క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించింది?

కాంతి

- స్వయం ప్రకాశిత వస్తువు నుంచి వెలువడి ఏదైనా తలంపై పడి, ఆ తలం నుంచి పరావర్తనం చెంది కంటిలోని ఆప్టిక్ నాడిని చేరి తద్వారా ఆ వస్తువు మనకు కనిపించేలా చేసే శక్తిరూపమే కాంతి.
- క్లుప్తంగా దృష్టి జ్ఞానం కలుగజేసే శక్తిరూపం కాంతి.
- 400nm నుంచి 750nm తరంగదైర్ఘ్యం గల విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని కాంతి అంటారు.
- కాంతిని గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని ఆప్టిక్స్ అంటారు.
- కంటిని గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని ఆప్తాల్మాలజీ అంటారు.

కాంతి నిర్వచనం

- స్వయం ప్రకాశకాల నుంచి వెలువడి మనకు దృశ్యానుభవం కలిగించే శక్తిరూపమైన భౌతికరాశిని కాంతి అంటారు. కాంతి ఒక శక్తి స్వరూపం. ఇది ఎల్లప్పుడూ స్వయంప్రకాశమైన వస్తువుల నుంచి ఉద్భవించి విద్యుదయస్కాంత తరంగ రూపంలో రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది.

దృష్టి స్థిరత

- కాంతి వస్తువు ఉపరితలంపై పతనమై పరావర్తనం చెంది కంటిలోని రెటీనాపై కనీసం 1/16వ సెకన్ కాలంలో ప్రతిబింబాన్ని ఏర్పర్చడం మూలంగా కన్ను ఆ వస్తువును చూడగలుగుతుంది. దీన్నే దృష్టి స్థిరత అంటారు.
- కొన్ని ముఖ్య నిర్వచనాలు

కాంతి జనకం

- కాంతిని ఉద్గారించే దాన్ని కాంతి జనకం అంటారు. కాంతి జనకాలు 2 రకాలు.
1. స్వయం ప్రకాశితాలు (సహజ కాంతి జనకాలు)
2. అస్వయం ప్రకాశితాలు (కృత్రిమ కాంతి జనకాలు)

స్వయం ప్రకాశితాలు

- కాంతిని విడుదల చేసే, కాంతికి జనకాలుగా ఉండే వస్తువులను స్వయం ప్రకాశకాలు అంటారు.
ఉదా: సూర్యుడు, ఎలక్ట్రిక్ బల్బు, నక్షత్రాలు
- అస్వయం ప్రకాశకాలు లేదా గౌణ ప్రకాశకాలు (Non Luminous Sources)
- కాంతిని స్వయంగా విడుదల చేయకుండా వేరొక వస్తువు కాంతి వాటిమీద పడటంవల్ల ప్రకాశిస్తూ కనిపించే వాటిని అస్వయం ప్రకాశకాలు అంటారు.
ఉదా: మానవ శరీరం, భూమి, చంద్రుడు, చెక్క

యానకం

- ఏ పదార్థం గుండా కాంతి ప్రయాణిస్తుందో దాన్ని యానకం అంటారు.
ఉదా: గాలి, గాజు, నీరు, శూన్యం ద్వారా కూడా కాంతి ప్రసరిస్తుంది. (సూర్యుడి నుంచి కాంతి కిరణాలు భూమిని చేరడం)

కాంతి ప్రసారం

- కాంతిని తమ గుండా ప్రసరింపజేసే ధర్మాన్ని ఆధారంగా చేసుకుని వస్తువులను మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు.
1. పారదర్శకాలు
2. పాక్షిక పారదర్శకాలు
3. కాంతి నిరోధకాలు (అపారదర్శక పదార్థాలు)

పారదర్శకాలు

- ఏ పదార్థాల గుండా కాంతి స్వేచ్ఛగా ప్రయాణించగలదో ఆ పదార్థాలను పారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: గాజు, కొన్ని స్ఫటికాలు, శూన్యం, స్వచ్ఛమైన నీరు

పాక్షిక పారదర్శకాలు

- కాంతి పాక్షికంగా ప్రయాణించగల పదార్థాలను పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా:
1. గరుకు ఉపరితలంగల గాజుపలక, పారాఫిన్ మైనం
2. నూనె అద్దిన కాగితం, నెయ్యి అద్దిన కాగితం
3. పటాలను గీయడానికి ఉపయోగించే ట్రేసింగ్ పేపర్

కాంతి నిరోధకాలు/అపారదర్శక పదార్థాలు

- ఏ పదార్థాలు తమ గుండా కాంతిని ప్రసరింపజేయవో వాటిని అపారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: రాయి, కర్ర, లోహాలు

కాంతి అభివాహం

- కాంతి జనకం నుంచి ఒక సెకన్ కాలంలో బహిర్గతమయ్యే కాంతిశక్తిని కాంతి అభివాహం అంటారు. దీనికి ప్రమాణాలు ల్యూమెన్. (1 ల్యూమెన్= 12.56 క్యాండెలా)

కాంతి తీవ్రత

- ఒక బిందు జనకం నుంచి ప్రమాణ ఘనకోణంలో ఉద్గారమయ్యే కాంతి అభివాహాన్ని కాంతి తీవ్రత అంటారు.
- కాంతి తీవ్రతకు అంతర్జాతీయ ప్రమాణం క్యాండెలా. కాంతి తీవ్రత అనేది కాంతి జనకం స్వభావంపైన, దూరంపైన ఆధారపడి ఉంటుంది.
- కాంతి జనకం నుంచి దూరం పెరిగే కొద్దీ కాంతి తీవ్రత తగ్గుతుంది.
- మనం ఇంట్లో ఉపయోగించే విద్యుత్ బల్బు 100 క్యాండిల్ పవర్‌ను కలిగి ఉంటుంది.
- కాంతి తీవ్రతకు ఆధునిక ప్రమాణం ల్యూమెన్
1 వాట్ = 700 ల్యూమెన్
1 పుట్ క్యాండిల్ = 10.76 లక్స్‌లు

కాంతి సంవత్సరం

- కాంతి ఒక ఏడాది కాలంలో శూన్యంలో ప్రయాణించే దూరాన్ని కాంతి సంవత్సరం అంటారు.
- ఇది కాలానికి ప్రమాణం కాదు. దూరానికి ప్రమాణం.
- 1 కాంతి సంవత్సరం విలువ = సంవత్సర కాలం (సెకన్లలో) X కాంతివేగం = 9.46X1012 కి.మీ.
- కాంతి సంవత్సరం అనేది ఖగోళ ప్రమాణం. దీన్ని ఖగోళ వస్తువుల మధ్య దూరాలను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.

కాస్మిక్ సంవత్సరం

- సూర్యుడు విశ్వంలో పాలపుంత కేంద్రకం చుట్టూ ఒకసారి తిరిగి రావడానికి పట్టే కాలాన్ని కాస్మిక్ సంవత్సరం అంటారు.
- 1 కాస్మిక్ సంవత్సరం = 225 మిలియన్ సంవత్సరాలు = 22.5 కోట్ల సంవత్సరాలు
గమనిక: 1. దూరాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగపడే అతిపెద్ద ప్రమాణం 1 పార్‌సెక్= 3.26 కాంతి సంవత్సరాలు
2. సూర్యుడికి, భూమికి మధ్యగల సగటు దూరాన్ని ఖగోళ ప్రమాణం అంటారు. 1 A.U.= 1.496x1011 మీ.
- కాంతి కిరణాలు కింది ధర్మాలను కలిగి ఉంటాయి. అవి...
1. కాంతి రుజుమార్గం
2. కాంతి వేగం
3. కాంతి పరావర్తనం
4. వక్రీభవనం
5. సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం
6. కాంతి విక్షేపణం/విశ్లేషణం
7. కాంతి పరిక్షేపణం
8. కాంతి వ్యతికరణం
9. కాంతి వివర్తనం
10. ధృవణం - కాంతి ధర్మాన్ని గురించి అనేకమంది శాస్త్రవేత్తలు అధ్యయనంచేసి వివిధ రకాలైన సిద్ధాంతాలను ప్రతిపాదించారు. అవి...
1. న్యూటన్ కణ సిద్ధాంతం
2. హైగెన్స్ తరంగ సిద్ధాంతం
3. క్వాంటం సిద్ధాంతం
4. విద్యుదయస్కాంత తరంగ సిద్ధాంతం

కాంతి కణ సిద్ధాంతం

- ఈ సిద్ధాంతాన్ని న్యూటన్ ప్రతిపాదించాడు.
- దీని ప్రకారం కాంతి కణాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.
- వేర్వేరు పరిమాణాలున్న కణాలకు వేర్వేరు రంగులు ఉంటాయి.
- కాంతివేగం విరళయానకంలో కంటే సాంద్రతర యానకంలో ఎక్కువ. (ఇది తప్పు అని తర్వాత రుజువైంది)
- ఈ సిద్ధాంతం కాంతి పరావర్తనం, కాంతి వక్రీభవనం, విక్షేపణం అనే ధర్మాలను చక్కగా వివరించగలిగింది.
- కాంతి వ్యతికరణం, వివర్తనం, ధృవణం వంటి ధర్మాలను వివరించలేకపోయింది.

కాంతి తరంగ సిద్ధాంతం

- దీన్ని హైగెన్ ప్రతిపాదించాడు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.
- ఈ తరంగాలు ఈథర్ అనే యానకం గుండా ప్రయాణిస్తాయి. కాంతివేగం సాంద్రతర యానకంలో కంటే విరళయానకంలో ఎక్కువగా ఉంటుంది.
- న్యూటన్ సిద్ధాంతం వివరించలేని కాంతి ధర్మాలను ఇది వివరించగలిగింది.
గమనిక: ఈ సిద్ధాంతం కాంతి వ్యతికరణం, వివర్తనలను వివరించగలిగింది కాని కాంతి ధృవణాన్ని వివరించలేకపోయింది.

క్వాంటం సిద్ధాంతం

- ఈ సిద్ధాంతాన్ని 1900 సంవత్సరంలో మాక్స్‌ప్లాంక్ ప్రతిపాదించాడు.
- ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి కిరణాలు అనేవి చిన్నచిన్న శక్తి ప్యాకెట్ల రూపంలో ప్రయాణిస్తాయి.
- ఒక్కొక్క శక్తి పాకెట్‌లోగల శక్తిని 1 క్వాంటం లేదా 1 ఫోటాన్ అంటారు.
- ఒక ఫోటాన్‌లోగల శక్తి E= hv
h= ప్లాంక్ స్థిరాంకం, v= పౌనఃపున్యం
కాంతి వేగం (C)= v v= C/ E= hC/
ప్లాంక్ స్థిరాంకం (h)= 6.625x10-34 JS
(or) 6.625x10-27 Erg.Sec
- కాంతి పౌనఃపున్యం పెరిగితే ఫోటాన్ శక్తి పెరుగుతుంది. ఒకవేళ తరంగ దైర్ఘ్యం పెరిగితే ఫోటాన్‌లో ఉన్న శక్తి తగ్గుతుంది.
- ఈ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించినందుకు మాక్స్‌ప్లాంక్‌కు 1918లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. ఈ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించిన తర్వాత భౌతికశాస్త్రంలో కలుగుతున్న అభివృద్ధినంతా కలిపి ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం అంటారు. కాబట్టి మాక్స్‌ప్లాంక్‌ను ఆధునిక భౌతికశాస్త్ర పితామహుడు అంటారు.
- సర్ సీవీ రామన్ తన రామన్ ఫలితాన్ని నిరూపించడానికి క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని ఉపయోగించాడు.

కాంతి విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతం

- దీన్ని ప్రతిపాదించినది మాక్స్‌వెల్.
- ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి.. విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాలను పరస్పరం లంబంగా కలిగి ఉంటుంది.
- కాంతి తిర్యక్ తరంగ రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.
- ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం శూన్యంలో కాంతి ప్రయాణిస్తుంది.
- కాంతి 3x108 మీ/సె లేదా 3 x 105 కి.మీ/సె (శూన్యంలో)
- విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు సమాచార ప్రసారంలో ఉపయోగపడుతున్నాయి.

కాంతి రుజువర్తనం

- కాంతి జనకాల నుంచి వెలువడిన కాంతి కిరణాలు సరళరేఖా మార్గంలో ప్రయాణించడాన్ని కాంతి రుజువర్తనం అంటారు.
- రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తున్న కాంతి కిరణాలు వరుసగా ఉన్న అపారదర్శక వస్తువులపై పతనమైనప్పుడు రెండో వైపున ఛాయలు ఏర్పడుతాయి. ఈ ఛాయలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
- దట్టమైన చీకటితో ఆవరించుకుని ఉన్న ప్రాంతాన్ని ప్రచ్ఛాయ అని, దాని చుట్టూ ఉన్న మసక చీకటిని ఉపఛాయ అని అంటారు.

అనువర్తనాలు

- సౌరకుటుంబంలో సూర్యగ్రహణం, చంద్రగ్రహణం అనేవి ఏర్పడటానికి గల కారణం కాంతి రుజువర్తనం మాత్రమే. ప్రచ్ఛాయలో సంపూర్ణమైన గ్రహణం, ఉపఛాయలో పాక్షికమైన గ్రహణం అనేవి ఏర్పడుతాయి.