வரலாறு முழுவதும், மனிதர்கள் வானத்தின் மீது ஆழ்ந்த அபிமானத்தை உணர்ந்துள்ளனர், இருத்தலியல் பிரதிபலிப்பைத் தூண்டும் தியான இரவுகளில் மட்டுமல்ல, பகல் நேரங்களிலும், அது ஒரு துடிப்பான நிறமாலையை வழங்கும் போது. நம் வாழ்வின் ஒரு கட்டத்தில், வானம் ஏன் நீல நிறமாகத் தோன்றுகிறது அல்லது சூரிய அஸ்தமனத்தின் போது ஏன் ஆரஞ்சு மற்றும் சிவப்பு நிறமாக மாறுகிறது என்று நாம் அனைவரும் ஆச்சரியப்பட்டிருக்கிறோம். இந்தக் கேள்வியை 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் கண்டுபிடித்த கணிதவியலாளரான ஜான் வில்லியம் ஸ்ட்ரட் என்றும் அழைக்கப்படும் லார்ட் ரேலே மூலம் தீர்க்கப்பட்டது.
இந்த கட்டுரையில் நாங்கள் உங்களுக்கு விளக்கப் போகிறோம் ரேலி விளைவு, அதன் பண்புகள் மற்றும் வானம் ஏன் நீலமானது.
ரேலி விளைவு
சூரியன் ஒரு பரந்த அளவிலான மின்காந்த கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது, இதில் தெரியும் ஒளி உட்பட, பொதுவாக வெள்ளை ஒளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. சுவாரஸ்யமாக, வெள்ளை ஒளி உண்மையில் வானவில்லின் அனைத்து வண்ணங்களின் கலவையாகும், வயலட் குறுகிய அலைநீளம் மற்றும் சிவப்பு நீளமானது. என சூரிய ஒளி வளிமண்டலத்தில் பயணிக்கிறது, வாயுக்கள், திட துகள்கள் மற்றும் நீர் மூலக்கூறுகள் போன்ற பல்வேறு பொருட்களுடன் தொடர்பு கொள்கிறது.. இந்த துகள்கள் மைக்ரோமீட்டரில் பத்தில் ஒரு பங்கை விட சிறியதாக இருக்கும் போது, அவை நீல ஒளிக்கு அதிக முக்கியத்துவம் கொடுத்து அனைத்து திசைகளிலும் வெள்ளை ஒளியின் சிதறலை ஏற்படுத்துகின்றன.
நீல ஒளிக்கான இந்த விருப்பம் சிதறல் குணகம் மூலம் விளக்கப்படலாம், இது 1/λ4 சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது, அங்கு λ அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது. வயலட் மற்றும் நீல ஒளியானது புலப்படும் நிறமாலையில் மிகக் குறுகிய அலைநீளங்களைக் கொண்டிருப்பதால், அவை சூத்திரத்தில் மாற்றப்படும் போது அதிக விகிதத்தை உருவாக்குகின்றன. சிதறலின் அதிக நிகழ்தகவுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த நிகழ்வு பொதுவாக Rayleigh சிதறல் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
இதன் விளைவாக, சிதறிய கதிர்கள் ஒரு பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்பாக செயல்படும் வாயு துகள்களுடன் குறுக்கிடுகின்றன, இதனால் அவை மீண்டும் ஒரு முறை வளைந்து அவற்றின் வலிமையைப் பெருக்குகின்றன.
வானம் ஏன் நீலமானது?
மேலே குறிப்பிட்டுள்ள தகவலைக் கருத்தில் கொண்டு, வானம் அதன் குறுகிய அலைநீளம் காரணமாக நீல நிறத்திற்கு பதிலாக ஊதா நிறத்தில் தோன்றும் என்று எதிர்பார்க்கலாம். இருப்பினும், இது அவ்வாறு இல்லை, ஏனென்றால் மனிதக் கண் வயலட் நிறத்திற்கு மிகவும் உணர்திறன் இல்லை. தவிர, காணக்கூடிய ஒளி உண்மையில் ஊதா நிறத்தை விட நீல அலைநீள கதிர்வீச்சின் அதிக விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது.
துகள்கள் அளவு அலைநீளத்தை மீறும் சந்தர்ப்பங்களில், வேறுபட்ட சிதறல் ஏற்படாது. மாறாக, வெள்ளை ஒளியின் அனைத்து கூறுகளும் சமமாக சிதறடிக்கப்படுகின்றன. இந்த நிகழ்வு மேகங்களின் வெண்மையான தோற்றத்தை விளக்குகிறது, ஏனெனில் அவற்றை உருவாக்கும் நீர் துளிகள் விட்டம் மைக்ரோமீட்டரில் பத்தில் ஒரு பங்கிற்கு மேல் இருக்கும். இருப்பினும், இந்த நீர்த்துளிகள் அடர்த்தியாகச் சுருக்கப்படும்போது, ஒளி அவற்றின் வழியாக செல்ல முடியாது, இதன் விளைவாக ஒரு சாம்பல் நிற தோற்றம் விரிவான மேக மூட்டத்துடன் தொடர்புடையது.
இருப்பினும், வானம் ஒரு நிலையான நீல நிறத்தை பராமரிக்கவில்லை என்பதை அங்கீகரிக்க வேண்டும். இதன் விளைவாக, Rayleigh சிதறல் நிகழ்வு சூரிய உதயம் மற்றும் சூரிய அஸ்தமனத்தின் போது சிவப்பு நிறத்தின் பல்வேறு நிழல்கள் இருப்பதை முழுமையாக விளக்கவில்லை. இருப்பினும், இந்த உண்மைக்கு ஒரு விளக்கம் உள்ளது.
சூரியன் அஸ்தமித்து, அந்தி கட்டத்தில் நுழையும் போது, அடிவானத்தில் அதன் நிலை, ஒளி அதிக தூரம் பயணித்து நம்மை அடையச் செய்கிறது, இனி செங்குத்தாக இருக்காது. கோணத்தில் ஏற்படும் இந்த மாற்றம் குறைவான நிகழ்வுகளில் விளைகிறது, இதனால் நீல ஒளி நம் கண்களை அடையும் முன்பே சிதறுகிறது. மாறாக, நீண்ட அலைநீளங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, சிவப்பு நிற டோன்களாக வெளிப்படுகின்றன. Rayleigh சிதறல் தொடர்ந்து நிகழ்கிறது, ஆனால் சூரியன் உச்சநிலையில் இருக்கும் வளிமண்டலத்தில் வேறு இடத்தில் உள்ளது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
வரலாறு
வரலாறு முழுவதும், வானம் பகலில் மற்றும் இரவின் போது நம் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. நம் கற்பனை அலைபாய ஒரு கேன்வாஸாக அது செயல்பட்டிருக்கிறது. இயற்கையாகவே, ஆர்வமும் அறிவியல் ஆராய்ச்சியும் இந்த கவர்ச்சியிலிருந்து விலக்கப்படவில்லை. இலைகளின் நிறம் மாறுவது அல்லது மழையின் தோற்றம் போன்ற பிற அன்றாட நிகழ்வுகளைப் போலவே, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வானத்தின் மர்மங்களைக் கண்டறிய முயன்றனர். அதன் மாய ஈர்ப்பைக் குறைப்பதற்குப் பதிலாக, அதன் கண்டுபிடிப்புகள் நமது புரிதலையும் போற்றுதலையும் ஆழமாக்கியுள்ளன.
1869 இல் அவரது அகச்சிவப்பு சோதனைகளின் போது, ரேலே எதிர்பாராத கண்டுபிடிப்பில் தடுமாறினார்: சிறிய துகள்களால் சிதறடிக்கப்பட்ட ஒளி ஒரு நுட்பமான நீல நிறத்தைக் கொண்டிருந்தது. இது வானத்தின் நீல நிறத்திற்கு சூரிய ஒளியின் இதேபோன்ற சிதறல் காரணமாக இருக்கலாம் என்று ஊகிக்க வழிவகுத்தது. இருப்பினும், நீல ஒளி ஏன் விரும்பப்பட்டது அல்லது வானத்தின் நிறம் ஏன் மிகவும் தீவிரமானது என்பதை அவரால் முழுமையாக விளக்க முடியவில்லை, வளிமண்டல தூசியை ஒரே விளக்கமாக நிராகரித்தார்.
என்ற புதுமையான வேலை வானத்திலிருந்து வரும் ஒளியின் நிறம் மற்றும் துருவமுனைப்பு பற்றிய லார்ட் ரேலி 1871 இல் வெளியிடப்பட்டது. சிறிய துகள்கள் மற்றும் ஒளிவிலகல் குறியீடுகளின் இருப்பைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் நீர் துளிகளில் டைண்டால் விளைவை அளவிடுவதே அவர்களின் நோக்கமாக இருந்தது. ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல்லின் ஒளியின் மின்காந்த தன்மைக்கான முந்தைய ஆதாரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ரேலி தனது சமன்பாடுகள் மின்காந்தத்திலிருந்து பெறப்பட்டவை என்பதை 1881 இல் காட்டினார். 1899 இல் தனது கண்டுபிடிப்புகளை விரிவுபடுத்தி, தனித்தனி மூலக்கூறுகளுக்கு விண்ணப்பத்தை விரிவுபடுத்தினார், துகள் அளவுகள் மற்றும் ஒளிவிலகல் குறியீடுகள் தொடர்பான சொற்களை மூலக்கூறு துருவமுனைப்பு விதிமுறைகளுடன் மாற்றினார்.
நுண்ணிய பொருட்களில் சிதறல்
நுண்துளைப் பொருட்கள் ரேலே-வகைச் சிதறலை வெளிப்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது λ-4 சிதறல் முறையைப் பின்பற்றுகிறது. இந்த நிகழ்வு குறிப்பாக நானோபோரஸ் பொருட்களில் தெளிவாகத் தெரிகிறது, அங்கு துளைகள் மற்றும் சின்டர் செய்யப்பட்ட அலுமினாவின் திடமான பகுதிகளுக்கு இடையே ஒளிவிலகல் குறியீட்டில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு உள்ளது. இதன் விளைவாக, தி ஒளி சிதறல் நம்பமுடியாத அளவிற்கு தீவிரமடைந்து, ஒவ்வொரு ஐந்து மைக்ரோமீட்டருக்கும் அதன் திசையை மாற்றும்.
இந்த குறிப்பிடத்தக்க சிதறல் நடத்தையானது சின்டரிங் செயல்முறையின் மூலம் அடையப்பட்ட தனித்துவமான நானோபோரஸ் கட்டமைப்பிற்குக் காரணமாகும், இது பொதுவாக 70 nm வரையிலான துளை அளவுகளின் குறுகிய விநியோகத்தை உருவாக்க மோனோடிஸ்ஸ்பெர்சிவ் அலுமினா பவுடரைப் பயன்படுத்துகிறது.
இந்தத் தகவலின் மூலம் நீங்கள் ரேலே விளைவு மற்றும் அதன் குணாதிசயங்களைப் பற்றி மேலும் அறியலாம் என்று நம்புகிறேன்.