എന്താണ് പ്രകാശം
പ്രകാശം ഒരുതരം വികിരണോര്ജമാണ്. വസ്തുക്കളെ കാണാന് സഹായകരമായ ഊര്ജരൂപമാണ് പ്രകാശം. തരംഗരൂപത്തിലാണ് ഇതിന്റെ സഞ്ചാരമെങ്കിലും നേര്രേഖാപാതയിലാണെന്ന് കാഴ്ചക്കാരന് തോന്നുന്നു. പ്രകാശം ഏറ്റവും കൂടുതല് വേഗത്തില് സഞ്ചരിക്കുന്നത് ശൂന്യതയില് കൂടിയാണ്. മറ്റു മാധ്യമങ്ങളില് പ്രകാശവേഗത ഇതിനേക്കാള് കുറവായിരിക്കും. പ്രതിഫലനം, അപവര്ത്തനം, വിസരണം, പ്രകീര്ണനം, ഇന്റര്ഫറന്സ്, ഡിഫ്രാക്ഷന് എന്നിങ്ങനെ പല സവിശേഷതകളും പ്രകാശത്തിനുണ്ട്. ചില ക്രിസ്റ്റലുകളില് കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള് പ്രകാശത്തിന് പോളറൈസേഷനും സംഭവിക്കുന്നു.
പ്രകാശം തരുന്നത്
നമുക്ക് പ്രകാശം തരുന്ന വസ്തുക്കളെ പ്രകാശസ്രോതസ്സുകള് എന്നുപറയുന്നു. പ്രകാശസ്രോതസ്സുകള് രണ്ടുതരമുണ്ട്. പ്രകൃത്യാ ഉള്ളതും മനുഷ്യനിര്മിതമായതും. സൂര്യനും നക്ഷത്രങ്ങളും പ്രകൃത്യായുള്ള പ്രകാശസ്രോതസ്സുകളാണ്. വൈദ്യുത ബള്ബ്, ടോര്ച്ച്, മെഴുകുതിരി, ഗ്യാസ്ലൈറ്റ്, മണ്ണെണ്ണവിളക്ക് തുടങ്ങിയവയെല്ലാം മനുഷ്യനിര്മിതവും.
പ്രകാശവും കാഴ്ചയും
സൂര്യനില്നിന്നോ മറ്റു പ്രകാശസ്രോതസില് നിന്നോ വരുന്ന പ്രകാശം നമ്മുടെ കണ്ണില് പതിക്കുമ്പോഴാണ് നാം അവയെ കാണുന്നത്. പ്രകാശം വസ്തുക്കളില് പതിച്ച് അവിടെനിന്നും പ്രതിഫലിച്ച് നമ്മുടെ കണ്ണില് പതിക്കുമ്പോഴാണ് നാം ആ വസ്തുക്കളെ കാണുന്നത്.
പ്രതിപതനവും
പ്രതിബിംബവും
പ്രകാശസ്രോതസില്നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശം വസ്തുക്കളില് തട്ടി പ്രതിപതിക്കുന്നു. മിനുസമുള്ള പ്രതലം പ്രകാശത്തെ ക്രമമായും നന്നായും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. പരുപരുത്തപ്രതലം പ്രകാശത്തെ ക്രമരഹിതമായി പ്രതിപതിപ്പിക്കുന്നു. ഇത്തരം പ്രകാശത്തെ വിസരിത പ്രകാശം എന്നുപറയുന്നു.
നിഴലും വെളിച്ചവും
പ്രകാശം നേര്രേഖയില് സഞ്ചരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് നിഴലുകള് ഉണ്ടാകുന്നത്. പ്രകാശം അതാര്യവസ്തുക്കളില് തട്ടുമ്പോഴാണ് നിഴലുണ്ടാകുന്നത്. പ്രകാശം അതാര്യവസ്തുക്കളില് ഏതുവശത്താണോ പതിക്കുന്നത് അതിന്റെ എതിര്വശത്താണ് നിഴലുണ്ടാകുന്നത്.
നിറങ്ങളില് നീരാടാം
വസ്തുക്കളുടെ നിറത്തിന് കാരണമെന്താണ്. വസ്തുവില് തട്ടി തിരിച്ചുവരുന്ന വര്ണരശ്മികളാണ് ആ വസ്തുവിന്റെ നിറത്തിനാധാരം. വസ്തുക്കളില് പ്രകാശം പതിക്കുമ്പോള് ചില വര്ണരശ്മികളെ ആ വസ്തു ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ചില വര്ണരശ്മികളെ തിരിച്ചയയ്ക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ തിരിച്ചയയ്ക്കപ്പെടുന്ന വര്ണരശ്മികളുടെ നിറത്തിലാണ് നാം ആ വസ്തുവിനെ കാണുന്നത്. അങ്ങനെയെങ്കില് എല്ലാ വര്ണ്ണങ്ങളും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുവിനെയും എല്ലാ വര്ണങ്ങളേയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവിനെയും നാം ഏതു നിറത്തിലാണ് കാണുക. അവ യഥാക്രമം വെളുപ്പായും കറുപ്പായും കാണപ്പെടുന്നു.
ഇലപ്പച്ച
ചെടികള്ക്ക് പ്രകാശ സംശ്ലേഷണത്തിന് ആവശ്യമില്ലാത്ത ഒരു നിറമാണ് പച്ച. ഇലയില് പ്രകാശം തട്ടുമ്പോള് ഇല പച്ചനിറഞ്ഞ തിരിച്ചയയ്ക്കുന്നു. ബാക്കി നിറങ്ങളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ചുവപ്പ്, നീല എന്നീ വര്ണങ്ങളാണ് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് ചെടികള് പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
പെരിസ്കോപ്പ്
പട്ടാളക്കാര്ക്ക് കിടങ്ങുകളിലിരുന്ന് പുറത്തെ നീക്കങ്ങള് ശ്രദ്ധിക്കുന്നതിനും മുങ്ങിക്കപ്പലുകളിലെ യാത്രക്കാര്ക്ക് ജലോപരിതലത്തിലെ കാഴ്ചകള് കാണുന്നതിനും ഉപയോഗപ്രദമായ ഉപകരണമാണ് പെരിസ്കോപ്പ്.
പെരിസ്കോപ്പ് നിങ്ങള്ക്കും
ഉണ്ടാക്കാം
ആവശ്യമായ സാധനങ്ങള്
രണ്ട് ഇഞ്ചിന്റെ പിവിസി പൈപ്പ് 1 മീറ്റര്, രണ്ട് ഇഞ്ചിന്റെ പിവിസി എല്ബോ 2 എണ്ണം, രണ്ട് ഇഞ്ചിന്റെ പിവിസി കണക്ടര് 1, സമതല ദര്പ്പണം 2 ഇഞ്ച്, മൂന്നിഞ്ച് വലിപ്പം, മുക്കാല് ഇഞ്ച് സ്ക്രൂ 2 എണ്ണം, പശ ആവശ്യത്തിന്.
നിര്മിക്കുന്നവിധം
പിവിസി പൈപ്പ് രണ്ട് സമഭാഗങ്ങളായി മുറിക്കുക. അവ കണക്ടറിന്റെ ഇരുവശത്തുമായി കടത്തിവയ്ക്കുക. സമതല ദര്പ്പണങ്ങള് എല്ബോകളുടെ ഉള്ളില് 45 ചെരിവില് ഉറപ്പിക്കുക. (ദര്പ്പണം ഒരു മരക്കട്ടയില് ഒട്ടിച്ചശേഷം എല്ബോയുടെ ഉള്ളില് കടത്തി സ്ക്രൂ ചെയ്യുകയോ ദര്പ്പണം മാത്രം പശകൊണ്ട് ഒട്ടിക്കുകയോ ചെയ്യാം.) ഇപ്പോള് പെരിസ്കോപ്പ് റെഡിയായി. കണക്ടറിന്റെ ഇരുഭാഗത്തുമുള്ള കുഴലുകള് ഏതുവേണമെങ്കിലും എല്ലാഭാഗത്തേക്കും തിരിച്ച് കാഴ്ചകള് കാണാം. 5 ഭാഗങ്ങളായി ഊരിയെടുത്ത് എവിടെകൊണ്ടുപോയി വേണമെങ്കിലും ഉപയോഗിക്കാം എന്നതാണ് ഈ പെരിസ്കോപ്പിന്റെ മെച്ചം.
കിരണ പേടകം
ഒരു ടോര്ച്ച് വയ്ക്കാന് പാകത്തിലുള്ള ഒരു പെട്ടിയെടുക്കുക. പെട്ടിയുടെ കുറിയവശത്ത് ഒരു നേര്ത്ത വിടവ് ഉണ്ടാക്കുക. റിഫ്ളക്ടര് മാറ്റിയ ടോര്ച്ച് പെട്ടിയ്ക്കുള്ളില് വയ്ക്കുക. ടോര്ച്ചിന്റെ ബള്ബ് വിടവിന് അഭിമുഖമായിരിക്കണം. ഇതാ നിങ്ങളുടെ കിരണപേടകം റെഡി. പ്രകാശസംബന്ധിയായ പരീക്ഷണങ്ങള്ക്ക് ഈ കിരണപേടകം നിങ്ങള്ക്ക് ഉപയോഗപ്പെടുത്താം.
രാത്രി കണ്ടത് പകലില്ല
തുണിക്കടകളില് നിന്ന് രാത്രിയില് ഇഷ്ടപ്പെട്ട നിറത്തിലുള്ള വസ്ത്രമെടുത്ത് ഉറങ്ങിയെണീറ്റാല് ഇന്നലെ രാത്രി ഞാന് കണ്ട നിറമല്ല എന്ന പരിഭവം പറയുന്ന ധാരാളം പേരെ കണ്ടിട്ടുണ്ട്. രാത്രിയില് വൈദ്യുത ബള്ബിന്റെ വെളിച്ചത്തിലുള്ള വസ്ത്രങ്ങളുടെ നിറവും അവയുടെ സൂര്യവെളിച്ചത്തിലെ നിറവും വ്യത്യസ്തമാണെന്നതാണ് ഇതിനുകാരണം. വസ്ത്രങ്ങളുടെ നിറം രണ്ടു പ്രകാശത്തിലും വ്യത്യസ്തമായാണ് കാണുക.
നുറുങ്ങറിവുകള്
=സോപ്പുകുമിളകളില് മഴവില് നിറങ്ങള് ഉണ്ടാവുന്നത് ഇന്റര്ഫെറന്സ് എന്ന പ്രതിഭാസം മൂലമാണ്.
=പ്രകാശവേഗത ഏറ്റവും കൂടുതല് ശൂന്യതയിലാണെന്ന് തെളിയിച്ചത് ലിയോണ് ഫുക്കോള്ട്ട് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്.
=പ്രകാശതീവ്രത ഏറ്റവും കൂടിയ പദാര്ത്ഥം വജ്രം.
=അന്തരീക്ഷത്തില് ചുവപ്പിന്റെ വിസരണനിരക്ക് വയലറ്റിന്റെ പതിനാറിലൊന്നാണ്.
=പ്രകാശം തുടര്ച്ചയായുള്ള പ്രവാഹമല്ല. ഊര്ജത്തിന്റെ ചെറിയ പാക്കറ്റുകളാ(ക്വാണ്ടം)യാണ് അത് സഞ്ചരിക്കുന്നത് എന്ന് തെളിയിച്ച ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചത് മാക്സ് പ്ലാങ്കാണ്.
=പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗസിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിച്ചത് ക്രിസ്റ്റ്യന് ഹൈഗന്സ്
പ്രകാശശാസ്ത്രത്തെ
വര്ണശബളമാക്കിയവര്
ഇബ്ന് അല് ഹെയ്താമില് തുടങ്ങി പ്ലേറ്റോ അരിസ്റ്റോട്ടിന്, യൂക്ലിഡ്, ഗലീലിയോ, കെപ്ളര് , ദെക്കാര്ത്തെ ബോയല്, ഗ്രമാള്ഡി, വോള്ട്ട, ന്യൂട്ടണ്, ഫാരഡെ, എഡിസണ്, ടെസ്ല, ഐന്സ്റ്റീന് തുടങ്ങി അനേകം പ്രശസ്തര് പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിന് വെളിച്ചമേകി. കണ്ണില് നിന്ന് വമിക്കുന്നന പ്രകാശരശ്മികള് സൂര്യനില് നിന്ന് വരുന്ന പ്രകാശവുമായി കൂടിച്ചേരുന്നു എന്നാണ് പ്ലാറ്റോയും യൂക്ലിഡും കരുതിയത്. കണ്ണിനും കാണുന്ന വസ്തുവിനും ഇടയ്ക്കുള്ള പാരദര്ശകമായ മാധ്യമമാണ് പ്രകാശം എന്ന് അരിസ്റ്റോട്ടില് പറഞ്ഞു. പ്രകാശത്തിന് വേഗതയുണ്ടെന്നും, അതിന് സഞ്ചരിക്കുവാന് സമയം ആവശ്യമുണ്ടെന്നും അതിന്റെ ലംബരശ്മികള് മാത്രമേ നമ്മുടെ കണ്ണില് കയറുന്നുവെള്ളുവെന്നും ഇബ്ല് അല് ഹെയ്താം പ്രസ്താവിച്ചു. ഒരു പിന്ഹോള് ക്യാമറയിലെന്നപോലെ പുറത്തുനിന്നു വന്നുവീഴുന്ന വെളിച്ചം ഉണ്ടാക്കുന്ന ബിംബങ്ങളാണ് നമ്മുടെ കാഴ്ചയ്ക്ക് അടിസ്ഥാനമെന്നും പ്രകാശം നേര്രേഖയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത് എന്നും അല് ഹെയ്താം ആയിരം വര്ഷങ്ങള്ക്കു മുന്പേ പറഞ്ഞു. ഗലീലിയോയും ആ അഭിപ്രായക്കാരനായിരുന്നു. പ്രകാശരശ്മികള് നേത്രപടലത്തിലേക്ക് കേന്ദ്രീകൃതമാകുന്നുവെന്ന് പറഞ്ഞത് കെപ്ലറാണ്. സൂര്യപ്രകാശത്തില് പലതരം നിറങ്ങളുണ്ടെന്ന് ദെക്കാര്ത്തെയും ബോയിലും പറഞ്ഞുവെങ്കിലും സൂര്യപ്രകാശത്തെ ഒരു സ്ഫടികപ്രിസത്തിലൂടെ കടത്തിവിട്ട് വര്ണ്ണരാജിയെ പ്രദര്ശിപ്പിച്ചത് ഐസക് ന്യൂട്ടനാണ്. വെള്ളിവെളിച്ചത്തില് മഴവില് വര്ണ്ണങ്ങള് ഉണ്ടെന്ന് തെളിഞ്ഞത് അന്നാണ്.
പ്രകാശം വൈദ്യുത ഊര്ജത്തിന്റെയും കാന്തിക ഊര്ജത്തിനെയും മഹത്തായ കൂട്ടുകെട്ടാണെന്ന് 1864 ല് സ്കോട്ട്ലന്ഡുകാരനായ ജെയിംസ് ക്ലാര്ക്ക് മാക്സ്വെല് വിശദീകരിച്ചു. എഡിസണ് വൈദ്യുതബള്ബ് കണ്ടുപിടിക്കുന്നത് 1878ലാണ്.
പ്രകാശരസതന്ത്രം
പ്രകാശവും രാസമാറ്റങ്ങളും തമ്മില് ബന്ധപ്പെട്ട പ്രതിഭാസങ്ങളുടെ പഠനമാണ് പ്രകാശ രസതന്ത്രം. പ്രകാശം എന്നുപറയുമ്പോള് ദൃശ്യപ്രകാശം മാത്രമല്ല ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണങ്ങള് എന്നാണ് പ്രകാശം എന്ന പദം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. പ്രകാശം ഏല്ക്കുമ്പോള് പദാര്ത്ഥങ്ങളില് ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങള് തന്മാത്രകള്ക്കുണ്ടാകുന്ന ഉത്തേജനങ്ങള് എന്നിവയെല്ലാം പ്രകാശ രസതന്ത്രം വിശകലനം ചെയ്യുന്നു.
പ്രകാശസിദ്ധാന്തങ്ങള്
ഐസക് ന്യൂട്ടന്റെ
കണികാസിദ്ധാന്തം
സ്വയം പ്രകാശിക്കുന്ന ഒരു പദാര്ത്ഥത്തില് നിന്നും പുറപ്പെടുന്ന അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളും അദൃശ്യവും പരിപൂര്ണ ഇലാസ്തികവും ഗോളാകൃതിയിലുള്ളതുമായ കണങ്ങളുടെ പ്രവാഹമാണ് പ്രകാശം. 1657 ലാണ് ഐസക് ന്യൂട്ടണ് കണികാസിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിച്ചത്. പ്രകാശപ്രതിഭാസങ്ങളായ പ്രതിഫലനം, അപവര്ത്തനം, നേര്രേഖയില് സഞ്ചരിക്കല് എന്നിവ ഈസിദ്ധാന്തത്തിലൂടെ വിശദീകരിക്കപ്പെട്ടു.
ഹൈഗന്സിന്റെ
തരംഗസിദ്ധാന്തം
പ്രകാശം തരംഗരൂപത്തിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. ശബ്ദതരംഗങ്ങളെപ്പോലെ പ്രകാശതരംഗങ്ങളിലും ഉച്ചമര്ദ്ദമേഖലകളും നീചമര്ദ്ദമേഖലകളും ചേര്ന്ന അനവധി അനുദൈര്ഘ്യസ്പന്ദനങ്ങള് ഉള്ക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഹോളണ്ടുകാരനായ ക്രിസ്റ്റ്യന് ഹൈഗന്സ് 1678ലാണ് തരംഗസിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിച്ചത്. ഫ്രഞ്ച്ശാസ്ത്രജ്ഞനായ അഗസ്റ്റിന് ഫ്രണല് തരംഗസിദ്ധാന്തമുപയോഗിച്ച് പ്രകാശപ്രതിഭാസങ്ങളായ ഡിഫ്രാക്ഷന്, റിഫ്രാക്ഷന് എന്നിവ വിശദീകരിച്ചു.
മാക്സ്പ്ലാങ്കിന്റെ
ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം
ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് പ്രകാശം വിസരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് ഊര്ജപ്പൊതികള് ആയാണ്.
ഫോട്ടോണുകളുടെ കൂട്ടമാണ് ഒരു ക്വാണ്ടം. 1900മാണ്ടിലാണ് മാക്സ്പ്ലാങ്ക് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിച്ചത്. 1905ല് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രകാശവിദ്യുത്പ്രഭാവം വിശദീകരിച്ചു.1918ല് പ്ലാങ്കിന് നോബല് സമ്മാനം നല്കപ്പെട്ടു.
ഹെര്ട്സിന്റെ ഫോട്ടൊ
ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം
ഹെയിന്റിച്ച് റുഡോള്ഫ് ഹെര്ട്സ് (18571894) ആണ് ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ആവിഷ്കരിച്ചത്. പ്രകാശരശ്മികളോ, മറ്റ് ചില വൈദ്യുതകാന്തികകിരണങ്ങളായ അള്ട്രാവയലറ്റ് രശ്മികള്, ഗാമാകിരണങ്ങള് എന്നിവയോ സോഡിയം, ലിഥിയം, പൊട്ടാസ്യം, സിങ്ക് തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളില് പതിക്കുമ്പോള് ലോഹോപരിതലത്തില് നിന്നും ഇലക്ട്രോണുകള് ഉത്സര്ജിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസമാണ് ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക്ക്പ്രഭാവം. ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തിയില് കുറഞ്ഞ പ്രകാശമാണ് പതിക്കുന്നതെങ്കില് ഇലക്ട്രോണുകള് ഉത്സര്ജിക്കപ്പെടുന്നില്ല. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രകാശവിദ്യുത്പ്രഭാവം തൃപ്തികരമായി വിശദീകരിച്ചു. ഐന്സ്റ്റൈന് 1921ല് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബല് സമ്മാനം ലഭിച്ചത് ഇത് വിശദീകരിച്ചതിനാണ്.