கண்ணாடியில் ஏன் ஒளி ஊடுருவுகிறது

• பிரபஞ்சத்தில் உள்ள எல்லாப் பருப்பொருள்களும் திட, திரவ, வாயு, பிளாஸ்மா ஆகிய நான்கு அடிப்படை நிலைகளில் இருக்கின்றன. இதில் திரவம், வாயுக்களுக்கு இடையே ஒளி புகுந்து செல்லும். ஆனால், கண்ணாடி என்பது திடப் பொருள். அதில் எப்படி ஒளி ஊடுருவிச் செல்கிறது?
• உண்மையில் திடப் பொருள்கள் மட்டுமல்ல, சில திரவங்களும் வாயுக் களுமேகூட ஒளியை அனுமதிக்காது. ஒரு பொருள் ஏன் ஒளியை அனுமதிக்கிறது, அனுமதிக்காது என்பதைத் தெரிந்து கொள்ள நாம் முதலில் அணுக்கள் பற்றி அறிய வேண்டும்.
• இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள எல்லாப் பொருள்களும் அணுக்களால் (atoms) ஆனவை. அணு என்பது ஒரு தனிமத்தின் மிகச் சிறிய அளவு. நாம் தனியாக ஓர் அணுவை எடுத்து ஆராய்ந்தால் அதனுள் அணுக்கரு (Nucleus) இருக்கும். அந்த அணுக்கருவை எலக்ட்ரான்கள் சுற்றிக் கொண்டிருக்கும். இந்த அணுக்கள் கோடிக்கணக்கில் இணைந்துதான் ஒரு பொருள் உருவாகிறது.
• ஆனால், நாம் நினைப்பதுபோல் ஒவ்வொரு பொருளிலும் அணுக்கள் இறுகி, பின்னிப் பிணைந்து இருக்காது. உதாரணமாக ஓர் இரும்புப் பந்தை எடுத்துக்கொள்வோம். அந்தப் பந்தில் இரும்பு அணுக்கள் நெருக்கியடித்து ஒட்டிக்கொண்டு கோள வடிவத்தில் அமைந்திருப்பதாக நமக்குத் தோன்றலாம். ஆனால், அதனை ஆராய்ந்தால் அதனுள் இருக்கும் அணுக்கருக்களுக்கு இடையேயான இடைவெளி மிக அதிகம்.
• அதாவது அணுக்கருவை நாம் ஒரு கால்பந்து போலக் கற்பனை செய்துகொண்டால், இரண்டு கால்பந்துக்கு இடையேயான தூரம் 15 கிலோ மீட்டர் இருக்கும் என்கின்றனர். இவற்றைச் சுற்றிதான் மேகங்களைப் போல எலக்ட்ரான்கள் சூழ்ந்திருக்கும். இவ்வாறு வெற்றிடம் இருப்பதால்தான் அதனுள் ஒளி புகுந்து செல்கிறது. அப்படி என்றால் அது ஏன் கண்ணாடிக்குள் மட்டும் செல்கிறது, மற்ற திடப்பொருள்களுக்குள் செல்லவில்லை?
• பொதுவாக அணுக்கருவின் அருகே அமைந்திருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் எல்லாம் ஏனோ தானோ என்று சுற்றிக்கொண்டிருக்காது. அவை குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் வெவ்வேறு ஆற்றல் நிலையில் அமைந்திருக்கும்.
• ஒளி என்பது போட்டான் என்கிற துகளால் ஆனது. இந்தத் துகள்கள் குறிப்பிட்ட அளவு மின்காந்த ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும். இந்த ஒளி ஒரு பொருளில் மோதும்போது அதன் ஆற்றலின் அளவு, எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் நிலைகளுடன் பொருந்திப்போவதாக இருந்தால், அவற்றை அந்த எலக்ட்ரான்கள் உறிஞ்சிவிடும். பொருந்தவில்லை என்றால் உறிஞ்சாது. இதை வைத்துதான் ஒரு பொருள் ஒளியை உறிஞ்சுவதும், ஊடுருவிச் செல்ல அனுமதிப்பதும் நிகழ்கிறது.
• கண்ணாடியின் சிலிகான், ஆக்சிஜன் அணுக்களில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் நிலை, ஒளியின் ஆற்றலுடன் பொருந்திப் போவதில்லை. அதனால் அவை ஒளியை உறிஞ்சாமல் ஊடுருவ அனுமதித்து விடுகின்றன. ஆனால், மற்ற பொருள்கள் பெரும் பான்மையான ஒளியை உறிஞ்சிக்கொண்டு சிலவற்றை மட்டும் வெளியிடுகின்றன. அவ்வாறு வெளிவரும் ஒளிதான் நம் கண்களுக்கு அந்தப் பொருளின் நிறமாகத் தெரிகிறது.
• அதற்காகக் கண்ணாடி மட்டும்தான் ஒளியை முழுமையாக அனுமதிக்கும் திடப்பொருள் என்பது அல்ல. சில வகை பிளாஸ்டிக்குகள், கனிமங்கள்கூட ஒளியை அனுமதிக்கின்றன.
• அதேபோல மற்ற திடப்பொருள்கள் ஒளியை அனுமதிக்காவிட்டாலும் வேறுதுகள்களை அனுமதிக்கின்றன. உதாரணமாக, மனித உடல் எக்ஸ் கதிர்களை அனுமதிக்கிறது. எக்ஸ் கதிர்களும் ஒளியைப்போல போட்டானால் உருவானதுதான். ஆனால், அதில் உள்ள ஆற்றலின் அளவு மனித உடலில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் நிலைகளுடன் பொருந்தாததால் அவை ஊடுருவி வெளியே வருகின்றன. இதை வைத்துதான் உடைந்துபோன எலும்பை நம்மால் படம்பிடித்துப் பார்க்க முடிகிறது.
• நாம் பார்த்ததுபோல் திடப்பொருள் களின் அணுக்கருக்களுக்கு இடையே வெற்றிடங்கள் நிரம்பி இருக்கின்றன என்றால், அவை ஏன் ஒன்றுக்கு இன்னொன்று ஊடுருவுவதில்லை? உதாரணமாக ஒரு பந்தை நீங்கள் தொடுகிறீர்கள். அந்தப் பந்தின் அணுக்கருக்களுக்கு இடையேயும், உங்கள் கையின் அணுக்கருக்களுக்கு இடையேயும் வெற்றிடம் இருக்கிறது என்றால், உங்கள் கை ஏன் அந்தப் பந்துக்குள் சென்று வெளிவரவில்லை? இதற்குக் காரணம் அணுக்களுக்குள் இயங்கும் பல்வேறு விசைகள் (Forces), புலங்கள் (Fields).
• ஒரே மின்னூட்டம் கொண்ட இரண்டு துகள்கள் விலகிச் செல்லும் என்பது விதி. எலக்ட்ரான்கள் என்பது எதிர் மின்னூட்டம் கொண்டிருக்கும் துகள். இதனால் நம் கையிலுள்ள எலக்ட்ரான்களும் பந்திலுள்ள எலக்ட்ரான்களும் ஒன்றை மற்றொன்று சந்திக்கும்போது விலகிச் செல்கின்றன. இதைத்தான் நிலைமின் விலக்கு விசை என்கிறோம். கண்ணுக்குத் தெரியாத இந்த விசைதான் இரண்டு பொருள்கள் சேராமல் தடுக்கிறது.
• அதே நேரம் இரண்டு அணுக்களின் எலக்ட்ரான்கள் எப்போதும் சேராது என்பதும் இல்லை. அவை இணையவும் செய்கின்றன. அணுக்கள் சேர்ந்தால்தானே மூலக்கூறுகள் உண்டாகும். மூலக் கூறுகள் இணைந்துதானே எல்லாப் பருப்பொருள்களும் உருவாகியுள்ளன. எந்தெந்த அணுக்கள் சேர வேண்டும், சேரக் கூடாது என்பதற்குப் பின் சில அறிவியல் காரணிகள் இருக்கின்றன.
• அணுக்களின் உலகம் ஆச்சரியம் மிகுந்தது. நம் கண்களுக்குத் தெரியாமல் பல்வேறு அதிசயங்கள் அங்கே நிகழ்ந்த வண்ணம் இருக்கின்றன. அவற்றை நாம் அறிவியலின் கண்கொண்டுதான் அறிய முடியும்.

நன்றி: இந்து தமிழ் திசை (08 - 11 – 2023)