ఛాయను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు. దట్టమైన చీకటితో ఆవరించి ఉన్న ప్రాంతాన్ని ప్రచ్ఛాయ అని, దాని చుట్టూ ఉన్న మసక చీకటిని ఉపచ్ఛాయ అని అంటారు.
 
అనువర్తనాలు
సౌరకుటుంబంలో సూర్యగ్రహణం, చంద్రగ్రహణం ఏర్పడటానికి కారణం కాంతి రుజువర్తనమే. ప్రచ్ఛాయలో సంపూర్ణ గ్రహణాలు, ఉపచ్ఛాయలో సాధారణ గ్రహణాలు ఏర్పడతాయి.
 
కాంతి వేగాన్ని తొలిసారిగా 16వ శతాబ్దంలో కనుగొనడానికి ప్రయత్నించిన శాస్త్రవేత్త గెలీలియో. ఇతనితో పాటు రోమర్, ఫిజో, కోమర్, బ్రాడ్‌లీ మొదలైనవారు కూడా ప్రత్నించారు. కానీ, సూర్యుని కాంతి కిరణాలను ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించి కాంతివేగాన్ని కచ్చితంగా కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త ఫోకాల్ట్. సాధారణంగా గాలిలో, శూన్యంలో కాంతివేగం
     ఇ =3ప108ఝ/ట్ఛఛిగా ఉంటుంది.
     
మనకు లభిస్తున్న పారదర్శక పదార్థాల్లో కాంతివేగం గాలిలో ఎక్కువగా, వజ్రంలో తక్కువగా ఉంటుంది.
     
గాలిలో ధ్వనివేగం 330ఝ/ట్ఛఛి, కాంతి వేగం 3ప108ఝ/ట్ఛఛి. కాబట్టి ధ్వని వేగంతో పోల్చినప్పుడు కాంతివేగం అనేకరెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల పిడుగుపడే సమయంలో మొదట మెరుపు కనిపించిన తర్వాత ఉరుము వినిపిస్తుంది.
     
 సూర్యుడి నుంచి బయలుదేరిన కాంతి కిరణాలు సుమారు 8.2 నిమిషాల్లో భూమిని చేరుతాయి.
     
 చంద్రుడి నుంచి పరావర్తనం చెందిన కాంతి కిరణాలు భూమిని చేరడానికి పట్టే సమయం సుమారు ఒక సెకను.
     
 భూమి నుంచి చంద్రుడికి మధ్య దూరం = 3,84,000km
 శూన్యంలో C = 3´108m/sec
 
 కాంతి వేగం
 » 1.3 secS
 
 కాంతి సంవత్సరం: భూమి నుంచి నక్షత్రాలకు మధ్య ఉన్న దూరాన్ని కొలవడానికి కాంతి సంవత్సరం అనే ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు. కాంతి సంవత్సరం అంటే కాంతి కిరణాలు ఒక సంవత్సరంలో ప్రయాణించిన దూరం.
 కాంతి సంవత్సరం = 365.25 ´ 24 ´ 60 ´ 60 ´
 3´ 108m/sec
 » 9.4´1015m
 » 9.4´1012km
 
 పారలోస్టిక్ సెకన్: ఈ ప్రమాణాన్ని ఉపయోగించి విశ్వాంతరాళంలో నక్షత్రాల మధ్య దూరాన్ని కొలుస్తారు.
 1 Para sec = 3.26 కాంతి సంవత్సరాలు
 సాధారణంగా పరమాణు కేంద్రకం పరిమాణాన్ని కొలవడానికి ఈ ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
 
 ఒక వస్తువు లేదా తరంగం ప్రయాణించగలిగే గరిష్టమైన వేగం కాంతి వేగానికి సమానంగా ఉంటుంది. అందువల్ల ఏ వస్తువు అయినా కాంతివేగానికి మించిన వేగంతో ప్రయాణించదు. రెండు అంతరిక్ష నౌకలు ఒక్కొక్కటి కాంతి వేగానికి సమానమైన వేగంతో ఎదురెదురుగా ఒకదాన్ని మరొకటి సమీపించినప్పుడు వాటి సాపేక్ష వేగం కాంతివేగానికి సమానంగా ఉంటుంది.
 
 కాంతి వక్రీభవనం: కాంతి కిరణాలు ఒక యానకం నుంచి మరో యానకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు రెండో యానకంలో వంగి ప్రయాణిస్తాయి. ఈ ధర్మాన్ని కాంతి వక్రీభవనం అంటారు. ఇది రెండు అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అవి...
 1. కాంతి కిరణాలు పతనమయ్యే కోణం
 2. యానకం స్వభావం
ఉదా: నీటితో నింపిన బకెట్‌లో కర్రను ముంచినప్పుడు వక్రీభవనం వల్ల నీటిలోపల ఉన్న కర్రభాగం వంగినట్లుగా/విరిగినట్లుగా కనిపిస్తుంది. దీనికి కారణం కాంతి వక్రీభవనం.
 
నీటితో నింపిన పాత్ర అడుగుభాగంలో ఒక వస్తువును(నాణేన్ని) ఉంచినప్పుడు వక్రీభవనం వల్ల ఆ వస్తువు పరిమాణం అసలు పరిమాణం కంటే పెద్దగా, కంటికి దగ్గరగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.
     
ఒక పాత్రలో కొంత మట్టం వరకు నీటితో నింపి దాని అడుగు భాగాన్ని చూసినప్పుడు వక్రీభవనం వల్ల అది పైకి లేచి లోతు తక్కువగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది. ఈ కారణం వల్ల జలాశయాల లోతు తక్కువగా ఉన్నట్లు అనిపిస్తుంది.
     
గాలిలో ఎగురుతున్న ఒక గద్ద నీటిలో ఉన్న చేపను చూసినప్పుడు వక్రీభవనం వల్ల ఆ చేప పరిమాణం పెద్దదిగా కనిపిస్తుంది. కానీ, నీటిలోపల ఉన్న చేప గాలిలో ఎగురుతున్న డేగను చూసినప్పుడు అది అసలు పరిమాణం కంటే చిన్నగా, అసలు ఎత్తు కంటే ఎక్కువ ఎత్తులో ఎగురుతున్నట్లు కనిపిస్తుంది.
 
అక్షరాలున్న ఒక పేపర్‌పై గాజు పలకను అమర్చి చూసినప్పుడు వక్రీభవనం వల్ల ఆ అక్షరాలు పెద్దవిగా, కంటికి దగ్గరగా కనిపిస్తాయి.
 
సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయం సమయాల్లో సూర్యుడి నుంచి వెలువడుతున్న కాంతి కిరణాలు క్షితిజ సమాంతరంగా ప్రయాణిస్తూ భూ వాతావరణ పొరలో ప్రవేశించి వక్రీభవనం చెందుతాయి. కాబట్టి ఉదయించే, అస్తమించే సూర్యబింబం కొద్ది సమయం పాటు అండాకృతిలో కనిపిస్తుంది.
 
ఒకరోజు వాస్తవ కాల వ్యవధి 23 గంటల 56 నిమిషాల 4 సెకన్లు. కానీ, సూర్యుడి నుంచి వస్తున్న కాంతి కిరణాలు భూ వాతావరణంలోకి ప్రవేశించి వక్రీభవనం చెందడం వల్ల వాస్తవ సూర్యోదయం కంటే రెండు నిమిషాల ముందు, వాస్తవ సూర్యాస్తమయం తర్వాత 2 నిమిషాల పాటు అదనంగా వెలుతురు కనిపిస్తుంది. కాబట్టి ఒకరోజు కాల వ్యవధి నాలుగు నిమిషాలు పెరిగి 23 గంటల 56 నిమిషాల 4 సెకండ్ల నుంచి 24 గంటలుగా మారింది.
 
విశ్వాంతరాళంలో ఉన్న నక్షత్రాల నుంచి వెలువడుతున్న కాంతి కిరణాలు శూన్యం ద్వారా ప్రయాణించి భూ వాతావరణ పొరలో ప్రవేశించినప్పుడు వక్రీభవనం చెందుతాయి. కాబట్టి ఆ నక్షత్రాలు మిణుకుమిణుకుమన్నట్లు కనిపిస్తాయి. వక్రీభ వనం వల్ల నక్షత్రాలు అసలు పరిమాణం కంటే చిన్నవిగా, అసలు ఎత్తుకంటే ఎక్కువ ఎత్తులో ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తాయి.