కాంతి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని ఏమంటారు? కాంతి | Light | Physics Studymaterial

కాంతి(Light)

• కాంతి ఒక శక్తి స్వరూపం. 
• కాంతి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్ర్తాన్ని  దృశ్యశాస్త్రం(optics ) అంటారు. 
• కాంతిని ఇచ్చే వస్తువును ‘కాంతి జనకం’ అని అంటారు. 
• కాంతి దృష్ట్యా వస్తువులు రెండు రకాలు

1. స్వయం ప్రకాశకాలు
2. అస్వయం ప్రకాశకాలు / గౌణ ప్రకాశకాలు

స్వయం ప్రకాశకాలు(Self-illuminators)

• తామంతట తాము కాంతిని వెదజల్లేవి.
• ఉదా: సూర్యుడు, నక్షత్రాలు, మిణుగురు పురుగు మొదలైనవి.

గౌణ ప్రకాశకాలు(Secondary illuminators)

• తమపై పడిన కాంతిని పరావర్తనం చేస్తాయి. వీటికి స్వయం ప్రకాశ శక్తి ఉండదు.
• ఉదా: గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు మొదలైనవి.

తమ ద్వారా కాంతిని స్వేచ్ఛగా ప్రయాణింపజేసే వస్తువులను పారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.

ఉదా: గాలి, నీరు, నునుపు గాజు, కెనడా బాల్సమ్‌ నూనె మొదలైనవి.

తమగుండా కాంతిని పాక్షికంగా ప్రసరింపజేసే వస్తువులను ‘పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు’ అంటారు.

ఉదా: పాలిథిన్‌ కవర్‌, నూనెలో అద్దిన కాగితం, ట్రేసింగ్‌ పేపర్‌

తమగుండా కాంతిని ప్రసరింపనీయని వస్తువులను ‘కాంతి నిరోధక పదార్థాలు’ అంటారు.

ఉదా: కాగితం, అట్ట, చెక్కముక్క, ఇనుము మొదలైనవి.

నీడలు ఏర్పడాలంటే కాంతితోపాటు అపారదర్శక వస్తువు ఉండాలి.

సూర్యకాంతి భూమిని చేరడానికి 8 నిమిషాల 17 సెకన్ల సమయం పడుతుంది.

నీటి బిందువు గుండా సూర్యకాంతి ప్రయా ణించినపుడు ‘ఇంద్రధనస్సు’ ఏర్పడుతుంది.

ఆకుపచ్చ, ఎరుపు, నీలం రంగులను ప్రాథమిక వర్ణాలు అని అంటారు.

బల్బు వెలగడానికి వాడే విద్యుత్‌లో 10% కాంతినిస్తే 90% ఉష్ణానికే సరిపోతుంది.

కాంతి సెకనుకు 3 లక్షల కిలోమీటర్లు ప్రయాణిస్తుంది.

మన సంప్రదాయ కళారూపాల్లో తోలు బొమ్మలాట ఒకటి. ఇందులో కొన్ని బొమ్మల నీడలను తెరమీద చూపిస్తూ వివిధ కథలు ప్రదర్శిస్తుంటారు.

నీడ అనేది కాంతి లేని ప్రదేశం. ఇక్కడ ఏ విధమైన రంగు ఉండదు.

భూమి నుంచి కాంతి చంద్రుడిని చేరడానికి 1.255 సెకన్లు పడుతుంది.

సూర్యకాంతి సముద్రంలో 262 అడుగుల లోతు వరకు ప్రయాణిస్తుంది.

తెల్లని కాంతిలో ఏడు రంగులుంటాయి.

కాంతి కిరణాలు సరళరేఖ మార్గంలో (రుజుమార్గం) ప్రయాణించటం వల్ల నీడలు ఏర్పడతాయి.

పిన్‌హోల్‌ కెమెరా ద్వారా కాంతి సరళరేఖ మార్గం ప్రయాణాన్ని గమనించవచ్చు.

పిన్‌హోల్‌ కెమెరాలో ప్రతిబింబం తలకిందులుగా పడుతుంది. కారణం కాంతి రుజుమార్గ ప్రయాణం.

నీడ వస్తువు ఆకృతిని మాత్రమే తెలియజేస్తుంది.

సమయాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగించే ‘సన్‌డయల్‌’లో నీడలను ఆధారం చేసుకొని సమయాన్ని కొలుస్తారు.

కాంతి పరావర్తనం

ఏదైనా వస్తువు మీద పడిన కాంతి తిరిగి వెనుకకు మరలుతుంది దీనినే కాంతి పరావర్తనం అంటారు.

కాంతి ఏదైనా వస్తువుపై పడి పరావర్తనం చెందిన ఆ పరావర్తన కాంతి మన కంటికి చేరినపుడు దానిని (వస్తువును) మనం చూడగలం.

దర్పణాల్లో కాంతి పరావర్తనం చెందుతుంది.

అద్దం (దర్పణం)పై పడిన కాంతి కిరణాన్ని ‘పతనకిరణం’ అని అద్దం (దర్పణం) నుంచి బయలుదేరిన కాంతి కిరణాన్ని పరావర్తన కిరణం అని అంటారు.

కాంతి పరావర్తనంలో

పతన కోణం = పరావర్తన కోణం

i = R అవుతుంది.

ఉదా:

1. ఒక కాంతి కిరణం పరావర్తన తలంపై 30 డిగ్రీల కోణంతో పతనమైన పరావర్తన కోణం ఎంత?

జ: i = R = 30 డిగ్రీల

2. ఒక కాంతి కిరణం ఒక పరావర్తన తలంపై 60 డిగ్రీల కోణంతో పతనమైన ఆ పతన కిరణం పరావర్తన తలంతో చేసే కోణం విలువ ఎంత?

గ్లాన్సింగ్‌ కోణం = 90- i

= 9డిగ్రీలు-6డిగ్రీలు

= 30 డిగ్రీలు

3. ఒక పరావర్తన కిరణం 60 డిగ్రీల కోణం చేసిన ఆ తలంపై పడిన కిరణం పతన కోణం ఎంత?

జవాబు -30 డిగ్రీలు

పతన కిరణానికి లంబానికి మధ్య కోణాన్ని పతన కోణం అని, పరావర్తన కిరణానికి, లంబానికి మధ్య కోణాన్ని పరావర్తన కోణం R అని అంటారు.

సమతల దర్పణం

సిల్వర్‌ బ్రోమైడ్‌ పూత పూసిన సమతల గాజు ఫలకాన్ని సమతల దర్పణం అంటారు.

దీనిలో వస్తు పరిమాణం, ప్రతిబింబ పరిమాణం సమానంగా ఉంటాయి.

పార్శ విలోమం(కుడి, ఎడమ అవడం) జరుగుతుంది.

వస్తుదూరం, ప్రతిబింబ దూరం సమానంగా ఉంటుంది.

ఆవర్తనం = ప్రతిబింబం ఎత్తు / వస్తువు ఎత్తు

సమతల దర్పణం ఆవర్తనం విలువ I

‘సమతల దర్పణాల్లో ఏర్పడే పరావర్తన ప్రతిబింబం’ అనే సూత్రం ఆధారంగా పెరిస్కోపును నిర్మిస్తారు.

దీనిలో సమతల దర్పణాల మధ్యకోణం 45 డిగ్రీలు

బంకర్లలో, జలాంతర్గాముల్లోని సైనికులు దీనిని ఉపయోగిస్తారు.

పతన కిరణం, పరావర్తన కిరణం, లంబం మూడు ఒకే తలంలో ఉన్నప్పుడు ఎదుట ఉన్న వస్తువు ప్రతిబింబం చూడగలం.

కెలి డయోస్కోప్‌ను ‘సమతల దర్పణంలో ఏర్పడే అసంఖ్యాక పరావర్తన ప్రతిబింబాలు’ అనే సూత్రం ఆధారంగా తయారు చేస్తారు.

కెలి డయోస్కోప్‌లో సమతల దర్పణాల మధ్యకోణం 60o

గోళాకార దర్పణాలు

స్పూన్‌ ముందుభాగం వలె వంపుగా ఉన్న దర్పణాలను గోళాకార దర్పణాలు అని అంటారు.

బంతిని కోయగా ఏర్పడిన చిన్న డొప్పలో లోపలి వైపు తలాన్ని పుటాకార తలం అని, బయటివైపు తలాన్ని కుంభాకార తలం అని అంటారు.

దర్పణంలో పూటాకార తలం పరావర్తన తలంగా ఉపయోగపడితే దానిని పుటాకార దర్పణం అంటారు.

దర్పణంలో కుంభాకార తలం పరావర్తన తలంగా ఉపయోగపడితే దానిని కుంభాకార దర్పణం అని అంటారు.

కుంభాకార, పుటాకార దర్పణాలను గోళాకారదర్పణాలు అంటారు.

తెరపై పట్టగలిగిన ప్రతిబింబాన్ని ‘నిజప్రతిబింబం’ అంటారు. దీనిని దర్పణంలో చూడగలం.

తెరపై పట్టడానికి వీలుకాక దర్పణంలో మాత్రమే చూడగలిగే ప్రతిబింబాన్ని మిథ్యా ప్రతిబింబం అంటారు.

పుటాకార దర్పణాలు మిథ్యా ప్రతిబింబాలను పెద్ద ప్రతిబింబంగా తలకిందులుగా ఏర్పరుస్తాయి.

వీటిని టార్చిలైట్‌, వాహనాల హెడ్‌లైట్లలో, ఈఎన్‌టీ డాక్టర్లు ఉపయోగిస్తారు.

కుంభాకార దర్పణాలు ప్రతిబింబాలను చిన్నవిగా, నిటారుగా ఏర్పరుస్తాయి. వీటిని రివ్యూ మిర్రర్‌(Review Mirror) లో ఉపయోగిస్తారు.

నునుపు తలాలపై పడిన కాంతి క్రమరీతిలో పరావర్తనం చెందుతుంది. దీనిని క్రమ పరావర్తనం అంటారు.

గరుకుతలాలపై కాంతి ఒక క్రమమైన రీతిలో పరావర్తనం చెందదు. దీనిని క్రమరహిత పరావర్తనం అంటారు.

కాంతి ఏదైనా ఉపరితలంపై పడి పరావర్తనం చెందినపుడు పతనకోణం పరావర్తన కోణం సమానంగా ఉంటాయి.

కాంతి తన పరావర్తన ప్రయాణ మార్గంలో తక్కువ సమయంలో పట్టే వాటిని ఎంచుకొని ప్రయాణిస్తుందని ‘ఫెర్మాట్‌’ భావించారు.

కాంతి తక్కువ కాలంలో ప్రయాణించగల మార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది. కాంతి పరావర్తన కోణం, పతన కోణం విలువలు సమానంగా ఉంటాయి.

గోళాకార దర్పణాల్లో పరావర్తనం

పుటాకార దర్పణం అక్షం O వక్రతా కేంద్రం C, నాభి F అయితే నాభి అక్షానికి, వక్రతా కేంద్రానికి సమాన దూరంలో ఉంటుంది.

అక్షానికి, నాభికి మధ్యగల దూరం f అయితే దీనిని నాభ్యాంతరం అంటారు.

వక్రతా వ్యాసార్థం నాభ్యాంతరానికి రెట్టింపు ఉంటుంది.

R + 2f

f = R12 అవుతుంది.

దర్పణంలో

2/R = 1/u +1/v

2/2f = i/u+ i/v ===>

1/f = 1/u + 1/v

f = నాభ్యాంతరం

u = వస్తుదూరం

v = ప్రతిబింబదూరం

దీనినే దర్పణ సూత్రం అంటారు.

వస్తువు ఎత్తుకుగల నిష్పత్తిని ఆవర్తనం అంటారు.

M= ప్రతిబింబం ఎత్తు / వస్తువు ఎత్తు

m= ప్రతిబింబ దూరం / వస్తువు దూరం

15 cm నాభ్యాంతరం గల పుటాకార దీర్ఘాకార దర్పణం ముందు 25 cm దూరంలో 4cm ఎత్తుగల వస్తువును ఉంచితే, దర్పణానికి ఎంతదూరంలో ప్రతిబింబం ఏర్పడుతుంది?

f= -15Cm, u= -25 , h= +4

1/f = 1/u+1/v

1/15 = 1/-25 +1/v ===> 1/v

= 1/-15 + 1/25 = -5+3 /75

= -2/75 =-37.5 cm

ఆర్కిమెడిస్‌ అనే శాస్త్రవేత్త అద్దాలను ఉపయోగించి శత్రువుల ఓడలను తగలబెట్టారు.

సోలార్‌ కుక్కర్‌లో పుటాకార దర్పణాలను ఉపయోగిస్తారు.

పుటాకార దర్పణాలలో కాంతి కిరణాలు వికేంద్రీకరణం చెందుతాయి.

కుంభాకార దర్పణంలో కాంతి కిరణాలు కేంద్రీకరణం చెందుతాయి.

రోమన్‌లు అద్దాల తయారీలో లెడ్‌పూతలను వాడేవారు.

స్పెయిన్‌ దేశస్థులు 11వ శతాబ్దంలో అద్దాలను తయారు చేయడం ప్రారంభించారు.

చైనీయులు క్రీ.శ. 500లో సిల్వర్‌, మెర్క్యురి అద్దాలను తయారు చేశారు.

15cm నాభ్యాంతరం గల కుంభాకార దర్పణం ముందు 10 cm దూరంలో వస్తువు ఉంచినపుడు ప్రతిబింబం ఎంత దూరంలో ఏర్పడుతుంది?

u = -10cm

f = 15 v =?

1/f= 1/u+1/v= 1/v=1/ f- 1/4

– 1/15 – 1/-10 = 1/15+ 1/10

= 2+3/30 = 5/ 30 = 1/6

V= 6cm

3 మీటర్ల వక్రతా వ్యాసార్థం గల ఒక కుంభాకార దర్పణానికి ఒక రియర్‌ వ్యూ మిర్రర్‌గా ఉపయోగించారు. దర్పణానికి 5 మీ. దూరంలో ఉంటే దాని ప్రతిబింబం ఎంతదూరంలో ఏర్పడుతుంది?

f= R/2 , f= 3/2 =1.5 m

u=-5, v = ?

1/f = 1/u +1/v

1/v = 1/f -1/u

=1/1.5 – 1/-5

= 1/1.5 + 1/5 = 2/3+ 1/5

= 10-3/15 = 7/15

1/v = 7/15 ==> v= 15/7 = 2.14 m

కాంతి వక్రీభవనం

ఒక యానకం నుంచి మరొక యానకంలోకి ప్రయాణించేటపుడు కాంతి వేగం మారడం వల్ల కాంతి

దిశమారే దృగ్విషయాన్ని కాంతి వక్రీభవనం అంటారు.

కాంతి సమతలంపై పడి వంగి ప్రయాణిస్తుంది.