"වර්තනය" ඉගෙනගත්තා හරිද? - Something About Refraction
මේ කතාව වඩාත් සුදුසු වෙන්නෙ උසස්පෙළ භෞතික විද්‍යාව හදාරන ළමයින්ට සහ ගුරුවරුන්ට. ප්‍රකාශ විද්‍යාවෙදි ආලෝක වර්තනය කියල හැඳින්වෙන්නෙ ආලෝක තරංගයක් එක් වර්තනාංකයක් ඇති පාරදෘශ්‍ය මාධ්‍යයක සිට වෙනත් වර්තනාංකයක් ඇති පාරදෘශ්‍ය මාධ්‍යයකට යාමේදී මාධ්‍ය දෙක අතර අතුරු මුහුණතේ දී තරංගයේ ප්‍රවේගය හා ගමන් දිශාව වෙනස් වීමනෙ. දිශාව වෙනස් වෙන හැටි නම් ස්නෙල් නියම දාගෙන ඉගෙනගත්තනෙ. ඒත් ආලෝක කිරණයේ වේගය වෙනස් වෙන හැටි ඉගෙනගත්තද? ආලෝකයේ වේගය ඇත්තටම එහෙම වෙනස් වෙනවද? ඔක්කොම කියෙව්වොත් උත්තරේ දැනගන්න පුළුවන්.
 |
| Image Credit : Fermilabs |
මුලින්ම කියන්න ඕන මේක ලියන්න කලින් මම ලංකාවෙ ප්‍රසිද්ධ ගුරුවරු කීපදෙනෙක් youtube එකේ ප්‍රකාශ විද්‍යාව උගන්නන වීඩියෝ බැලුවා. හැබැයි එකක වත් මේ ගැන කිසිම පැහැදිලි කිරීමක් තිබ්බෙ නෑ. සමහරවිට සිලබස් එකේ නැති නිසා වෙන්න ඇති. අන්තර්ජාලයේ ශ්‍රී ලාංකීය වෙබ්අඩවි වල බැලුවා. ඒත් නෑ. සමහරවිට මේ සංසිද්ධිය අන්තර්ජාලය තුල සිංහලෙන් පැහැදිලි කෙරෙන එකම තැනත් මේක වෙන්න පුළුවන්. ඒක නිසා කල්පනාවෙන් කියවන්න. සරළව කියල දෙන්නම්.
මම උදාහරණයට ගන්නෙ රික්තයක තබා ඇති හතරැස් වීදුරු කුට්ටියකට යම් ආනතියකින් පතිත වන ආලෝක කිරණයක් වීදුරු කුට්ටිය තුලින් වර්තනය වෙලා ආපහු රික්තයට ඇතුල්වන අවස්ථාවක් (පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනය නොවන අවස්ථාවක් සලකන්න).
මෙතනදි ඇත්තටම ආලෝක කදම්බයේ වේගය අඩුවෙනවා. මේක මාධ්‍ය ගණනාවකට පරීක්ෂණාත්මකව ඔප්පු කරපු දෙයක්. ඒත් මේකෙදි කොහොමද ආලෝක කදම්බයේ වේගය අඩුවෙන්නෙ?
මේ ගැන මත කිහිපයක් තියෙනවා. අපි එකින් එකට එමු.
1. අණු වල ගැටීම..
මෙකෙදි කියවෙන්නෙ රික්තය දිගේ ඇවිත් වීදුරුවට ඇතුළු වන ආලෝක අංශු හෙවත් ෆෝටෝන ගැටෙනවා වීදුරුවෙ තියෙන එක එක අණු වල. එතකොට ආලෝකයේ ගමන දිග වෙනවා. මොකද අණු ගොඩක ගැටි ගැටීනෙ යන්නෙ.
මේක හරියට නිකං ඔෆිස් ටයිම් එකට කොටුව ස්ටේෂන් එක ඇතුලෙ දුවගෙන යනව වගේ වැඩක්. සිය ගණනක් මිනිස්සුන්ගෙ ඇඟේ වැදි වැදි එක එක දිශා වලට ගිහින් අන්තිමට අපි හිතුවට වඩා දුරක් ස්ටේෂන් එක ඇතුලෙම ගිහින්. එතකොට ස්ටේෂන් එකෙන් එළියට එන්න පරක්කු වෙනවා. ඔය වගේම ආලෝක කදම්බයත් වීදුරු කුට්ටිය ඇතුලෙ සෑහෙන්න රස්තියාදු වෙලා පරක්කු වෙලා තමයි එළියට එන්නෙ. එතකොට අපිට නිරීක්ෂණය වෙනවා වීදුරු කුට්ටිය ඇතුලෙදි ආලෝකයේ වේගය අඩුවුණා කියලා.
හැබැයි ඕක බොරු!!!
ඔහොම වීදුරුවෙ තියෙන අණු එක්ක ගැටුණම ෆෝටෝන වලට නිශ්චිත දිශාවකින් එලියට එන්න බෑ. එකම දිශාවකින් වීදුරුවට පතිත කරන ආලෝක කිරණ 10ක් දිශා 10කින් වීදුරුවෙන් එළියට මතුවෙයි. මේ වගේ..
හැබැයි අපි දන්න වර්තනයෙදි ආලෝකය එළියට එන්නෙ නිශ්චිත දිශාවෙන්නෙ. එහෙනම් මේ මතය වැරදියි.
2. ඉලෙක්ට්‍රෝන විසින් ශක්තිය අවශෝෂණය කරගැනීම..
මේකෙදි කියන්නෙත් ටිකක් විතර කලින් වගේම කතාවක්. රික්තය දිගේ ආලෝක කිරණය හෙවත් ෆෝටෝන එනවා. ඇවිත් වීදුරු කුට්ටියට ඇතුල් වෙනවා. ඔන්න දැන් වීදුරුවෙ මග දිගට තියෙනවා පරමාණු ගොඩක්. මේ පරමාණු වල අඩු ශක්ති මට්ටම් වල ඉන්න ඉලෙක්ට්‍රෝන අර ආලෝකයේ ශක්තිය උරාගෙන ඉහළ ශක්ති මට්ටමකට යනවා. "ටිකක් වෙලා ගිහින්" ඒ ශක්තිය නැවතත් ආලෝකය ලෙස පිටකරමින් පහළ ශක්ති මට්ටමකට වැටෙනවා. ඔහොම කීපවරක් වෙලා තමයි අවසාන ආලෝක කිරණය වීදුරු කුට්ටියෙන් එළියට එන්නෙ. එතකොට ඔය "ටිකක් වෙලා" කියල අදහස් කරපු වෙලාවල් ටික තමයි ආලෝකයේ ගමනෙ වෙච්ච ප්‍රමාදය. ගමන ප්‍රමාදයි කියන්නෙ වේගය අඩුයි. ඕක තමයි අන්තිමට අපිට වීදුරුව තුලදි ආලෝකයේ වේගය අඩුවුණා කියල නිරීක්ෂණය වෙන්නෙ..
මේකත් වැරදියි!!!
ඔය ඉලෙක්ට්‍රෝන ටික ෆෝටෝන වල ශක්තිය උරාගන්නකොට එයා මතක තියාගන්නෙ නෑ ෆෝටෝනය ආවෙ මොන දිශාවෙන්ද කියලා. එහෙම මතක තියාගන්න මෙමරියක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට නෑනෙ. ඉතින් එතකොට ටික වෙලාවකින් එයා ආපහු පරණ ශක්ති මට්ටමට වැටෙනකොට ආලෝකය විමෝචනය කරන්නෙ එයාට එවෙලෙට හිතෙන දිශාවට මිසක් කිසිම නිශ්චිත දිශාවකට නෙමෙයි. හරියට නිකං මේ වගේ..
ඔන්න දැන් ආපහු අර පළවෙනි තියරියේ අවුලම එනවා. ආලෝක කිරණ 10ක ආලෝක කදම්බයක් රික්තයේ ඉඳල යම් නිශ්චිත direction එකකින් වීදුරු කුට්ටියට ඇතුල් උනොත් ආපහු වීදුරු කුට්ටියෙන් එළියට යන්න ඕන අහඹු දිශා 10කට. හැබැයි අපි අත්දැකීමෙන්ම දන්නවා ආලෝකය එළියට එන්නෙ එක් නිශ්චිත දිශාවකින් විතරයි කියලා. එතකොට මේ මතයත් වැරදියි.
3. ඇත්තම සිද්ධිය..
කලින් අවස්ථා දෙකේදිම වැරදුනේ අපි ආලෝකයේ පදාර්ථමය ස්වභාවය ගැන විතරක් හිතන්න ගිය නිසා. නමුත් ආලෝකයේ තරංගමය ස්වභාවයකුත් තියෙනවා. කොහොමත් ආලෝකය කියන්නෙ විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයක්නෙ. එහෙනම් ආලෝකයේ තරංගමය ස්වභාවයෙන් ප්‍රශ්නෙ විසඳගමු.
ඔන්න දැන් කලින් වගේම රික්තයේ ඉඳලා ආලෝක කිරණයක් වීදුරු කුට්ටියට ඇතුල් වෙනවා. ඒ එන්නෙ ආලෝකය නමැති විද්‍යුත් චුම්භක තරංගය. විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයක් කියන්නෙ එකිනෙකට ලම්භකව සයිනාකාරව ඉදිරියට ගමන් කරන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් සහ චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක්. මේ "විද්‍යුත්" හා "චුම්භක" ක්ෂේත්‍ර 2ම එකතු වුණාම තමයි "විද්‍යුත් චුම්භක" තරංගයක් වෙන්නෙ. මේකෙ එක කොටසක් වෙච්ච "විද්‍යුත්" ක්ෂේත්‍රය හරි අපූරු වැඩක් කරනවා.
මෙයා වීදුරු කුට්ටිය හරහා තමන්ගෙ ගමන යනගමන් එක්තරා වැඩක් කරනවා. ඒ තමයි වීදුරු කුට්ටියේ තියෙන ඉලෙක්ට්‍රෝන ටික කම්පනය කරන එක. ඔන්න දැන් වීදුරුවෙ ඉලෙක්ට්‍රෝනත් තරංග ආකාරයෙන් කම්පනය වෙමින් තරංගයක් ඉදිරියට යවනවා.
ඔන්න දැන් වීදුරුව ඇතුලෙ තරංග 2යි.
දැන් තමයි හොඳම හරිය පටන්ගන්නෙ..
1. ආලෝක තරංගය ඉදිරියට ගමන් කරන්නෙ ආලෝකයේ වේගයෙන්.
2. වීදුරුවෙ ඉලෙක්ට්‍රෝන වල කම්පන තරංගය ඉදිරියට ගමන් කරන්නෙ ආලෝකයේ වේගයට වඩා තරමක් අඩු වේගයකින්.
තරංග 2ක් එකට යනකොට මේ තරංග 2 එකතු වෙලා තනි තරංගයක් හැදෙනවා. ඕකට තමයි තරංග අධිස්ථාපනය කියලා සිංහලෙන් කියන්නෙ. තරංග අධිස්ථාපනය කියන්නෙ හරි ප්‍රයෝජනවත් දෙයක්. Radio signal transmission වලට, බන්ධනාගාර අවට signal jammers වලට විතරක් නෙමෙයි ඔයාලගෙ ෆෝන් එකේ තියෙන noise cancelling system එකටත් මේ සිද්ධාන්තය ප්‍රායෝගිකව යොදාගැනෙනවා. කතාව දිග්ගැස්සෙන නිසා ඒවා කියන්නෙ නෑ.
කොහොමහරි ඔන්න දැන් වීදුරුව ඇතුලෙ තියෙන්නෙ අර තරංග 2 එකතු වෙලා හැදුන තනි තරංගයක්. මේක ඉස්සරහට ගමන් කරන්නෙ කොච්චර වේගයෙන්ද? මෙතනින් තමයි අපේ කතාවට උත්තරේ ලැබෙන්නෙ.
අපේ combined wave එක ඇතුලෙ ඉන්න එක තරංගයක් ආලෝකයේ වේගයෙන් ගමන් කරනවා. අනිත් කෙනා සාපේක්ෂව හෙමින් ගමන් කරනවා. එතකොට දෙන්නා එකතු වෙලා හැදුන තනි තරංගය යන්නෙ මේ වේග 2ට අතරමැදි වේගයකින්. ඒ කියන්නෙ ආලෝකයේ වේගයට වඩා තරමක් අඩු වේගයකින්.
තේරුණේ නැත්තං මේ සරළ උදාහරණයෙන් තේරුම්ගන්න. ඔන්න IPL තරඟයක ග්ලෙන් මැක්ස්වෙල් සහ කුසල් කියල කෙනෙක් එකම කණ්ඩායමේ ක්‍රීඩා කරනව කියල හිතන්න.
- මැක්ස්වෙල් තනියම ඕවර් එකක් bat කරොත් ලකුණු 30ක් විතර ගහයි.
- අර කුසල් කියන කෙනා තනියම ඕවර් එකක් bat කරොත් ලකුණු 3ක් විතර ගහයි.
- හැබැයි දෙන්නම එකතු වෙලා ඒ over එකම bat කරොත් ලකුණු 15ක් 20ක් ගහයි.
ඒ කියන්නෙ දෙන්නම එකතු උනොත් යන්න වෙන්නෙ අතරමැදි වේගයකින්. අපේ combined wave එකට උනෙත් ඕක. හැබැයි ඉතින් ඔය කොච්චර කිව්වත් ෂුවර් නෑනෙ. ඒක නිසා මේ simulation එක බලන්න. එතකොට වැඩේ හරියටම තහවුරු කරගන්න පුළුවන්.
 |
| Credits: Fermilab USA |
දැන් මුළු කතාවම පැහැදිලියිනෙ? යම්කිසි පාරදෘශ්‍ය මාධ්‍යයක් තුලදී ආලෝකය කියල ගමන් කරන්නෙ ඇත්තටම ආලෝකයම විතරක් නෙමෙයි අර combined wave එකයි. ඒකෙ වේගය ආලෝකයේ වේගයට වඩා අඩුයි. අපි ආලෝකය ප්‍රචාරණය වෙන වේගය කියල මනින්නෙ ඒ combined wave එක ගමන් කරන වේගයයි. හැබැයි පොදුවේ මේක ආලෝකය කියලම හඳුන්වනු ලබනවා. ඒක නිසා වර්තනයේදී ආලෝකයේ වේගය වෙනස් වුණා කියලා සලකනවා. ඔන්න ඔහොමයි වර්තනයෙදි ආලෝකයේ වේගය වෙනස් වෙන්නෙ..
References :
- මහාචාර්ය ෆිල් මොරියාටි මහතාගේ සහ මහචාර්ය මයික් මෙරිෆීල්ඩ් මහතාගේ දේශන - University of Nottingham.
- ආචාර්ය ඩොන් ලින්කන් මහතාගේ දේශන - Fermilab particle physics laboratory, USA.
- www.sciencedirect.com
Perfect.very intersting.Thankyou
ReplyDeleteThank you very much!
Deleteමචන් මොකද්ද මේ දවස් වල මේ තබ මුට්ටි හොයනවා, voc කාසි හොයනවා , අකුණු සන්නායක හොයනවා ඒකත් පොඩි ගනන් වලට නෙවෙයි කෝටි ගනන් වලට ආ තව පරන tv ,radio .පුලුවන්නම් මේක ගැන හොයලා report එකක් දාන්න .මොකද කව්රුත් හරි විස්තරයක් දන්නෙ නෑ මේ ගැන.මන් හිතනවා හොද මතෘකාවක් වෙයි මේක.
ReplyDeleteඕක ගැන තනි වචනෙකින් කියනව නම් "වංචාවක්". මුලින් ඔය ජාති ටික ගැන පොඩ්ඩක් කියන්නම්.
Deleteකිඹුල් හූනො : මේ හූනන්ගෙ ගන්න කිසි දෙයක් නෑ. අහිංසක සත්තු.
පරණ අකුණු සන්නායක තැටි : ඔය කිව්වට මේවා වල කිසිම ආරෝපණයක් හිටින්නෙ නෑ. අකුණෙ තියෙන ආරෝපණ ටික භූගත කරන්න තමයි මේ තඹ තැටිය හෝ ටේප් පාවිච්චි කරන්නෙ. එතකොට ආරෝපණ ටික යන්නෙ පොළොවට. තැටියෙ කිසිම ආරෝපණයක් නෑ. තැටියෙ ආරෝපණ තියෙනව නම් අකුණු සසන්නායක කියල ජාතියක් පාවිච්චි කරන එකත් වැඩක් නෑ. ඕකෙ තියෙන්නෙ තඹ වටිනාකම විතරයි.
VOC කාසි : මේ කාසි උණු කරල ගන්න පුළුවන් කිසිම අමුතු විශේෂ ලෝහයක් නෑ. තනිකරම බොරුවක්.
රතු රසදිය : රතු රසදිය කියල දෙයක් නෑ. ඔය පරණ රේඩියෝ tv ඇතුලෙ තියෙන්නෙ vacuum tubes. ඒ කියන්නෙ ට්‍රාන්සිස්ටර් හොයාගන්න කලින් කාලෙ ඒවා. ඒවා ඇතුලෙ රතු තියා නිකං රසදිය වත් නෑ. රසදිය වල එක ඔක්සයිඩ් එකක් තියෙනව යන්තමට ගඩොල් පාට වගේ. හැබැයි ඒක ගලක් වගේ ඝනයක් මිසක් මේ කියනව වගේ ද්‍රවයක් නෙමෙයි. අනික තමයි කිසිම න්‍යෂ්ටික ආයුධයකට රසදිය අවශ්‍ය නෑ. රසදිය වලින් හදන්න පුළුවන් න්‍යෂ්ටික ආයුධයකුත් නෑ. ඕකත් බොරුවක්.
එතකොට මේ බිස්නස් වල කෙරෙන වැඩේ තමයි නොවටිනා භාණ්ඩයකට කෘතිම වටිනාකමක් ඇති කිරීම. ප්‍රසිද්ධ වඳුරු උදාහරණයෙන් කියන්නම්.
මුදලාලි ගමකට යනවා. ගිහින් ගමේ මිනිස්සුන්ට කියනවා මට වඳුරෙක් අල්ලල දුන්නොත් රුපියල් 100ක් දෙනවා කියලා. මිනිස්සු වඳුරො ටිකක් අල්ලල දීල සල්ලි ගන්නවා.
ටික දවසකින් මුදලාලි ආපහු ඇවිත් කියනවා වඳුරෙක්ට 500ක් දෙනව කියලා. මිනිස්සු ඉතුරු වඳුරො ටිකකුත් අල්ලල දීලා සල්ලි ගන්නවා.
මුදලාලි ආපහු ඇවිත් කියනවා වඳුරෙක්ට 1000ක් දෙනවා කියලා. ඔන්න දැන් ගමේ වඳුරො නෑ. අමාරුවෙන් හොයල හොයල ගමේ කීපදෙනෙක් යන්තම් වඳුරො දෙතුන් දෙනෙක් අල්ලල දීලා සල්ලි ගන්නවා.
මුදලාලි ආපහු එනවා. මේ පාර වඳුරෙක්ට 50,000ක් දෙනවා. ඒත් දැන් ගමේ වඳුරො නෑ. මිනිස්සු කොච්චර හෙව්වත් දෙන්න වඳුරො නෑ.
ටික් දවසකින් මුදලාලි වෙස්වලාගෙන වඳුරො ලොරියක් ගමට අරන් එනවා. ඇවිත් වඳුරෙක් රුපියල් 30,000 ගානෙ විකුණනවා. මිනිස්සු හිතනවා මෙයාගෙන් 30,000ට අරන් අර මුදලාලිට 50,000ට විකුණගත්තොත් 20,000ක් ලාබයි කියලා. සැකයකුත් නෑ මීට කලින් රුපියල් 1000 වගේ සල්ලි ගත්ත අය ඉන්න නිසා. ඒ අය තමයි වැඩේ ඇප වෙලා අනිත් අයට වඳුරො ගන්න කියල recommend කරන්නෙ.
ඔන්න දැන් 30,000ට ගමේ මිනිස්සු ට්ක අර කලින් ගමේ හිටපු වඳුරො ඔක්කොම ගන්නවා. හැබැයි අර 50,000ට ගන්න මුදලාලි ආපහු කවදාවත් ගමට එන්නෙ නෑ. ගමේ මිනිස්සු අනාතයි. අර recommend කරපු ම්නිස්සු ඊට වඩා අනාතයි.
ඔය උදාහරණයේ "වඳුරො" වෙනුවට අකුණු සන්නායක, රතු රසදිය, VOC කාසි වගේ එකක් දාගෙන ආපහු කියවන්න. තියරිය එකමයි.
නොදන්න දෙයක් දැන ගත්තා ස්තුති .නැවත ලියන්න 👍
ReplyDeleteGood post
ReplyDeleteඇත්‍ය්හටම science interest එකක් තියෙන කෙනෙක්ට මේ blog එකෙන් ගන්ඩ දෙයක් තියෙනවා .ඇත්තටම මරු 👌මං මේ පාර OL 😜 ඒත් මටත් තේරුනා මාරෙට පැහැදිලියි ❤️
ReplyDeleteThank you very much
ReplyDeleteඇයි චුම්භක ක්ෂෙත්‍රය මගින් ඉලෙක්ට්‍රොන මත බලපෑමක් ඇති කරන්නේ නැත්තේ ? 🤔
ReplyDelete