👉 English

ഭൗതികശാസ്ത്ര പഠനക്കുറിപ്പുകൾ (ഭാഗം 1)

1. ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ

• ദോലനം (Oscillation): ഒരു വസ്തു അതിന്റെ തുലനാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് നിശ്ചിത സമയ ഇടവേളകളിൽ മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും ആവർത്തിച്ച് ചലിക്കുന്നതിനെയാണ് ദോലനം എന്ന് പറയുന്നത്.
  • ഒരു വസ്തു യാത്ര തുടങ്ങിയ അതേ സ്ഥാനത്ത്, അതേ ദിശയിൽ തിരിച്ചെത്തുമ്പോൾ ഒരു ദോലനം പൂർത്തിയാകുന്നു.
  • ഉദാഹരണം: ഒരു ഊഞ്ഞാൽ O എന്ന സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് തുടങ്ങി ഇരുവശത്തേക്കും പോയി തിരികെ O-യിൽ എത്തുമ്പോൾ ഒരു ദോലനം പൂർത്തിയാക്കുന്നു. അല്ലെങ്കിൽ A-യിൽ നിന്ന് തുടങ്ങി B-യിൽ എത്തി തിരികെ A-യിൽ എത്തുമ്പോൾ ഒരു ദോലനം പൂർത്തിയാക്കുന്നു.
• ആയതി (Amplitude - a): ഒരു വസ്തുവിന് തുലനാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഏതെങ്കിലും ഒരു വശത്തേക്ക് ഉണ്ടാകുന്ന പരമാവധി സ്ഥാനാന്തരമാണ് ആയതി.
  • SI യൂണിറ്റ്: മീറ്റർ (m).
• ആവർത്തനകാലം (Period - T): ഒരു ദോലനം പൂർത്തിയാക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയമാണ് ആവർത്തനകാലം.
  • SI യൂണിറ്റ്: സെക്കൻഡ് (s).
  • സൂത്രവാക്യം: T = ആകെ സമയം / ദോലനങ്ങളുടെ എണ്ണം.
• ആവൃത്തി (Frequency - f): ഒരു സെക്കൻഡിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ദോലനങ്ങളുടെ എണ്ണമാണ് ആവൃത്തി.
  • SI യൂണിറ്റ്: ഹെർട്സ് (Hz).
  • സൂത്രവാക്യം: f = ദോലനങ്ങളുടെ എണ്ണം / സമയം.
  • ആവർത്തനകാലവുമായുള്ള ബന്ധം: f = 1/T. ആവർത്തനകാലം കൂടുമ്പോൾ ആവൃത്തി കുറയുന്നു.
  • പ്രായോഗിക യൂണിറ്റുകൾ: കിലോഹെർട്സ് (kHz) = 1000 Hz = 10³ Hz; മെഗാഹെർട്സ് (MHz) = 1,000,000 Hz = 10⁶ Hz.
• ഹെൻറിച്ച് റുഡോൾഫ് ഹെർട്സ് (1857-1894): വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ തെളിയിക്കുകയും ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തു. ഇത് റേഡിയോ, ടെലിഫോൺ, ടെലിഗ്രാഫ്, ടെലിവിഷൻ എന്നിവയ്ക്ക് അടിത്തറയിട്ടു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ബഹുമാനാർത്ഥമാണ് ആവൃത്തിയുടെ യൂണിറ്റിന് ഹെർട്സ് എന്ന് പേര് നൽകിയത്.
• സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി (Natural Frequency): ഒരു വസ്തു ബാഹ്യപ്രേരണയില്ലാതെ സ്വതന്ത്രമായി കമ്പനം ചെയ്യുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ആവൃത്തി.
  • സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ: വസ്തുവിന്റെ നീളം, വലുപ്പം, ഇലാസ്തികത, പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്വഭാവം.
• പ്രണോദിത കമ്പനം (Forced Vibration): പുറത്തുനിന്നുള്ള കമ്പനം ചെയ്യുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ പ്രേരണയാൽ മറ്റൊരു വസ്തു കമ്പനം ചെയ്യുന്നത്.
  • ഉദാഹരണം: മിക്സി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ മേശ വിറയ്ക്കുന്നത്, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്കിന്റെ തണ്ട് മേശയിൽ അമർത്തുമ്പോൾ മേശ വിറയ്ക്കുകയും ശബ്ദം ഉച്ചത്തിലാകുകയും ചെയ്യുന്നത്.
• അനുനാദം (Resonance): പ്രണോദിത കമ്പനത്തിന് കാരണമാകുന്ന വസ്തുവിന്റെയും, കമ്പനം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവിന്റെയും സ്വാഭാവിക ആവൃത്തികൾ തുല്യമാകുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിഭാസം.
  • അനുനാദത്തിലായിരിക്കുന്ന വസ്തുക്കൾ പരമാവധി ആയതിയിൽ കമ്പനം ചെയ്യും.
  • ഉദാഹരണം: A എന്ന ഹാക്സോ ബ്ലേഡ് കമ്പനം ചെയ്യുമ്പോൾ C, E എന്നീ ബ്ലേഡുകൾ പരമാവധി ആയതിയിൽ കമ്പനം ചെയ്യുന്നു, കാരണം അവയുടെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി A-യുടേതിന് തുല്യമാണ്.
• തരംഗചലനം (Wave Motion): ഒരു മാധ്യമത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗത്തുനിന്ന് മറ്റ് ഭാഗങ്ങളിലേക്ക് ഊർജ്ജം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന രീതി.
  • ദോലനങ്ങളിലൂടെ ഊർജ്ജം ഒരു ഭാഗത്തുനിന്ന് മറ്റൊരിടത്തേക്ക് തുടർച്ചയായി വ്യാപിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണിത്.
  • മാധ്യമത്തിലെ കണികകൾക്ക് സ്ഥാനാന്തരം സംഭവിക്കാതെയാണ് ഈ പ്രക്ഷോഭം (disturbance) പടരുന്നത്.
• തരംഗങ്ങളുടെ തരങ്ങൾ:
  • യാന്ത്രിക തരംഗങ്ങൾ (Mechanical Waves): സഞ്ചരിക്കാൻ മാധ്യമം ആവശ്യമുള്ള തരംഗങ്ങൾ.
    • അനുദൈർഘ്യ തരംഗങ്ങൾ (Longitudinal Waves): മാധ്യമത്തിലെ കണികകൾ തരംഗത്തിന്റെ സഞ്ചാരദിശയ്ക്ക് സമാന്തരമായി കമ്പനം ചെയ്യുന്നു.
      • സവിശേഷതകൾ: ഉച്ചമർദ്ദ മേഖലകളും (Compressions) നീചമർദ്ദ മേഖലകളും (Rarefactions) രൂപപ്പെടുന്നു. മർദ്ദ വ്യതിയാനങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു.
      • ഉദാഹരണം: ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ.
    • അനുപ്രസ്ഥ തരംഗങ്ങൾ (Transverse Waves): മാധ്യമത്തിലെ കണികകൾ തരംഗത്തിന്റെ സഞ്ചാരദിശയ്ക്ക് ലംബമായി കമ്പനം ചെയ്യുന്നു.
      • സവിശേഷതകൾ: ശൃംഗങ്ങളും (Crests) ഗർത്തങ്ങളും (Troughs) രൂപപ്പെടുന്നു. മർദ്ദ വ്യതിയാനങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നില്ല.
      • ഉദാഹരണം: ഒരു ചരടിൽ ഉണ്ടാകുന്ന തരംഗങ്ങൾ.
  • വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങൾ (Electromagnetic Waves): സഞ്ചരിക്കാൻ മാധ്യമം ആവശ്യമില്ലാത്ത തരംഗങ്ങൾ. ഇവ അനുപ്രസ്ഥ തരംഗങ്ങളാണ്.
    • ഉദാഹരണങ്ങൾ: റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ, മൈക്രോവേവ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് കിരണങ്ങൾ, ദൃശ്യപ്രകാശം, അൾട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങൾ, എക്സ്-റേ, ഗാമാ കിരണങ്ങൾ.
• തരംഗങ്ങളുടെ സവിശേഷതകൾ:
  • ആയതി: തരംഗത്തിന്റെ തുലനാവസ്ഥയിൽ നിന്നുള്ള പരമാവധി സ്ഥാനാന്തരം.
  • ആവൃത്തി: ഒരു സെക്കൻഡിൽ ഒരു ബിന്ദുവിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന തരംഗങ്ങളുടെ എണ്ണം.
  • ആവർത്തനകാലം: മാധ്യമത്തിലെ ഒരു കണിക ഒരു കമ്പനം പൂർത്തിയാക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം.
  • തരംഗദൈർഘ്യം (Wavelength - λ): ഒരേ ദിശയിൽ കമ്പനം ചെയ്യുന്ന അടുത്തടുത്തുള്ള രണ്ട് കണികകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം.
    • ഒരു കമ്പനം പൂർത്തിയാക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം കൊണ്ട് തരംഗം സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരമാണിത്.
    • അനുപ്രസ്ഥ തരംഗങ്ങളിൽ: അടുത്തടുത്തുള്ള രണ്ട് ശൃംഗങ്ങൾ തമ്മിലോ ഗർത്തങ്ങൾ തമ്മിലോ ഉള്ള ദൂരം.
    • അനുദൈർഘ്യ തരംഗങ്ങളിൽ: അടുത്തടുത്തുള്ള രണ്ട് ഉച്ചമർദ്ദ മേഖലകൾ തമ്മിലോ നീചമർദ്ദ മേഖലകൾ തമ്മിലോ ഉള്ള ദൂരം.
    • യൂണിറ്റ്: മീറ്റർ (m).
  • തരംഗവേഗത (Speed of Wave - v): ഒരു സെക്കൻഡിൽ തരംഗം സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം.
    • യൂണിറ്റ്: m/s.
    • ബന്ധം: v = fλ (തരംഗവേഗത = ആവൃത്തി × തരംഗദൈർഘ്യം).
    • വേഗത സ്ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ, ആവൃത്തി തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് വിപരീതാനുപാതത്തിലായിരിക്കും (f ∝ 1/λ).
• ശബ്ദത്തിന്റെ പ്രതിപതനം (Reflection of Sound): ശബ്ദതരംഗങ്ങൾ വസ്തുക്കളിൽ തട്ടി പ്രതിഫലിക്കുന്നു.
  • മിനുസമുള്ള പ്രതലങ്ങൾ പരുക്കൻ പ്രതലങ്ങളെക്കാൾ നന്നായി ശബ്ദത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു.
  • ഉപയോഗങ്ങൾ: സൗണ്ട്ബോർഡുകൾ, ഹാളുകളിലെ വളഞ്ഞ സീലിംഗുകൾ (ശബ്ദം എല്ലായിടത്തും എത്തിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു).
• പ്രതിധ്വനി (Echo): യഥാർത്ഥ ശബ്ദം കേട്ടതിന് ശേഷം അതിന്റെ പ്രതിഫലനം വീണ്ടും കേൾക്കുന്നത്.
  • ശ്രവണസ്ഥിരത (Persistence of Hearing): ഒരു ശബ്ദം ചെവിയിൽ ഉണ്ടാക്കുന്ന അനുഭവം ഏകദേശം 1/10 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് നിലനിൽക്കും. ഈ സമയത്തിനുള്ളിൽ മറ്റൊരു ശബ്ദം ചെവിയിൽ പതിച്ചാൽ, രണ്ടും ഒന്നിച്ചുകേട്ടതായി തോന്നും.
  • വ്യക്തമായ പ്രതിധ്വനിക്ക് വേണ്ട കുറഞ്ഞ ദൂരം: 0.1 സെക്കൻഡ് ശ്രവണസ്ഥിരത കാരണം ശബ്ദത്തിന് കുറഞ്ഞത് 35 മീറ്റർ (ശബ്ദവേഗത 350 m/s ആണെങ്കിൽ) സഞ്ചരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനാൽ, പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രതലം കുറഞ്ഞത് 17.5 മീറ്റർ അകലെയായിരിക്കണം.
• അനുരണനം (Reverberation): യഥാർത്ഥ ശബ്ദം നിലച്ച ശേഷവും ശബ്ദം മുഴങ്ങിനിൽക്കുന്ന പ്രതിഭാസം.
  • ഇത് ശബ്ദത്തിന്റെ ആവർത്തന പ്രതിപതനം മൂലമാണ് സംഭവിക്കുന്നത്, ഈ മുഴക്കം ക്രമേണ കുറഞ്ഞുവരുന്നു.
  • ഉദാഹരണം: ഗോൽ ഗുംബസിലെ മന്ത്രശാല (Whispering gallery).
  • വലിയ ഹാളുകളിൽ (സിനിമാ തിയേറ്ററുകൾ പോലുള്ള) അനുരണനം കുറയ്ക്കാൻ, ഭിത്തികൾ പരുക്കനാക്കുന്നു.
• ശ്രവണ പരിധി (Limits of Audibility):
  • സാധാരണ കേൾവിശക്തിയുള്ള ഒരാൾക്ക്: 20 Hz (താഴ്ന്ന പരിധി) മുതൽ 20000 Hz (20 kHz, ഉയർന്ന പരിധി) വരെ.
  • ഇൻഫ്രാസോണിക്: 20 Hz-ൽ താഴെ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദം.
    • കേൾക്കാൻ കഴിയുന്ന ജീവികൾ: ആന, പ്രാവ്.
  • അൾട്രാസോണിക്: 20000 Hz-ൽ കൂടുതൽ ആവൃത്തിയുള്ള ശബ്ദം.
    • കേൾക്കാൻ കഴിയുന്ന ജീവികൾ: വവ്വാൽ, നായ, പാറ്റ.
    • ഉപയോഗങ്ങൾ: വൈദ്യശാസ്ത്ര രംഗത്ത് രോഗനിർണ്ണയത്തിനും ചികിത്സയ്ക്കും (വൃക്കയിലെ കല്ല് പൊടിക്കാൻ, ഫിസിയോതെറാപ്പി, ആന്തരികാവയവങ്ങളുടെ ചിത്രം എടുക്കാൻ - അൾട്രാസോണോഗ്രാഫി), സർപ്പിളാകൃതിയിലുള്ള കുഴലുകളും യന്ത്രഭാഗങ്ങളും വൃത്തിയാക്കാൻ, സോണാറിൽ (SONAR) (കടലിനടിയിലുള്ള വസ്തുക്കളുടെ ദൂരം കണ്ടെത്താൻ).
• ഭൗമകമ്പ തരംഗങ്ങൾ (Seismic Waves): ഭൂകമ്പം, അഗ്നിപർവ്വത സ്ഫോടനം തുടങ്ങിയവ മൂലം ഭൂവൽക്കത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന തരംഗങ്ങൾ.
  • ഇതിനെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് സീസ്മോളജി. തീവ്രത അളക്കുന്നത് റിക്ടർ സ്കെയിലിലാണ്.
• സുനാമി (Tsunami): കടലിനടിയിലുണ്ടാകുന്ന ഭൂകമ്പങ്ങൾ മൂലം വലിയ അളവിലുള്ള ജലം സ്ഥാനഭ്രംശം സംഭവിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ഭീമാകാരമായ തിരമാലകളുടെ പരമ്പര.

2. ലെൻസുകൾ

• ലെൻസ്: അപവർത്തനം നടക്കുന്ന പ്രതലങ്ങൾ ഗോളങ്ങളുടെ ഭാഗമായ സുതാര്യ മാധ്യമം.
• കോൺവെക്സ് ലെൻസ് (ഉത്തല ലെൻസ്):
  • മധ്യഭാഗം കട്ടികൂടിയതും അരികുകൾ കട്ടികുറഞ്ഞതും.
  • പ്രകാശരശ്മികളെ ഒരു ബിന്ദുവിൽ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു (converges).
  • വസ്തുക്കളെ വലുതായി കാണിക്കുന്നു.
• കോൺകേവ് ലെൻസ് (അവതല ലെൻസ്):
  • മധ്യഭാഗം കട്ടികുറഞ്ഞതും അരികുകൾ കട്ടികൂടിയതും.
  • പ്രകാശരശ്മികളെ വിവ്രജിക്കുന്നു (diverges).
• ലെൻസുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പദങ്ങൾ:
  • പ്രകാശിക കേന്ദ്രം (Optic Centre - O): ലെൻസിന്റെ മധ്യബിന്ദു.
  • വക്രതാ കേന്ദ്രങ്ങൾ (Centres of Curvature - C1, C2): ലെൻസിന്റെ ഓരോ പ്രതലവും ഭാഗമായിട്ടുള്ള ഗോളങ്ങളുടെ കേന്ദ്രങ്ങൾ.
  • പ്രകാശിക അക്ഷം (Optic Axis): വക്രതാ കേന്ദ്രങ്ങളെയും പ്രകാശിക കേന്ദ്രത്തെയും ബന്ധിപ്പിച്ച് വരയ്ക്കുന്ന സാങ്കൽപ്പിക രേഖ.
  • ഫോക്കസ് ദൂരം (Focal Length - f): പ്രകാശിക കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് മുഖ്യ ഫോക്കസിലേക്കുള്ള ദൂരം.
• ലെൻസുകൾ വഴിയുള്ള പ്രതിബിംബ രൂപീകരണം:
  • യഥാർത്ഥ പ്രതിബിംബം (Real Images): സ്ക്രീനിൽ പതിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രതിബിംബങ്ങൾ. ഉദാഹരണം: ക്യാമറയിൽ പകർത്തുന്ന ചിത്രങ്ങൾ, സിനിമാ സ്ക്രീനിൽ രൂപപ്പെടുന്ന ചിത്രങ്ങൾ.
  • മിഥ്യാ പ്രതിബിംബം (Virtual Images): സ്ക്രീനിൽ പതിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല, എന്നാൽ കാണാൻ സാധിക്കുന്ന പ്രതിബിംബങ്ങൾ.
• കോൺവെക്സ് ലെൻസിലെ പ്രതിബിംബത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ (വസ്തുവിന്റെ സ്ഥാനമനുസരിച്ച്):
  • വസ്തു 2F-ന് അപ്പുറം: പ്രതിബിംബം മറുവശത്ത് F-നും 2F-നും ഇടയിൽ; ചെറുത്, തലകീഴായത്, യഥാർത്ഥം.
  • വസ്തു 2F-ൽ: പ്രതിബിംബം മറുവശത്ത് 2F-ൽ; ഒരേ വലുപ്പം, തലകീഴായത്, യഥാർത്ഥം.
  • വസ്തു F-നും 2F-നും ഇടയിൽ: പ്രതിബിംബം മറുവശത്ത് 2F-ന് അപ്പുറം; വലുത്, തലകീഴായത്, യഥാർത്ഥം.
  • വസ്തു F-ൽ: പ്രതിബിംബം അനന്തതയിൽ; വളരെ വലുത്, തലകീഴായത്, യഥാർത്ഥം.
  • വസ്തു F-നും ലെൻസിനും (O) ഇടയിൽ: പ്രതിബിംബം വസ്തുവിന്റെ അതേ വശത്ത്; വലുത്, നിവർന്നത്, മിഥ്യ.
• കോൺകേവ് ലെൻസിലെ പ്രതിബിംബത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ:
  • എല്ലായ്പ്പോഴും മിഥ്യയും, ചെറുതും, നിവർന്നതുമായ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കുന്നു.
  • പ്രതിബിംബം എല്ലായ്പ്പോഴും വസ്തുവിന്റെ അതേ വശത്ത് F-നും ലെൻസിനും ഇടയിലായിരിക്കും.
• ലെൻസ് സമവാക്യം: ഫോക്കസ് ദൂരം (f), വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം (u), പ്രതിബിംബത്തിലേക്കുള്ള ദൂരം (v) എന്നിവയെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.
  • സൂത്രവാക്യം: 1/f = 1/v - 1/u.
• കാർട്ടീഷ്യൻ ചിഹ്നരീതി (ലെൻസുകൾക്ക്):
  • എല്ലാ ദൂരങ്ങളും പ്രകാശിക കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് അളക്കണം.
  • പതനരശ്മിയുടെ ദിശയിൽ അളക്കുന്ന ദൂരങ്ങൾ പോസിറ്റീവും, എതിർദിശയിൽ അളക്കുന്നത് നെഗറ്റീവും ആയിരിക്കും.
  • പ്രകാശിക അക്ഷത്തിന് മുകളിലേക്കുള്ള ദൂരങ്ങൾ പോസിറ്റീവും, താഴേക്കുള്ളവ നെഗറ്റീവും ആയിരിക്കും.
• ആവർദ്ധനം (Magnification - m): പ്രതിബിംബത്തിന്റെ ഉയരം വസ്തുവിന്റെ ഉയരത്തിന്റെ എത്ര മടങ്ങാണ് എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
  • ഇത് പ്രതിബിംബത്തിന്റെ ഉയരവും (hi) വസ്തുവിന്റെ ഉയരവും (ho) തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്. ഇതിന് യൂണിറ്റില്ല.
  • സൂത്രവാക്യം: m = hi / ho.
  • മറ്റൊരു സൂത്രവാക്യം: m = v / u (പ്രതിബിംബത്തിലേക്കുള്ള ദൂരം / വസ്തുവിലേക്കുള്ള ദൂരം).
  • ചിഹ്നം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്:
    • പോസിറ്റീവ് ആവർദ്ധനം: പ്രതിബിംബം നിവർന്നതാണ്.
    • നെഗറ്റീവ് ആവർദ്ധനം: പ്രതിബിംബം തലകീഴായതാണ്.
    • |m| < 1: പ്രതിബിംബം ചെറുതാണ്.
    • |m| = 1: പ്രതിബിംബം ഒരേ വലുപ്പമുള്ളതാണ്.
    • |m| > 1: പ്രതിബിംബം വലുതാണ്.
• ലെൻസിന്റെ പവർ (Power of Lens - P): അതിൽ പതിക്കുന്ന പ്രകാശരശ്മികളെ സംവ്രജിക്കാനോ വിവ്രജിക്കാനോ ഉള്ള ലെൻസിന്റെ കഴിവ്.
  • പവർ, ഫോക്കസ് ദൂരത്തിന്റെ വ്യുൽക്രമമാണ് (reciprocal). ഫോക്കസ് ദൂരം കുറയുമ്പോൾ പവർ കൂടുന്നു.
  • സൂത്രവാക്യം: P = 1/f (f മീറ്ററിൽ ആയിരിക്കണം).
  • SI യൂണിറ്റ്: ഡയോപ്റ്റർ (D). ഒരു മീറ്റർ ഫോക്കസ് ദൂരമുള്ള ലെൻസിന്റെ പവർ ഒരു ഡയോപ്റ്റർ (1 D) ആണ്.
  • ചിഹ്നം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്:
    • നെഗറ്റീവ് പവർ: കോൺകേവ് ലെൻസ്.
    • പോസിറ്റീവ് പവർ: കോൺവെക്സ് ലെൻസ്.
• സംയുക്ത മൈക്രോസ്കോപ്പ് (Compound Microscope): സൂക്ഷ്മ വസ്തുക്കളെ വലുതായി കാണാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  • പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ: ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെൻസ് (വസ്തുവിനോട് അടുത്തുള്ളത്), ഐപീസ് ലെൻസ് (പ്രതിബിംബം നിരീക്ഷിക്കുന്നത്).
  • ഒബ്ജക്റ്റീവ്: കുറഞ്ഞ ഫോക്കസ് ദൂരം. വലുതും, യഥാർത്ഥവും, തലകീഴായതുമായ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കുന്നു.
  • ഐപീസ്: ഒബ്ജക്റ്റീവിനേക്കാൾ കൂടിയ ഫോക്കസ് ദൂരം. വലുതും, മിഥ്യയുമായ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കുന്നു.
• അപവർത്തന ടെലിസ്കോപ്പ് (Refracting Telescope): ദൂരെയുള്ള വസ്തുക്കളെ വ്യക്തമായി കാണാനുള്ള ഉപകരണം.
  • പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ: ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെൻസ്, ഐപീസ് ലെൻസ്.
  • ഒബ്ജക്റ്റീവ്: കൂടിയ ഫോക്കസ് ദൂരവും വലിയ അപ്പെർച്വറും. ചെറുതും, യഥാർത്ഥവും, തലകീഴായതുമായ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കുന്നു.
  • ഐപീസ്: കുറഞ്ഞ ഫോക്കസ് ദൂരവും ചെറിയ അപ്പെർച്വറും. മിഥ്യാ പ്രതിബിംബം രൂപീകരിക്കുന്നു.

3. വർണ്ണങ്ങളുടെ ലോകവും കാഴ്ചയും

• പ്രിസത്തിലൂടെയുള്ള അപവർത്തനം: പ്രകാശരശ്മികൾ ഒരു പ്രിസത്തിൽ കടക്കുകയും പുറത്തുവരികയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അപവർത്തനം മൂലം പ്രിസത്തിന്റെ പാദത്തിലേക്ക് (base) വ്യതിചലിക്കുന്നു.
• പ്രകാശത്തിന്റെ പ്രകീർണ്ണനം (Dispersion of Light): ഒരു സംയുക്ത പ്രകാശം അതിന്റെ ഘടക വർണ്ണങ്ങളായി വേർപിരിയുന്ന പ്രതിഭാസം.
  • ഉദാഹരണം: സൂര്യപ്രകാശം പ്രിസത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ ഘടക വർണ്ണങ്ങളായി പിരിയുന്നത്.
  • വർണ്ണരാജി (Spectrum): ധവളപ്രകാശത്തിലെ ഘടക വർണ്ണങ്ങളുടെ ക്രമമായ വിതരണം.
  • വർണ്ണങ്ങളുടെ ക്രമം (വ്യതിയാനം കുറയുന്നതനുസരിച്ച്, തരംഗദൈർഘ്യം കൂടുന്നതനുസരിച്ച്): VIBGYOR (വയലറ്റ്, ഇൻഡിഗോ, നീല, പച്ച, മഞ്ഞ, ഓറഞ്ച്, ചുവപ്പ്).
  • വ്യതിയാനവും തരംഗദൈർഘ്യവും: വ്യതിയാനത്തിന്റെ അളവ് പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ചുവപ്പിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വ്യതിയാനവും (കൂടിയ തരംഗദൈർഘ്യം), വയലറ്റിന് ഏറ്റവും കൂടിയ വ്യതിയാനവും (കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യം) സംഭവിക്കുന്നു.
• മഴവില്ല്: ജലത്തുള്ളികളിൽ സൂര്യപ്രകാശത്തിന് സംഭവിക്കുന്ന അപവർത്തനം, പ്രകീർണ്ണനം, ആന്തരിക പ്രതിഫലനം എന്നിവയുടെ സംയുക്ത ഫലമായി ഉണ്ടാകുന്നു.
  • സൂര്യരശ്മി ജലത്തുള്ളിക്കുള്ളിൽ രണ്ട് തവണ അപവർത്തനത്തിനും ഒരു തവണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനത്തിനും വിധേയമാകുന്നു.
  • എല്ലായ്പ്പോഴും സൂര്യന് എതിർദിശയിലായിരിക്കും മഴവില്ല് രൂപപ്പെടുന്നത്.
• വർണ്ണങ്ങളുടെ പുനഃസംയോജനം: പ്രകീർണ്ണനം സംഭവിച്ച വർണ്ണങ്ങളെ വീണ്ടും സംയോജിപ്പിച്ച് ധവളപ്രകാശം ഉണ്ടാക്കാം (ഉദാ: തലകീഴായി വെച്ച മറ്റൊരു പ്രിസം ഉപയോഗിച്ച്, അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂട്ടന്റെ വർണ്ണപ്പമ്പരം ഉപയോഗിച്ച്).
• പ്രാഥമിക വർണ്ണങ്ങൾ (പ്രകാശത്തിന്റെ): ചുവപ്പ്, പച്ച, നീല (RGB). മറ്റ് എല്ലാ നിറങ്ങളും ഇവ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിക്കാം.
  • സംയോജനങ്ങൾ: ചുവപ്പ് + പച്ച = മഞ്ഞ; ചുവപ്പ് + നീല = മജന്ത; നീല + പച്ച = സയൻ; ചുവപ്പ് + പച്ച + നീല = വെള്ള.
• ദ്വിതീയ വർണ്ണങ്ങൾ: ഏതെങ്കിലും രണ്ട് പ്രാഥമിക വർണ്ണങ്ങൾ ചേരുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്നത് (മഞ്ഞ, സയൻ, മജന്ത).
• പൂരക വർണ്ണങ്ങൾ: ചേരുമ്പോൾ ധവളപ്രകാശം നൽകുന്ന വർണ്ണജോടികൾ.
  • ഉദാഹരണം: മഞ്ഞ (ചുവപ്പ് + പച്ച) + നീല = വെള്ള.
• വീക്ഷണസ്ഥിരത (Persistence of Vision): ഒരു വസ്തു കാഴ്ചയിൽ നിന്ന് പെട്ടെന്ന് മാറ്റിയാലും അതിന്റെ ദൃശ്യാനുഭവം ഏകദേശം 1/16 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് റെറ്റിനയിൽ തങ്ങിനിൽക്കുന്ന പ്രതിഭാസം.
• സുതാര്യ വസ്തുക്കളുടെ നിറം: ഇവ സ്വന്തം നിറത്തിലുള്ള പ്രകാശത്തെയും, അതിന്റെ ഘടക വർണ്ണങ്ങളെയും കടത്തിവിടുകയും മറ്റ് നിറങ്ങളെ തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.
• അതാര്യ വസ്തുക്കളുടെ നിറം: ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിച്ച് നമ്മുടെ കണ്ണിലെത്തുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ നിറത്തിലാണ് നാം ആ വസ്തുവിനെ കാണുന്നത്.
  • ഒരു പ്രതലം എല്ലാ നിറങ്ങളെയും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നുവെങ്കിൽ അത് വെളുത്തതായി കാണപ്പെടും.
  • ഒരു പ്രതലം എല്ലാ നിറങ്ങളെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നുവെങ്കിൽ അത് കറുത്തതായി കാണപ്പെടും.
• പ്രകാശത്തിന്റെ വിസരണം (Scattering of Light): പ്രകാശം ഒരു മാധ്യമത്തിലെ കണികകളിൽ തട്ടി ഭാഗികമായി ദിശാവ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്ന പ്രതിഭാസം.
  • ആകാശത്തിന്റെ നീലനിറം: സൂര്യപ്രകാശത്തിലെ കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള വയലറ്റ്, ഇൻഡിഗോ, നീല എന്നീ നിറങ്ങൾക്ക് അന്തരീക്ഷത്തിലെ കണികകളിൽ തട്ടി കൂടുതൽ വിസരണം സംഭവിക്കുന്നു. ഈ വിസരിച്ച പ്രകാശം ആകാശത്ത് വ്യാപിക്കുന്നതിനാലാണ് ആകാശം നീല നിറത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നത്.
  • ഉദയാസ്തമയ സമയത്തെ സൂര്യന്റെ നിറം: ഈ സമയങ്ങളിൽ സൂര്യരശ്മികൾക്ക് അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെ കൂടുതൽ ദൂരം സഞ്ചരിക്കേണ്ടി വരുന്നു. കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള നിറങ്ങൾ വിസരിച്ച് പോവുകയും, കൂടിയ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ചുവപ്പ്, മഞ്ഞ, ഓറഞ്ച് നിറങ്ങൾ നമ്മുടെ കണ്ണിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
• കണ്ണും കാഴ്ചയും:
  • സമഞ്ജനക്ഷമത (Power of Accommodation): വസ്തുവിന്റെ ദൂരത്തിനനുസരിച്ച് കണ്ണിന്റെ ലെൻസിന്റെ വക്രത വ്യത്യാസപ്പെടുത്തി ഫോക്കസ് ദൂരം ക്രമീകരിക്കാനും, അതുവഴി പ്രതിബിംബം എല്ലായ്പ്പോഴും റെറ്റിനയിൽ തന്നെ പതിപ്പിക്കാനുമുള്ള കണ്ണിന്റെ കഴിവ്.
    • ഇത് സാധ്യമാക്കുന്നത് സീലിയറി പേശികളാണ്.
  • ഹ്രസ്വദൃഷ്ടി (Myopia): അടുത്തുള്ള വസ്തുക്കളെ വ്യക്തമായി കാണാമെങ്കിലും ദൂരെയുള്ളവയെ വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയില്ല.
    • കാരണം: നേത്രഗോളം വലുതാകുന്നത് കൊണ്ടോ ലെൻസിന്റെ പവർ കൂടുന്നത് കൊണ്ടോ പ്രതിബിംബം റെറ്റിനയ്ക്ക് മുന്നിൽ പതിക്കുന്നു.
    • പരിഹാരം: അനുയോജ്യമായ പവറുള്ള കോൺകേവ് (അവതല) ലെൻസ് ഉപയോഗിക്കുക.
  • ദീർഘദൃഷ്ടി (Hypermetropia): ദൂരെയുള്ള വസ്തുക്കളെ വ്യക്തമായി കാണാമെങ്കിലും അടുത്തുള്ളവയെ വ്യക്തമായി കാണാൻ കഴിയില്ല.
    • കാരണം: നേത്രഗോളം ചെറുതാകുന്നത് കൊണ്ടോ ലെൻസിന്റെ പവർ കുറയുന്നത് കൊണ്ടോ പ്രതിബിംബം റെറ്റിനയ്ക്ക് പിന്നിൽ പതിക്കുന്നു.
    • പരിഹാരം: അനുയോജ്യമായ പവറുള്ള കോൺവെക്സ് (ഉത്തല) ലെൻസ് ഉപയോഗിക്കുക.
  • വെള്ളെഴുത്ത് (Presbyopia): പ്രായമായവരിൽ സീലിയറി പേശികളുടെ കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നതുമൂലം കണ്ണിന്റെ സമഞ്ജനക്ഷമത കുറയുന്ന അവസ്ഥ.
• പ്രകാശ മലിനീകരണം: മനുഷ്യനിർമ്മിത പ്രകാശം അമിതമായ അളവിലും തീവ്രതയിലും ഉണ്ടാകുന്നത്, ഇത് പ്രകൃതിക്കും മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തിനും ദോഷകരമാണ്.

4. വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ കാന്തികഫലം

• വൈദ്യുതിയുടെ കാന്തികഫലം: വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു ചാലകത്തിന് ചുറ്റും ഒരു കാന്തികമണ്ഡലം രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ കാന്തികമണ്ഡലത്തിന് ഒരു കാന്തസൂചിയിൽ ബലം പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. 1820-ൽ ഹാൻസ് ക്രിസ്ത്യൻ ഈർസ്റ്റെഡ് ആണ് ഇത് കണ്ടെത്തിയത്.
  • കാന്തസൂചിയുടെ വിഭ്രംശന ദിശ വൈദ്യുതിയുടെ ദിശയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
• കാന്തിക ബലരേഖകൾ: കാന്തികമണ്ഡലത്തെ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാങ്കൽപ്പിക രേഖകൾ.
  • കാന്തത്തിന് പുറത്ത് ദിശ: ഉത്തരധ്രുവത്തിൽ നിന്ന് ദക്ഷിണധ്രുവത്തിലേക്ക്.
  • കാന്തത്തിന് അകത്ത് ദിശ: ദക്ഷിണധ്രുവത്തിൽ നിന്ന് ഉത്തരധ്രുവത്തിലേക്ക്.
• വലതുകൈ പെരുവിരൽ നിയമം: വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു ചാലകത്തെ വലതുകൈയിൽ പിടിക്കുന്നതായി സങ്കൽപ്പിക്കുക. പെരുവിരൽ വൈദ്യുതിയുടെ ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ചാലകത്തിന് ചുറ്റും പിടിച്ചിരിക്കുന്ന മറ്റ് വിരലുകൾ കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കും.
• ഒരു ചാലക കമ്പിച്ചുരുളിന്റെ (Coil) കാന്തിക ശക്തിയെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ:
  • ചാലകത്തിന്റെ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം.
  • വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ ശക്തി.
  • ഉള്ളിൽ വെക്കുന്ന പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്വഭാവം (ഉദാ: പച്ചിരുമ്പ് കോർ കാന്തികശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു).
• സോളിനോയിഡ്: ഇൻസുലേറ്റ് ചെയ്ത ചാലകകമ്പി സർപ്പിളാകൃതിയിൽ (സ്പ്രിംഗ് പോലെ) ചുറ്റിയെടുത്തിരിക്കുന്നത്.
  • വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു സോളിനോയിഡിന് ചുറ്റുമുള്ള കാന്തിക ബലരേഖകൾ ഒരു ബാർ കാന്തത്തിന്റേതിന് സമാനമാണ്.
• സോളിനോയിഡിനുള്ള വലതുകൈ നിയമം: വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു സോളിനോയിഡിനെ വലതുകൈയിൽ പിടിക്കുക. വിരലുകൾ കറന്റിന്റെ ദിശയിൽ ചുറ്റിപ്പിടിച്ചാൽ, പെരുവിരൽ സോളിനോയിഡിന്റെ ഉത്തരധ്രുവത്തെ (North pole) സൂചിപ്പിക്കും.
• വൈദ്യുതകാന്തങ്ങൾ (Electromagnets): വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് കാന്തികമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ.
  • ബാർ കാന്തവുമായുള്ള താരതമ്യം:
    • ബാർ കാന്തം: കാന്തികത സ്ഥിരമാണ്, ധ്രുവങ്ങൾ മാറ്റാൻ കഴിയില്ല, കാന്തിക ശക്തി വ്യത്യാസപ്പെടുത്താൻ കഴിയില്ല.
    • വൈദ്യുതകാന്തം: കാന്തികത താൽക്കാലികമാണ് (കറന്റ് പ്രവഹിക്കുമ്പോൾ മാത്രം), ധ്രുവങ്ങൾ മാറ്റാൻ കഴിയും (കറന്റിന്റെ ദിശ മാറ്റി), കാന്തിക ശക്തി വ്യത്യാസപ്പെടുത്താൻ കഴിയും.
• കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ ഇരിക്കുന്ന ഒരു ചാലകത്തിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലം:
  • കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ വെച്ചിരിക്കുന്ന, വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു ചാലകത്തിൽ ഒരു ബലം അനുഭവപ്പെടുകയും അത് ചലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
  • ബലത്തിന്റെ ദിശയെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ: വൈദ്യുതിയുടെ ദിശ, കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശ.
• ഫ്ലെമിംഗിന്റെ ഇടതുകൈ നിയമം: വൈദ്യുതിയുടെ കാന്തികഫലം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളിൽ ചാലകത്തിന്റെ ചലനദിശ (ബലം) കണ്ടെത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
  • ഇടതുകൈയിലെ പെരുവിരൽ, ചൂണ്ടുവിരൽ, നടുവിരൽ എന്നിവ പരസ്പരം ലംബമായി പിടിക്കുക.
  • ചൂണ്ടുവിരൽ കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ (Field) ദിശയെയും,
  • നടുവിരൽ വൈദ്യുതിയുടെ (Current) ദിശയെയും സൂചിപ്പിക്കുന്നുവെങ്കിൽ,
  • പെരുവിരൽ ചാലകത്തിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലത്തിന്റെ (Force/Motion) ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കും.
• മോട്ടോർ തത്വം: കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുമ്പോൾ, അതിൽ ഒരു ബലം അനുഭവപ്പെടുകയും അത് ചലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
• വൈദ്യുത മോട്ടോർ: വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ യാന്ത്രികോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്ന ഉപകരണം. ഇത് മോട്ടോർ തത്വമനുസരിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
  • പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ: കാന്തിക ധ്രുവങ്ങൾ, ആർമേച്ചർ (കമ്പിച്ചുരുൾ), സ്പ്ലിറ്റ് റിംഗുകൾ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബ്രഷുകൾ.
  • സ്പ്ലിറ്റ് റിംഗ് കമ്മ്യൂട്ടേറ്റർ: ഓരോ അർദ്ധഭ്രമണത്തിന് ശേഷവും ആർമേച്ചറിലെ വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ ദിശ മാറ്റാനുള്ള സംവിധാനം. ഇത് ആർമേച്ചർ ഒരേ ദിശയിൽ തുടർച്ചയായി കറങ്ങാൻ സഹായിക്കുന്നു.
• ചലിക്കും ചുരുൾ ലൗഡ്സ്പീക്കർ (Moving Coil Loudspeaker): വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളെ (ഓഡിയോ സിഗ്നലുകൾ) ശബ്ദതരംഗങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു. ഊർജ്ജമാറ്റം: വൈദ്യുതോർജ്ജം → യാന്ത്രികോർജ്ജം → ശബ്ദോർജ്ജം.
  • പ്രവർത്തനം: ഓഡിയോ സിഗ്നലുകൾ വോയിസ് കോയിലിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, മോട്ടോർ തത്വമനുസരിച്ച് അതിലൊരു ബലം അനുഭവപ്പെടുകയും അത് കമ്പനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കമ്പനം ഡയഫ്രത്തെ ചലിപ്പിക്കുകയും ശബ്ദം പുനഃസൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.