హైగెన్స్ కాంతి తరంగ సిద్ధాంతం

కాంతి తరంగాలు రూపంలో ఉంటుందని మొదట ప్రతిపాదించిన వ్యకి పేరు హోయిగన్. ఈ ఉచ్చారణ సరిగ్గా తెలియక రకరకాలుగా పలుకుతారు.

హైగెన్స్ కాంతి తరంగ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి వక్రీకరణ

ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి, కల్పిత యానకం 'ఈథర్' ద్వారా అనుదైర్ఘ్య తరంగ రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది. కాంతి ధర్మాలను విశ్లేషించడానికి తరంగాగ్రం అనే భావనను ఉపయోగించుకుని కాంతి రుజుమార్గ ప్రయాణాన్ని, పరావర్తనం, వక్రీభవనాలను క్రిస్టియన్ హైగెన్స్ వివరించగలిగారు. తరంగాల అధ్యారోపణ సూత్రం ఆధారంగా కాంతి 'వ్యతికరణాన్ని' చెప్పగలిగాడు. అంతరాళంలో ఒక బిందువు ద్వారా రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ తరంగాలు ఒకేసారి ప్రయాణిస్తే, తరంగాల కలయిక వల్ల ఆ బిందువు వద్ద ఫలిత ప్రభావం కనబడుతుంది. దీనినే తరంగాల అధ్యారోపణ అంటారు. ఈ ఫలిత ప్రభావం వల్ల ఏర్పడిన తరంగ కంపన పరిమితి, విడి తరంగాల కంపన పరిమితుల సదిశా మొత్తానికి సమానం.

అధ్యారోపణలు రెండు రకాలు. సహాయక అధ్యారోపణ, వినాశక అధ్యారోపణ. సహాయక అధ్యారోపణలో ఒక తరంగ శృంగం, ద్రోణులు వరుసగా రెండో తరంగ శృంగం, ద్రోణులపై పడతాయి. అప్పుడు ఫలిత తరంగ కంపనపరిమితి y = y1 + y2 అవుతుంది. ఇక్కడ y1, y2 లు విడి తరంగాల కంపన పరిమితులు.వినాశక అధ్యారోపణలో ఒక తరంగ శృంగం, ద్రోణులు వరుసగా వేరొక తరంగ ద్రోణి, శృంగాలపై పడతాయి. అప్పుడు ఫలిత తరంగ కంపన పరిమితి y = y1 - y2 అవుతుంది.

తరంగాల అధ్యారోపణలో వ్యతికరణం ఒక రకం. ఒకే కంపన పరిమితి, పౌనఃపున్యం ఉన్న రెండు తరంగాలు అంతరాళంలో ఒకే ప్రదేశం ద్వారా ఒకేసారి ప్రయాణిస్తే గరిష్ఠ, కనిష్ఠ తీవ్రతలు ఉండే ప్రస్పందన , అస్పందన బిందువులు ఏర్పడతాయి. ఈ భౌతిక ఫలితాన్ని 'వ్యతికరణం' అంటారు. జంట చీలికల ప్రయోగంలో తెరపై కాంతి పట్టీలు, చీకటి పట్టీలు ఏర్పడటానికి ముఖ్య కారణం కాంతి వ్యతికరణమే.

కాంతి తీవ్రత దాని తరంగ కంపన పరిమితి వర్గానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతి తరంగాల సహాయక వ్యతికరణం వల్ల 'కాంతి పట్టీ' (గరిష్ఠ కాంతి తీవ్రత) ఏర్పడుతుంది. కాంతి తరంగాల వినాశక వ్యతికరణం వల్ల 'చీకటి పట్టీ' (కనిష్ఠ కాంతి తీవ్రత) ఏర్పడుతుంది. కాంతి తరంగం ఒక పారదర్శక పదార్థంపై పడినప్పుడు, అది రెండు తరంగాలుగా విడిపోయి, ఒకటి పరావర్తనం చెందగా మరొకటి వక్రీభవనం చెందుతాయి. అందువల్ల మనకు పాక్షిక పరావర్తనం, పాక్షిక వక్రీభవనం కనిపిస్తాయి. కాంతి తరంగాలు అవి వ్యాపించే దిశలో ఏదైనా అవరోధం ఉంటే, అవరోధం అంచులను తాకిన తరంగాలు దాని నీడలోకి వంగి ప్రయాణిస్తాయి. దీన్నే కాంతి తరంగాల 'వివర్తనం' అంటారు. ఈ వివర్తనం అవరోధ పరిమాణం, పతన తరంగం, ఆకారం, తరంగ దైర్ఘ్యాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సన్నని రంధ్రం ద్వారా కాంతి బయటకు వచ్చినప్పుడు ఆ రంధ్రం అంచుల వద్ద వంగి ప్రయాణిస్తుంది. దీనికి కారణం... కాంతి తరంగ రూపంలో ప్రయాణించడమే. రంధ్రం నుంచి నేరుగా వచ్చే కాంతితో పాటు, అక్కడే రంధ్రం అంచు వద్ద కాంతి వంగి ప్రయాణించడం వల్ల మొత్తం కాంతి మనకు శంకువు ఆకారంలో కనిపిస్తుంది. కాంతి కిరణం రంగు, కాంతి తరంగ పౌనఃపున్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ కోవలోనే ఎరుపు రంగు పౌనఃపున్యం తక్కువగానూ, ఊదారంగు పౌనఃపున్యం ఎక్కువగానూ ఉంటాయి.

లోపాలు

ప్రయోగ ఫలితాలు కాంతి అనుదైర్ఘ్య తరంగంలా కాకుండా తిర్యక్ తరంగంలా ప్రవర్తిస్తుందని తెలియజేశాయి. ఈథర్ అనే యానకం ఉంటే భూమిపై కాంతి వేగం వివిధ దిశల్లో వేర్వేరుగా ఉండాలి.కానీ లేసర్ కాంతితో చేసిన ప్రయోగాలు కాంతివేగం అన్ని దిశల్లో సమానం అని చూపాయి. అందువల్ల హైగీన్స్ ఊహించిన ఈథర్ యానకం లేదని తెలుస్తోంది. తరంగ రూపంలో ఉన్న కాంతి, పదార్థాలపై పడి దాని నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌లను బయటకు తీయలేదు. అందువల్ల ఈ సిద్ధాంతం కాంతి విద్యుత్ ఫలితాన్ని వివరించలేదు.మాక్స్‌వెల్ అనే శాస్త్రవేత్త కాంతి అనేది విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రూపంలో ప్రయాణిస్తుందని తెలియజేశాడు. కాంతి 'శక్తి పొట్లాల' రూపంలో ప్రయాణిస్తుందని ఐన్‌స్టీన్ తెలియజేశాడు. ఈ శక్తి పొట్లాలనే 'ఫోటాన్'లు అంటారు. కాంతి ధర్మాలన్నింటినీ వివరించాలంటే కాంతికి కణరూపం, తరంగరూపం అనే ద్వంద్వ స్వభావాలు ఉండాలని గ్రహించాలి.

ఇవి కూడా చూడండి

• కాంతి కిరణాలు
• తరంగ సిద్ధాంత సమీకరణాల జాబితా