Hareesh Poothangottil ചോദിക്കുന്നു:
ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് കെടുമ്പോൾ അതുവരെ ഉത്സർജ്ജിക്കപ്പെട്ടിരുന്ന പ്രകാശകിരണങ്ങള്‍ എവിടെപ്പോകുന്നു?

(എന്റെ) ഉത്തരം:

പ്രകാശം അടക്കമുള്ള വൈദ്യുതകാന്തികപ്രതിഭാസങ്ങളെ രണ്ടു തരത്തിൽ മനസ്സിലാക്കാം. തരംഗങ്ങളായും കണികകളായും. ഒരേ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ രണ്ടു വിഭിന്നാവസ്ഥകൾ കൃത്യമായി വിശദീകരിക്കാൻ ക്വാണ്ടം ഫിസിൿസ് കുറേശ്ശെ അറിയേണ്ടി വരും. എങ്കിലും സരളമായി മനസ്സിലാക്കാൻ തൽക്കാലം ഓരോ പ്രകാശകണികയും അതിസൂക്ഷ്മമായ വെടിയുണ്ടകളാണെന്നു കണക്കാക്കാം. പിണ്ഡം ഒട്ടുമില്ലാത്ത, എന്നാൽ അത്യന്തം പ്രവേഗവും ആക്കവും (momentum) ഉള്ള, ഊർജ്ജം മാത്രം അടങ്ങിയ തീരെച്ചെറിയ കൊച്ചുസൂചികൾ.

അത്ര കഠിനമല്ലാത്ത ഒരു മരത്തിന്റെ തടിയിലേക്കു് തുരുതുരാ വെടിവെച്ചാൽ എന്തു സംഭവിക്കും? കുറേ വെടിയുണ്ടകൾ മരത്തെ തുളച്ച് അപ്പുറത്തേക്കു പോവും. കുറേയെണ്ണം മരത്തടിയിൽ തന്നെ തറച്ചുകേറും. പിന്നെയും കുറേ, പ്രത്യേകിച്ച് ചെരിഞ്ഞ ദിശയിലാണു വരുന്നതെങ്കിൽ, മരത്തിൽ തട്ടിത്തെറിച്ച് ഇപ്പുറത്തേക്കുതന്നെ തിരിച്ചുവരും.
ഈ മൂന്നു ഫലങ്ങളെ യഥാക്രമം സഞ്ചരണം, ആഗിരണം, പ്രതിഫലനം എന്നു വിളിക്കാം.

ഊർജ്ജം നശിപ്പിക്കാനോ പുതുതായി സൃഷ്ടിക്കാനോ കഴിയില്ല. പക്ഷേ, ഒരു മരത്തിൽ തറച്ചുകയറിയ വെടിയുണ്ടകളുടെ അതിഭയങ്കരമായിരുന്ന ഗതികോർജ്ജത്തിനു് എന്തു പറ്റി? അതൊക്കെ എവിടെ പോയി?

അത്രയും ഗതികോർജ്ജം മരത്തടിയിലെ നാരുകളുമായുള്ള ഘർഷണത്തിലൂടെ ചൂടായി മാറി. ഊർജ്ജം മുഴുവൻ ഘർഷണത്തിലൂടെ നഷ്ടപ്പെട്ട വെടിയുണ്ടകൾക്കു് അവിടെ യാത്ര അവസാനിപ്പിക്കേണ്ടി വന്നു. സ്വല്പം കൂടി ഊർജ്ജം ബാക്കിയുണ്ടായിരുന്നവയ്ക്കു് മരത്തെ തുളച്ചു് അപ്പുറത്തേക്കു കടന്നു് പിന്നെയും സ്വല്പം കൂടി സഞ്ചരിക്കാൻ പറ്റി. എന്നാൽ അതിനൊരു പിണ്ഡം കൂടിയുള്ളതുകൊണ്ടു് ഭൂമി അതിനെ താഴേക്കും വലിച്ചിരുന്നു. (അല്ലെങ്കിൽ, അതു ഭൂമിയേയും വലിച്ചിരുന്നു – രണ്ടും ഒരേ കാര്യമാണു്). അതിനാൽ, ഏറെത്താമസിയാതെ അതു നിലത്തേക്കു തലയും കുത്തിവീണു.

തട്ടിത്തെറിച്ചു് ഇങ്ങോട്ടുതന്നെ വന്നവ അവയുടെ പുതിയ ദിശയിൽ യാത്ര തുടരും. സാധാരണ വെടിയുണ്ടയുടെ കാര്യത്തിൽ, അവയും ആ ദിശയിൽ ഏറ്റുമുട്ടുന്ന അടുത്ത തലത്തിൽ തട്ടുകയോ അല്ലെങ്കിൽ അതിനുമുമ്പേ ഭൂമിയിലേക്കു കൊഴിഞ്ഞുവീഴുകയും ചെയ്യും. ഊർജ്ജം പൂർണ്ണമായും നഷ്ടപ്പെടുന്നതുവരെ അവ ഈ സഞ്ചാരം തുടർന്നുകൊണ്ടിരിക്കും.

വൈദ്യുതകാന്തിക‘കണിക‘കളുടെ കാര്യത്തിലും അവയുടെ ഊർജ്ജം ഇതുപോലെ ഘർഷണത്തിലൂടെ ചൂടായി മാറുകയാണു ചെയ്യുന്നതു്. എന്നാൽ, അവ ചെന്നിടിക്കുന്നതു് വലിയ മരത്തടികളിലല്ല. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയോ അല്ലാത്തതോ ആയ വസ്തുക്കളിലും പദാർത്ഥങ്ങളിലുമാണു്. നിയതമായ വ്യവസ്ഥയുള്ള ഘടനകളിലൂടെ അവയ്ക്കു് അധികം ഊർജ്ജനഷ്ടമില്ലാതെ അപ്പുറത്തേക്കു കടക്കാൻ കഴിഞ്ഞെന്നു വരും. റബ്ബർ എസ്റ്റേറ്റിലെ മരങ്ങൾക്കിടയിലൂടെ ഓടുന്നതായി സങ്കല്പിച്ചാൽ, ചില ദിശകളിൽ അതു വളരെ സുഗമവും മറ്റു ചില ദിശകളിൽ വിഷമകരവുമാണെന്നറിയാമല്ലോ.
അതുപോലെത്തന്നെ പദാർത്ഥത്തിലെ തന്മാത്രാഘടനകൾക്കിടയിലൂടെ ആവൃത്തി (നിറം), കോൺ (ചെരിവ്) എന്നിവയ്ക്കനുസരിച്ച് പ്രകാശം പ്രതിഫലിക്കുകയോ വലിച്ചെടുക്കപ്പെടുകയോ കടന്നുപോവുകയോ ചെയ്യാം.
എന്തുതന്നെയായാലും, ആത്യന്തികമായി പ്രകാശത്തിലെ ഊർജ്ജം മുഴുവൻ താപോർജ്ജമായി മാറും.
എന്നാൽ, ഈ താപോർജ്ജം വളരെവളരെവളരെവളരെ കുറവായിരിക്കും.

വിളക്കിൽ നിന്നുമുള്ള പ്രകാശം എത്ര ദൂരം സഞ്ചരിക്കും?

വീടിനകത്തു് ഒരു വിളക്കു കത്തിച്ചുവെച്ചിരിക്കുന്നു എന്നു സങ്കല്പിക്കുക. മേൽക്കൂരയിലെ ഒരു ദ്വാരത്തിലൂടെയോ ജനലിലൂടെയോ ആ വെളിച്ചത്തിൽ ഒരു ഭാഗം ആകാശത്തേക്കു പോകുന്നു എന്നും കരുതുക. അതോടെ, ആ കണികകൾ അവയുടെ അനന്തപ്രയാണം തുടങ്ങിവെക്കും. എന്നാൽ അതിന്റെ വഴിയിൽ കണ്ടുമുട്ടുന്ന വായുവിലെ തന്മാത്രകളിലോ മേഘത്തിലോ അഥവാ ഇനി ഒരുപഗ്രഹത്തിലോ നക്ഷത്രത്തിലോ മറ്റു ഖഗോളങ്ങളിലോ ഒരു തമോഗർത്തത്തിലോ വെച്ച് അവയുടെ ഊർജ്ജം പൂർണ്ണമായോ ഭാഗികമായോ ഇല്ലാതാവും.
വായുവിൽ തന്മാത്രകൾ എത്ര മാത്രം കട്ട പിടിച്ചാണുള്ളതു്? അവയ്ക്കിടയിൽ എത്ര സ്ഥലമുണ്ടു്?
വളരെ വളരെ ഇടയകലങ്ങളിൽ മാറ്റി നട്ട റബ്ബർ മരങ്ങളെപ്പോലെത്തന്നെയാണു് വായുവും. പ്രകാശകണികകൾ എന്ന ഇത്തിരിക്കുഞ്ഞന്മാർക്കു കടന്നുപോവാൻ ആ തന്മാത്രകൾക്കിടയിൽ വേണ്ടുവോളം സ്ഥലമുണ്ടു്. എങ്കിലും എല്ലാ കണികകൾക്കും ആ ഭാഗ്യമുണ്ടായെന്നു വരില്ല. ചിലതെല്ലാം വായുതന്മാത്രകളിൽ തട്ടിത്തെറിച്ചു് ഇങ്ങോട്ടു തന്നെ തിരിച്ചുവരും. മറ്റു ചിലതു് ആ തന്മാത്രകളെ അല്പമാത്രം ചൂടാക്കി സ്വയം ഇല്ലാതാവും. വേറെ ചിലതു് ഊർജ്ജം കുറഞ്ഞു് മറ്റൊരു ആവൃത്തിയിലേക്കു് (നിറത്തിലേക്കു്) മാറും.

കത്തുമ്പോൾ പ്രകാശവും ചൂടും എന്തുകൊണ്ടുണ്ടാവുന്നു?

ജ്വാലയുള്ള (വായുവിൽ ഇന്ധനം ഉപയോഗിച്ചു കത്തുന്ന ഒരു വിളക്കിൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു രാസപ്രവർത്തനം നടക്കുകയാണു്. ഇന്ധനം ഓക്സിജനുമായി സം‌യോജിച്ച് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്, നീരാവി എന്നിവയായി മാറുന്നു. രാസപദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഊർജ്ജനില രാസബന്ധനങ്ങളിലാണു് ഉള്ളടങ്ങിയിരിക്കുന്നതു്. ഓരോ രാസപദാർത്ഥത്തിനും അവയ്ക്കു് നിശ്ചയിക്കപ്പെട്ട, മറ്റുള്ളവയിൽനിന്നു വ്യത്യസ്തമായ രാസബന്ധങ്ങളാണുള്ളതു്. രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ പങ്കെടുക്കുന്ന പദാർത്ഥങ്ങളും അവയിൽ നിന്നു പുറത്തുവരുന്ന ഉല്പന്നങ്ങളും തമ്മിൽ മൊത്തം ഊർജ്ജനിലയിൽ ബാലൻസ് ആയിരിക്കണമെന്നില്ല. ആ ഊർജ്ജമാണു് ചൂടു്, വെളിച്ചം തുടങ്ങിയ രൂപങ്ങളിൽ പുറത്തുവരുന്നതു്.
100ന്റെയോ 500ന്റെയോ നോട്ടു കൊടുത്തു് 78 രൂപാ 75 പൈസയ്ക്കു് രണ്ടുകിലോ പച്ചക്കറി വാങ്ങുന്നതുപോലെയാണു് ഇതു്. ബാക്കി കൊടുക്കാനുള്ളതിൽ 20 നോട്ടായിത്തന്നെ കൊടുത്തു. ഒരു രൂപയ്ക്കു് ഒരു കൊച്ചുമിഠായി കൊടുത്തു. എന്നിട്ടും ബാക്കി വന്ന 25 പൈസ അങ്ങു പോട്ടെന്നു വെച്ചു.
ഇതിൽ ഒരു രൂപായുടെ മിഠായിയെ ചൂടായും പോട്ടെന്നു വെച്ച 25 പൈസയെ പ്രകാശോർജ്ജമായും കണക്കാക്കാം.

വിളക്കു് കത്തിക്കൊണ്ടിരിക്കുമ്പോഴൊക്കെ പ്രകാശം അടക്കമുള്ള പല വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗങ്ങളും ഉണ്ടായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നുണ്ടു്. പക്ഷേ വിളക്കിന്റെ ജ്വാലയുടെ താപനില അനുസരിച്ചാവും ആ കിരണങ്ങളുടെ ഊർജ്ജനില. ആ ഊർജ്ജനിലയ്ക്കനുസരിച്ചാവും അവയുടെ ആവൃത്തി. ആ ആവൃത്തി ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ പരിധിക്കുള്ളിലാണു വരുന്നതെങ്കിൽ നമുക്കു കാണാം. ആവൃത്തിയുടെ കൃത്യമായ വിലയ്ക്കനുസരിച്ച് ആ പ്രകാശത്തിന്റെ നിറവും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കും.
താരതമ്യേന ആവൃത്തി (frequency) കുറഞ്ഞ കിരണങ്ങളാണു് ഇൻഫ്രാ-റെഡ്. അവയാണു് താപവികിരണമായി (radiated heat) നമുക്കു് അനുഭവപ്പെടുന്നതു്.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *