ఆకాశం నీలి రంగులో ఎందుకు కనిపిస్తుంది?

ఆకాశం నీలి రంగులో ఎందుకు కనిపిస్తుంది?

ఫిజిక్స్ - కాంతి

వక్రీభవన గుణకం: కాంతి కిరణాలు ఒక యానకంలో నుంచి మరొక యానకంలోకి ప్రయాణించినప్పుడు ఆ యానక లంబం వద్ద చేసే పతన కోణం జీ విలువకు, వక్రీభవన కోణం జీ విలువకు మధ్య ఉండే నిష్పత్తిని వక్రీభవన గుణకం అంటారు. దీన్ని స్నెల్ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు. కాబట్టి దీన్ని  స్నెల్ నియమం అంటారు.
  స్నెల్ నియమం లేదా వక్రీభవన గుణకం
 
 - వక్రీభవన గుణకం  ఒకే రకమైన రెండు భౌతికరాశుల మధ్య ఉన్న నిష్పత్తికి సమానం. అందువల్ల వక్రీభవన గుణకానికి  ఎలాంటి ప్రమాణాలు ఉండవు. కానీ, ఆయా పదార్థాల యానకాల స్వభావాన్ని బట్టి  వేర్వేరు విలువలు ఉంటాయి.
 ఉదా: గాలి వక్రీభవన గుణకం విలువ     
 mair = 1  ఎందుకంటే గాలి విషయంలో
     i = r
 
     నీరు
 m glass= 1.5
 వజ్రం m diamond = 2.42
 - మనకు లభిస్తున్న అన్ని పారదర్శక పదార్థాల్లో వజ్రం వక్రీభవన గుణకం విలువ గరిష్టంగా ఉంటుంది.
 - గాలి, నీరు, గాజు వక్రీభవన గుణకం విలు వలు దాదాపు సమానంగా ఉండటం వల్ల గాజు పలకను నీటిలో వేసినప్పుడు అది అదృశ్యమైనట్లుగా కనిపిస్తుంది. ఈ కారణం వల్ల ఉష్ణోగ్రత మాపకాలు, భారమితిలలో నీటిని  ఉపయోగిస్తున్నారు.
 పరావర్తనం: కాంతికిరణాలు ప్రయాణించే  మార్గంలో ఎదురుగా ఉన్న వస్తువుల ఉపరితలంపై పతనమై పరావర్తనం చెంది వెనుకకు మరలడాన్ని కాంతి పరావర్తనం అంటారు.
 అనువర్తనాలు
 - అన్ని దర్పణాలు కాంతి పరావర్తనం ధర్మం  ఆధారంగా  పనిచేస్తున్నాయి.
 - మానవునికి దృష్టి జ్ఞానం  కలగడానికి  కారణం కాంతి పరావర్తనమే.
 - వస్తువుల ఉపరితలం  నునుపుగా ఉన్నట్లయితే కాంతిపరావర్తనం  అన్ని బిందువుల వద్ద ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఒక వేళ వస్తువుల ఉపరితలం  గరుకుగా  ఉన్నప్పుడు కాంతి పరావర్తనం  వేర్వేరు బిందువుల వద్ద వేర్వేరుగా ఉంటుంది.
 కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం : కాంతి కిరణాలు ఒక వస్తువు లోపల సంపూర్ణంగా పరావర్తనం చెందడాన్ని కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం అంటారు.
 - కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం  జరగా లంటే కాంతి కిరణం  ఎల్లప్పుడూ  సాంద్రతర యానకం నుంచి సరళయానకంలోకి ప్రయాణించాలి.
 అనువర్తనాలు
 - కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం వల్ల వజ్రం మెరుస్తున్నట్లుగా కనిపిస్తుంది.
 - వేసవి కాలంలో ఇసుక ఎడారులు, తారురోడ్లపై ఎండమావులు ఏర్పడటానికి కారణం కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం మా త్రమే.
 - మంచు ప్రదేశాల్లో కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం కారణంగా ఒక వస్తువు అసలు ఎత్తుకంటే ఎక్కువ ఎత్తులో  ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తుంది. దీన్ని లూమింగ్ అంటారు.
 - నీరు, గాజు దిమ్మలోపల ఉన్న గాలి బుడగ  వెండిలా మెరుస్తున్నట్లు కనిపించడానికి కారణం కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనమే.
 - ట్రాఫిక్ సిగ్నల్స్ కాంతి సంపూర్ణాంతర పరా వర్తనం ధర్మం  ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
 - ఈ ధర్మం ఆధారంగా వైద్యరంగంలో ఎండోస్కోపి, లాప్రోస్కోపిలు  పనిచేస్తున్నాయి. ఎండోస్కోపిలో తక్కువ శక్తి ఉన్న లేజర్ కిరణాలు, ఇతర వికిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
 దృశ్యా తంతువు: కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం  ధర్మం ఆధారంగా పనిచేసే ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను గాజుతో నిర్మిస్తారు. ఆప్టికల్ ఫైబర్ లోపల ఉన్న గాజు గొట్టాన్ని కోర్ అంటారు. దీని వ్యాసం 2 మైక్రాన్‌ల నుంచి 3 మైక్రాన్‌ల వరకు (2´106 m నుంచి 3´106ఝ) ఉంటుంది.
 - ఈ గొట్టాన్ని ఎక్కువ వ్యాసం  ఉన్న  మరొక గాజు గొట్టంలో బిగిస్తారు.  అవతలివైపు ఉన్న ఈ గాజు గొట్టాన్ని క్లేడింగ్ అంటారు.
 - ఆప్టికల్ ఫైబర్ లోపలికి పంపిన లేజర్, ఇతర వికిరణాలు  అత్యధిక దూరం ప్రయాణిస్తాయి. కాబట్టి ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను సమాచార ప్రసారంలో ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నారు.
 - ఆప్టికల్ ఫైబర్ వ్యవస్థను తొలిసారి 1988 లో ముంబై నగరంలో ప్రవేశపెట్టి  తర్వాత దేశమంతా విస్తృతపర్చారు.
 - ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లోని గాజు గొట్టం వ్యాసం చాలా తక్కువగా  ఉంటుంది. దీన్ని  గ్లాస్ ఊల్ అంటారు.
 కాంతితీవ్రత: ప్రమాణ వైశాల్యంపై పతనమైన కాంతి కిరణాల సంఖ్యను కాంతి తీవ్రత అంటారు. ఒకవేళ వైశాల్యంలో మార్పులేకుండా ఎక్కువ కిరణాలు పతనమైతే కాంతి తీవ్రత పెరుగుతుంది.
 
 ప్రమాణాలు: ల్యూమెన్, లక్స్
 కాండిలా:  ఇది అంతర్జాతీయ ప్రమాణం
 - కాంతి తీవ్రత దూరవర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి ఒక కాంతి జనకం నుంచి దూరంగా వెళ్తున్నప్పుడు కాంతి తీవ్రత క్రమంగా తగ్గుతుంది.
 
     
 - కాంతిని గురించి అధ్యయనం  చేసే శాస్త్రాన్ని ఫొటోమెట్రి అంటారు.
 కాంతి విశ్లేషణం, విక్షేపణం: నలుపు, తెలుపు అనే వాటిని శాస్త్రవేత్తలు రంగులుగా పరిగణించలేదు.
 నలుపురంగు: నలుపు రంగు  గరిష్ట శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. నలుపు రంగులో  ఉన్న తారురోడ్లు సూర్యకిరణాల సమక్షంలో బాగా వేడెక్కుతాయి. గ్రహించిన కాంతి శక్తినంతా సాయం త్రం వేళ బయటకు విడుదల చేసి తారు రోడ్లు చల్లబడతాయి.
 అనువర్తనాలు
 వంట పాత్రకు నల్లని మసిని పూతపూయటం వల్ల  ఉష్ణాన్నంతా గ్రహించి లోపల ఉన్న ఆహార పదార్థాలకు అందిస్తుంది.
 - గొడుగు పైభాగంలో నలుపురంగు  బట్టను అమర్చుతారు. కాబట్టి సూర్యకాంతిని శోషించుకుని గొడుగు కింద ఉన్న వ్యక్తికి ఉష్ణం నుంచి రక్షణ కల్పిస్తుంది.
 - ఎండలో వెళ్తున్నప్పుడు నలుపురంగులో  ఉండే తలవెంట్రుకలు త్వరగా వేడెక్కుతాయి.
 - సౌర కుటుంబంలో అత్యుత్తమమైన నలుపు వస్తువు సూర్యుడు. ఎందుకంటే ఇతర నక్షత్రాల నుంచి వెలువడుతున్న కాంతిని సూర్యుడు శోషించుకుంటాడు. అదేవిధంగా తనలోని కాంతిని బయటకు విడుదల చేస్తాడు. అందువల్ల విశ్వంలో   ఉన్న ప్రతినక్షత్రాన్నీ ఒక నలుపు వస్తువులా పరిగణిస్తారు.
 తెలుపురంగు: ఈ రంగుపై పతనమైన కాంతి పరావర్తనం  చెందుతుంది. కాబట్టి మనకు లభిస్తున్న రంగుల్లో తెలుపురంగు కనిష్టమైన శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.
 - అనువర్తనాలు
 ఇంటిగోడలపై తెల్లసున్నంతో  పూత పూయడం వల్ల తగినంత వెలుతురు ఉంటుంది.
 వేసవికాలంలో తెల్లని దుస్తులను ధరించడం వల్ల ఉష్ణ తీవ్రత నుంచి కాపాడుకోవచ్చు.
 కాంతి విశ్లేషణం:  గాజుతో తయారు చేసిన పట్టకం ద్వారా ఒక తెల్లని కాంతి కిరణం  ప్రయాణించేటప్పుడు గఐఆఎ్గైఖ అనే ఏడు రంగులుగా విడిపోతుంది. ఈ ధర్మాన్ని కాంతి విశ్లేషణం, విక్షేపణం అంటారు. దీన్ని 16వ శతాబ్దంలో న్యూటన్ కనుగొన్నాడు. కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన గఐఆఎ్గైఖలలో ఊదారంగు తరం గదైర్ఘ్యం 4000అ0 కాగా,  ఇది క్రమంగా పెరిగి ఎరుపు రంగు వచ్చేసరికి 7500అ0 గా మారుతుంది. ఈ ఏడు రంగులలో ఇండిగోను తప్ప మిగిలిన రంగులను మన కన్ను చూడగలుగుతుంది. అదే విధంగా ఊదారంగు వల్ల కంటిలోని రెటీనా దెబ్బ తింటుంది. కాబట్టి ఈ రెండు రంగులను మినహాయించినప్పుడు మిగిలిన ఐదు రంగులు ఆఎ్గైఖ. వీటిలో పసుపు రంగును మాధ్యమిక రంగు అంటారు.
     క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం
 
 తరంగ ధైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదారంగు శక్తి ఎక్కువగా, తరంగ ధైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపురంగు శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల డార్‌‌కరూమ్‌లలో ఫొటోగ్రాఫ్ ఫిల్మ్‌లను డెవలప్ చేసే టప్పుడు ఎరుపురంగుల బల్బులను  ఉపయోగిస్తారు. వాటి కాంతి ఫిల్మ్‌పై పతనమైనప్పుడు  ఎలాంటి  ప్రభావం  ఉండదు.
 
 ఫొటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్‌లను డెవలప్ చేయడానికి ఉపయోగించే హైపో ద్రావణాన్ని సోడియం థయోసల్ఫేట్ అంటారు. కాంతి వక్రీభవన గుణకం విలువ  తరంగధైర్ఘ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
 
 కాబట్టి దృశ్య వర్ణపటంలో తరంగ దైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదారంగు వక్రీభవన గుణకం విలువ ఎక్కువగా, తరంగ దైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపురంగు వక్రీభవన గుణకం విలువ తక్కువగా ఉంటుంది.
 
 ఒక గాజు పలక  ద్వారా గఐఆఎ్గైఖ అనే ఏడు రంగులు ప్రయాణించినప్పుడు తరంగ దైర్ఘ్యం  ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపు రంగు ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన ఏడు రంగుల్లో తరంగ దైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదారంగు ఎక్కువగా వంగి ప్రయాణిస్తుంది. దీన్ని విచలనం చెందడం అంటారు.
 తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపురంగు తక్కువగా విచలనం చెంది దాదాపు రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది. కాబట్టి ఈ ఎరుపురంగును ఎక్కువ దూరం నుంచి కూడా చూడవచ్చు. అందువల్ల ప్రమాద సంకేతాలను సూచించడానికి ఎరుపు రంగును ఉపయోగిస్తారు.
 
 ఆకుపచ్చ రంగు తరంగ దైర్ఘ్యం 5550అ0గా ఉంటుంది. ఈ తరంగ దైర్ఘ్యం వల్ల ఆకుపచ్చరంగుకు కొంత శక్తి లభిస్తుంది. కాబట్టి ఈ ఆకుపచ్చరంగు  మానవుని కంటిని చేరినప్పుడు ఒక రకమైన మానసిక ఉల్లాసం కలుగుతుంది.
 ప్రాథమిక రంగులు: కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన నీలం, ఆకుప్చ, ఎరుపు రంగులను ప్రాథమిక రంగులు అంటారు. ఈ మూడు రంగులు స్వతంత్రమైనవి. ఒకదానిపై మరొకటి ఆధారపడవు.
 గౌణ రంగులు: ఏవైనా రెండు భిన్నమైన ప్రాథమిక రంగులు ఒకదానితో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిసినప్పుడు ఏర్పడిన రంగులను గౌణ రంగులు అంటారు.
 
 ప్రతి ప్రాథమిక రంగు తన ద్వారా ప్రయాణిస్తున్న ఇతర గౌణ రంగులను శోషించుకుంటుంది. కాబట్టి మన కంటికి  ఎలాంటి కాంతి చేరదు. అందువల్ల ఫలిత కాంతి  నలుపురంగులో ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తుంది.
 ఉదా: తెల్లని సూర్య కాంతి కిరణాల సమక్షంలో  గులాబి పుష్పాన్ని పరిశీలించినప్పుడు అది ఎరుపురంగులో ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తుంది. కానీ, ఆకుపచ్చ గాజు పలక ద్వారా చూసినప్పుడు ఆ పుష్పం నలుపు రంగులో ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.
 
 పగలు ఆకాశం నీలిరంగులో ఉంటుంది. దీన్ని ఎరుపురంగు కళ్లద్దాల ద్వారా చూసినప్పుడు అది నలుపురంగులో ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తుంది.
 ఉదయిస్తున్న, అస్తమిస్తున్న సూర్యబింబం ఎరుపురంగులో ఉంటుంది. దీన్ని ఆకుపచ్చ రంగు గాజు పలక ద్వారా చూసినప్పుడు నలుపురంగులో కనిపిస్తుంది.
 
 ఆకుపచ్చ రంగు కళ్లద్దాలు ధరించిన వ్యక్తి ట్రాఫిక్ సిగ్నల్స్‌ను పరిశీలించినప్పుడు అవి ఆకుపచ్చ, నలుపు రంగుల్లో ఏకాంతరంగా మారుతున్నట్లు కనిపిస్తాయి.
 
 ఎరుపురంగు గాజు పలక ద్వారా ఒక వస్తువును చూసినప్పుడు అది ఎరుపురంగులో కనిిపిస్తుంది. కానీ, ఆ వస్తువు ఎరుపు, తెలుపు రంగుల్లో ఉండవచ్చు.
     ఆకుపచ్చ రంగు  గాజు పలకద్వారా జాతీయ జెండాను పరిశీలించినప్పుడు కనిపించే రంగుల క్రమం నలుపు, ఆకుపచ్చ.
 సంపూరక రంగులు: రెండు, అంతకంటే ఎక్కువ భిన్నమైన రంగులు కలసి తెలుపు రంగును  ఏర్పరిస్తే  వాటిని సంపూరక రంగులు అంటారు.
 ఉదా: 1. ప్రాథమిక రంగులు (బ్లూ, గ్రీన్, రెడ్) సమపాళ్లలో ఒక దానితో మరొకటి కలిసినప్పుడు తెలుపురంగు ఏర్పడుతుంది.
 B + G + R = White
 2.    {పతి ప్రాథమిక రంగు తన వ్యతిరేక గౌణ రంగుతో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడుతుంది.
 ప్రాథమిక రంగు + వ్యతిరేక గౌణ రంగు          =  తెలుపు రంగు
 ఉదా:  B + Y = W
 R + Peacock blue = White
 G + Magenta = White
 ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడటం: ఒక వ్యక్తి వెనుక భాగం నుంచి వస్తున్న సూర్యుని కాంతి కిరణాలు ఎదురుగా ఉన్న నీటి తుంపరులపై 420 కోణంతో పతనమైనప్పుడు కాంతి విశ్లేషణం, సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం ధర్మం ఆధారంగా ఎదురుగా అర్ధగోళంలో ఉన్న ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడుతుంది.
 
 ఈ ఇంద్రధనస్సులోని ఇండిగోను మన కన్ను గుర్తించదు. కాబట్టి ఇంద్రధనస్సులో లేని రంగుగా ఇండిగోను పరిగణిస్తారు.
 - సంపూర్ణ గోళాకారంలో  ఉన్న ఇంద్రధనస్సును గగనతలంలో ఎగురుతున్న విమాన పైలట్ చూడగలుగుతాడు.
     ఇంద్రధనస్సు ఎల్లప్పుడూ సూర్యునికి అభిముఖంగా ఏర్పడుతుంది.
 కాంతిపరిక్షేపణం: కాంతి కిరణాలు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఎదురుగా ఉన్న చిన్న కణాలను ఢీకొన్నప్పుడు వాటి వేగంలో మార్పులేకుండా వేరొక దిశలో ప్రయాణిస్తాయి. కాబట్టి ఈ ధర్మాన్ని కాంతి పరిక్షేపణం అంటారు. కాంతి పరిక్షేపణం  కింది  అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
 కాంతి కిరణాల కోణం
 కాంతి కిరణాల తరంగ దైర్ఘ్యం.  ఈ తరంగ దైర్ఘ్యం ఎక్కువగా  ఉంటే కాంతి పరిక్షేపణం తక్కువగా ఉంటుంది.
 కాంతి కిరణాలు ఢీకొంటున్న కణాల పరిమాణంపై  కాంతి పరిక్షేపణం ఆధారపడి ఉంటుంది.
 అనువర్తనాలు
 
 తెల్లని సూర్యకాంతిలోని నీలిరంగు  భూ వాతావరణంలోని వాయు కణాలను ఢీకొన్న తర్వాత ఎక్కువగా పరిక్షేపణం చెందుతుంది. కాబట్టి పగలు ఆకాశం నీలిరంగులో కనిపిస్తుంది. రాత్రి వేళలో సూర్యుని కాంతి కిరణాలు లేకపోవటం వల్ల కాంతి పరిక్షేపణం జరగదు. కాబట్టి రాత్రి  వేళలో ఆకాశం నలుపురంగులో కనిపిస్తుంది.
 
 భూమి చుట్టూ ఉన్న వాతావరణం అదృశ్యమైతే కాంతి పరిక్షేపణం  జరగదు. అందువల్ల పగలు, రాత్రి కూడా ఆకాశం నలుపు రంగులో కనిపించడమే కాకుండా ఈ సమయంలో నక్షత్రాలను చూడవచ్చు.
 
 చంద్రునిపై  ఎలాంటి వాతావరణం లేదు. కాబట్టి కాంతి పరిక్షేపణం  జరగదు. అందువల్ల పైన పేర్కొన్న పరిస్థితులను చంద్రునిపై గమనించవచ్చు.