Physics

ధ్వని .
కంపిస్తున్న వస్తువులు ధ్వనులను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ధ్వని యాంత్రిక శక్తి స్వరూపం. అందుకే ధ్వని ప్రసారానికి ‘యానకం’ అవసరం. ధ్వని ప్రసారమయ్యేటప్పుడు యానకంలోని అణువుల స్థానంలో మార్పు రాదు. శక్తి మాత్రమే ప్రసారమవుతుంది. ధ్వని ప్రసారం జరిగే యానకానికి 1) స్థితిస్థాపకత, 2) జడత్వం అనే ధర్మాలు ఉంటాయి.
శూన్యంలో యానకం ఉండదు కాబట్టి ధ్వని తరంగాలు ప్రయాణించలేవు. అంటే శూన్యంలో ధ్వని వేగం సున్నా. పైథాగరస్ అనే శాస్త్రవేత్త ‘ధ్వని గాలిలోని అణువులు ముందుకీ, వెనక్కీ కదలడం ద్వారా ప్రయాణించి చెవిని చేరి, గ్రహణ సంవేదన కలిగిస్తుంది’ అని పేర్కొన్నాడు. గెలీలియో, బేకన్ కూడా దీన్ని అంగీకరించారు. ‘న్యూటన్’ మొట్టమొదటిసారి గాలిలో ధ్వని ప్రసారాన్ని పూర్తిగా వివరించాడు.
ప్రయోగశాలలో ధ్వనిని శృతిదండం సాయంతో ఉత్పత్తి చేస్తారు. శృతిదండాన్ని ‘జాన్‌షోర్’ అనే శాస్త్రవేత్త తయారుచేశాడు. శృతిదండపు పిచ్ (కీచుదనం) దాని భుజాల పొడవుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
తరంగాలు రెండు రకాలు.
1) పురోగామి తరంగాలు
2) స్థిర (లేదా) స్థావర తరంగాలు
* పురోగామి తరంగాలు: యానకంలో జనించి అనంతంగా ఒకే దిశలో ప్రయాణిస్తూ వెనక్కి తిరిగిరాని తరంగాలను పురోగామి తరంగాలు అంటారు. ఇవి ప్రయాణ దిశలో ఏదైనా అవరోధం ఉన్నప్పుడు దాని నుంచి పరావర్తనం చెందుతాయి. పరావర్తనం చెందిన తరంగాల ప్రావస్థ (దశ)లో ∏రేడియన్లు లేదా 180ºల మార్పు ఉంటుంది.
* పురోగామి తరంగాలు – రకాలు:యానకంలోని కణాల కంపనాన్ని బట్టి పురోగామి తరంగాలను రెండు రకాలుగా విభజించారు.
1. తిర్యక్ పురోగామి తరంగాలు
2. అనుదైర్ఘ్య పురోగామి తరంగాలు
* తిర్యక్ పురోగామి తరంగాలు: యానకంలోని కణాలు తరంగ చలనదిశకు లంబంగా కంపిస్తాయి.
* శృంగాలు, ద్రోణులు సమితులుగా ఉంటాయి.
శృంగం = తరంగంలో ఎతైన ప్రాంతం
ద్రోణి = తరంగంలో లోతైన ప్రాంతం
ఏవైనా రెండు వరుస శృంగాలు లేదా ద్రోణుల మధ్య దూరం తరంగదైర్ఘ్యం (λ) అవుతుంది.
ఉదా: కాంతి తరంగాలు,తీగలపై ఏర్పడే తరంగాలు,నీటిపై ఏర్పడే తరంగాలు
* అనుదైర్ఘ్య పురోగామి తరంగాలు:యానకంలోని కణాలు తరంగ చలన దిశకు సమాంతరంగా కంపిస్తాయి.
* సంపీడనాలు, విరళీకరణాలు సమితులుగా ఉంటాయి.
సంపీడనం = సాంద్రత ఎక్కువ ప్రాంతం
విరళీకరణం = సాంద్రత తక్కువ ప్రాంతం
* ఈ సమితుల వల్ల యానకం సాంద్రతలో మార్పు వస్తుంది.
* రెండు వరుస సంపీడనాలు (లేదా) విరళీకరణాల మధ్య దూరం తరంగదైర్ఘ్యం అవుతుంది.
ఉదా: ధ్వని తరంగాలు,స్ప్రింగ్‌లలో తరంగాలు,స్లింకీలో ఏర్పడే తరంగాలు
స్థిర (లేదా) స్థావర తరంగాలు:
* సమాన పౌనఃపున్యాలు, కంపన పరిమితులున్న రెండు పురోగామి తరంగాలు ఒకే పథంలో వ్యతిరేక దిశలో ప్రయాణించడం వల్ల స్థిర తరంగాలు ఏర్పడతాయి.
* స్థిర తరంగాలు ఏర్పడినప్పుడు శక్తి రెండు బిందువుల మధ్య నిలిచిపోతుంది.
* అస్పందన, ప్రస్పందన బిందువులు సమితులుగా ఉంటాయి.
* అస్పందన బిందువు = కంపన పరిమితి, స్థానభ్రంశం అత్యల్పం.
* ప్రస్పందన బిందువు = కంపన పరిమితి, స్థానభ్రంశం అత్యధికం.
* ఏవైనా రెండు వరుస అస్పందన (లేదా) ప్రస్పందన బిందువుల మధ్య దూరం λ/2 అవుతుంది.
* ఒక అస్పందన దాని పక్కనున్న ప్రస్పందన బిందువు మధ్య దూరం λ/4 అవుతుంది.
* స్థిరతరంగం ఏర్పడే నియమం:
2L=nλ
ఇక్కడ L = కప్పీ, శృతిదండం మధ్య దూరం
λ = తరంగదైర్ఘ్యం, n = శృతిదండ పౌనఃపున్యం
ధ్వని తరంగ లక్షణాలు :
1. తరంగదైర్ఘ్యం
2. కంపన పరిమితి
3. పౌనఃపున్యం
4. తరంగ వేగం
* తరంగదైర్ఘ్యం (Wavelength): ఏవైనా రెండు వరుస గరిష్ఠ సాంద్రత కణాల మధ్య దూరం (లేదా) కనిష్ఠ
సాంద్రత కణాల మధ్య దూరాన్ని ‘తరంగదైర్ఘ్యం’ అంటారు.
* దీన్ని ‘λ’ (Lambda) అనే అక్షరంతో సూచిస్తారు.
* తరంగదైర్ఘ్యం పొడవును సూచిస్తుంది.
* SI ప్రమాణం = మీటరు
* కంపన పరిమితి (Amplitude): యానకంలోని కణాలు వాటి మధ్యస్థానం నుంచి ఇరువైపులా పొందే గరిష్ఠ అలజడిని కంపన పరిమితి అంటారు.
* దీన్ని ‘a’ తో సూచిస్తారు.
*సంగీత సాధనాలు
* తీగ వాయిద్యాలు: ఉదా: సితార్, బుల్-బుల్, వీణ.
* డప్పు వాయిద్యాలు: ఉదా: మృదంగం, డప్పు, తబలా.
* వాయు వాయిద్యాలు: ఉదా: పిల్లనగ్రోవి, క్లారినేట్, హార్మోనియం.
* సంగీత ధ్వనుల లక్షణాలు:
1) పిచ్ (లేదా) కీచుదనం
2) తీవ్రత (Loudness)
3) నాణ్యత (Quality)
పిచ్: పౌనఃపున్యంపై ఆధారపడుతుంది.
* పౌనఃపున్యం ఎక్కువైతే పిచ్ ఎక్కువగా ఉంటుంది.
* తీవ్రత: ఇది వస్తువుపై ప్రయోగించే బలంపై ఆధారపడుతుంది.
దీన్ని కంపన పరిమితితో వివరిస్తారు.
శబ్ద తీవ్రతను డెసిబెల్ (dB)లలో కొలుస్తారు.
మానవుని చెవులు 9 dB నుంచి 180 dB వరకు వింటాయి.
50 dB 60 dB సాధారణ శబ్ద తీవ్రత.
80 dB కంటే ఎక్కువైతే ఆరోగ్యానికి హానికరం.
జెట్ విమానం 120 dB శబ్ద తీవ్రతను కలిగిస్తుంది.
పచ్చిక బయళ్లు 0 dB శబ్ద తీవ్రత కలిగిస్తాయి.
ధ్వని పీడనం చదరపు సెం.మీ.కు 0.0002 డైన్లు.
* నాణ్యత: ఒకే పౌనఃపున్యం, తీవ్రత ఉన్న రెండు సంగీత స్వరాలు రెండు వేర్వేరు వాయిద్యాల నుంచి వెలువడినప్పుడు వాటి మధ్య భేదాన్ని తెలియజేసే స్వర లక్షణాన్ని నాణ్యత అంటారు. నాణ్యత తరంగ రూపంపై ఆధారపడుతుంది.
ధ్వని పరావర్తనం :
కాంతి పరావర్తన సూత్రాలు పాటిస్తాయి.
పతన, పరావర్తన ధ్వనులు సమాన కోణాలు చేస్తాయి.
ఇది పరావర్తన తలంపై ఆధారపడుతుంది. గరుకు తలం (లేదా) గట్టి తలంపై పరావర్తనం ఎక్కువ.
ప్రతిధ్వని (ECHO): ఒక పరిశీలకుడు ఉత్పత్తి చేసిన ధ్వని, ఒక అడ్డు వల్ల పరావర్తనం చెంది తిరిగి అతడికి వినిపిస్తే పరావర్తనం చెందిన ఆ ధ్వనిని ప్రతిధ్వని అంటారు.
ధ్వని పరావర్తనం – ఉపయోగాలు:
విమానం ఎత్తును, సముద్రపు లోతును కనుక్కోవచ్చు.
మెగాఫోన్, బాకా ధ్వని పరావర్తన సూత్రాలపై ఆధారపతాయి.
సోనార్ పద్ధతిలో ఉపయోగిస్తారు.
లౌడ్ స్పీకర్, స్టెతస్కోప్‌లు పరావర్తనం ఆధారంగానే పనిచేస్తాయి.
* శ్రవ్య అవధి: పౌనఃపున్య అవధి 20 Hz నుంచి 20,000 Hz వరకు ఉన్న ధ్వనులను శ్రవ్య అవధి అంటారు.
20 Hz కంటే తక్కువ ధ్వనులను పరశ్రవ్యాలు అనీ 20,000 Hz కంటే ఎక్కువ ధ్వనులను అతిధ్వనులు అనీ అంటారు.
ఏనుగులు, తిమింగలాలు, ఖడ్గమృగాలు పరశ్రవ్యాలను గుర్తించి, భావవ్యక్తీకరణ చేస్తాయి.
కుక్కలు 50,000 Hz, గబ్బిలాలు 1 లక్ష Hz వరకు అతిధ్వనులను వినగలవు.
అతిధ్వనులు – ఉపయోగాలు:
పాలు శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో వాడతారు.
ఇకో కార్డియోగ్రఫీ
అల్ట్రా సోనోగ్రఫీ
కంటి శుక్లాల చికిత్స
తల్లి గర్భంలోని భ్రూణం పెరుగుదల తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగిస్తారు.

కాంతి

* కాంతి ఒక శక్తి స్వరూపం. ఇది స్వయం ప్రకాశకాలైన వస్తువుల్లో జనించి దాదాపు అన్ని దిశల్లో ప్రయాణిస్తుంది. ఈ కాంతి కిరణాలు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఎదురుగా ఉన్న వస్తువులపై పతనమై, పరావర్తనం చెంది మనకంటిలోని రెటీనాను 1/16 వ సెకను కాలంపాటు తాకినట్లయితే ‘ఆప్టిక్’ అనే నాడి ద్వారా మానవుడిలో దృష్టి జ్ఞానం కలుగుతుంది. మానవుడి దృష్టి జ్ఞానం గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని ‘ఆప్తమాలజీ’, నేత్ర వైద్యుడిని ‘ఆప్తమాలజిస్ట్’ అని అంటారు.
* కాంతి నిరోధకాలు: ఏ పదార్థాలు తమ ద్వారా కాంతిని ప్రసరింపనీయవో వాటిని కాంతి నిరోధకాలు అంటారు.
ఉదా: రాయి, కర్ర, లోహాలు మొదలైనవి.
కాంతి పరావర్తనం, వక్రీభవనం, వ్యతికరణం, వివర్తనం, ధ్రువణం – ఈ 5 ధర్మాలను కలిపి కాంతి స్వభావం అంటారు. కింది సిద్ధాంతాలు కాంతి స్వభావాన్ని వివరించాయి.
* కాంతి కణ సిద్ధాంతం
* హైగన్ తరంగ సిద్ధాంతం
* విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతం
* ఆధునిక క్వాంటం సిద్ధాంతం
కాంతి కణ సిద్ధాంతం:
*దీన్ని న్యూటన్ ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి తేలికైన, అతిచిన్న సంపూర్ణ స్థితిస్థాపక కణాలతో కూడిన ప్రవాహం.
*ఈ సిద్ధాంతం పరావర్తనం, వక్రీభవనాలను మాత్రమే వివరించింది. కానీ వ్యతికరణం, వివర్తనం, ధ్రువణం లాంటి దృగ్విషయాలను వివరించలేకపోయింది.
* ఈ సిద్ధాంతం విరళ యానకంలో కంటే సాంద్రతర యానకంలో కాంతివేగం ఎక్కువగా ఉన్నట్లు వివరిస్తుంది.
హైగన్ తరంగ సిద్ధాంతం:
*డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త క్రిస్టియన్ హైగన్స్ ప్రతిపాదించారు.
* కాంతి తరంగాలు వ్యాపించేందుకు ఒక పరికల్పిక యానకం ‘ఈథర్’ అవసరమని వివరించారు.
* కాంతి ఈథర్ యానకంలో అనుదైర్ఘ్య తరంగ రూపంలో ప్రయాణిస్తుంది.
* థామస్ యంగ్, ఫ్రెనల్ చేసిన సవరణల తర్వాత ఈ సిద్ధాంతం కాంతి స్వభావ ధర్మాలన్నింటినీ వివరించగలిగింది.
విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతం:
దీన్ని మాక్స్‌వెల్ ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం కాంతి విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాల్లో ఆకర్షణకు గురవకుండా తిర్యక్ తరంగ రూపంలో చలిస్తుంది.
* ఆధునిక క్వాంటం సిద్ధాంతం:
కాంతికి కణస్వభావం, తరంగ స్వభావం రెండూ ఉన్నట్లు ఆధునిక క్వాంటం సిద్ధాంతం వివరిస్తుంది.
* క్వాంటం వికిరణ సిద్ధాంతంలో కాంతి, వికిరణ క్వాంటాలతో తయారైనట్లు భావిస్తారు. ఈ వికిరణ క్వాంటాలను ‘ఫోటాన్‌లు’ అంటారు.
కాంతి కిరణాలు – వాటి లక్షణాలు
కాంతి కిరణం ఏ రుజుమార్గం ద్వారా ప్రయాణించిందో ఆ రుజుమార్గాన్ని చూపే సరళరేఖను కాంతికిరణం అంటారు. కొన్ని కాంతి కిరణాల సమూహాన్ని కాంతికిరణ పుంజం అంటారు. ఒక బిందువు వద్ద కలుసుకోగల లేదా ఖండించుకోగల కాంతి కిరణాల సమూహాన్ని కేంద్రీకరణ కాంతికిరణ పుంజం అంటారు. ఒక బిందువు నుంచి విడిపోయి అన్ని దిశల్లో ప్రయాణించే కాంతి కిరణాల సమూహాన్ని వికేంద్రీకరణ కాంతి కిరణ పుంజం అంటారు.
* పెరిస్కోప్:
సమతల దర్పణాలపై కాంతి పరావర్తనం చెందుతుంది అనే సూత్రం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. ఇది ‘Z’ ఆకారంలో ఉంటుంది. దర్పణాలు 45º కోణంలో బిగించి ఉంటాయి. సైనికులు గోతిలో ఉండి బయటవున్న శత్రువులను చూడటానికి దీన్ని ఉపయోగిస్తారు. పెరిస్కోప్‌లో కాంతి రెండుసార్లు పరావర్తనం చెందుతుంది.
* వాలు దర్పణాల వల్ల ఏర్పడే ప్రతిబింబాలు: రెండు దర్పణాలను ” కోణంలో అమర్చినపుడు ఏర్పడే ప్రతిబింబాల సంఖ్య అవుతుంది. ఏర్పడే ప్రతిబింబాల సంఖ్య ‘n’ సరిసంఖ్య అయితే , ‘n’ బేసిసంఖ్య అయితే అవుతుంది.
*రెండు దర్పణాలను ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా అమర్చితే అనంత ప్రతిబింబాలు ఏర్పడతాయి. ఉదాహరణకు రెండు దర్పణాల మధ్య కోణం ’60º’ అయితే ఏర్పడే ప్రతిబింబాల సంఖ్య ‘5’ అవుతుంది.
* కెలిడియోస్కోప్:
దీనిలో ‘3’ సమతల దర్పణాలు ఉంటాయి. ఇది సమతల దర్పణాలపై ఏర్పడే అసంఖ్యాక పరావర్తన ప్రతిబింబాల సూత్రంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.
* గోళాకార దర్పణాలపై పరావర్తనం: గోళాకార దర్పణాలు రెండు రకాలు. అవి 1) పుటాకార దర్పణం, 2) కుంభాకార దర్పణం.
* ధ్రువం: గోళాకార దర్పణం మధ్య బిందువును ‘ధ్రువం’ అంటారు. దీన్ని ‘P’ తో సూచిస్తారు.
* వక్రతా కేంద్రం: దర్పణం ఏ గోళంలో ఒక భాగమో ఆ గోళం కేంద్రాన్ని వక్రతా కేంద్రం (C) అంటారు.
* వక్రతా వ్యాసార్ధం: ధ్రువం నుంచి వక్రతా కేంద్రానికి మధ్య ఉన్న దూరాన్ని వక్రతా వ్యాసార్ధం (R) అంటారు.
* నాభి:
పుటాకార దర్పణంపై పడిన కాంతి కిరణాలు పరావర్తనం చెంది దాని ప్రధాన అక్షంలోని ఏ బిందువు ద్వారా వెళుతున్నాయో ఆ బిందువును ‘నాభి’ (F) అంటారు.
* నాభ్యాంతరం:
ధ్రువం నుంచి నాభి వరకు ఉన్న మధ్య దూరాన్ని నాభ్యాంతరం (f) అంటారు.
నాభ్యాంతరం (f), వక్రతా వ్యాసార్ధం (R) ల మధ్య సంబంధం R = 2f అవుతుంది.
* పుటాకార దర్పణం ప్రతిబింబ లక్షణాలు: పుటాకార దర్పణం, అనంత దూరంలో ఉన్న వస్తువు నిజ ప్రతిబింబాన్ని నాభి వద్ద ఏర్పరుస్తుంది.
”*2f’ కంటే ఎక్కువ దూరంలో ఉన్న వస్తువు ప్రతిబింబం వృద్ధీకృతంగా, తలకిందులుగా ఉంటుంది.
* పుటాకార దర్పణం ‘F’ కి, ‘C’ కి మధ్య ఉంచిన వస్తువు వృద్ధీకృత, తలకిందుల, నిజప్రతిబింబాన్ని C కి అవతల ఏర్పరుస్తుంది.
* పుటాకార దర్పణం నాభ్యాంతరం (f) కంటే తక్కువ దూరంలో ఉంచిన వస్తువు వృద్ధీకృత, నిటారు, మిథ్యాప్రతిబింబాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
పుటాకార దర్పణాల ఉపయోగాలు:
* మోటారు వాహనాల హెడ్‌లైట్లలో పరావర్తకాలుగా ఉపయోగిస్తారు.
* సెర్చిలైట్లు, టార్చిలైట్లలో ఎలక్ట్రిక్ బల్బును పుటాకార దర్పణ నాభి వద్ద ఉంచితే సమాంతర కాంతి పుంజం వెలువడి ఎక్కువ దూరం ప్రయాణిస్తుంది.
* ముక్కు, చెవి, గొంతు (ENT) వైద్యులు వైద్యపరీక్షలు నిర్వహించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
కాంతి ధర్మాలు :
1. కాంతి రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది.
2. కాంతి వేగం
3. కాంతి పరావర్తనం
4. కాంతి వక్రీభవనం
5. కాంతి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం
6. కాంతి విశ్లేషణ/ విక్షేపణం
7. కాంతి పరిక్షేపణం
8. కాంతి వ్యతికరణం
9. కాంతి వివర్తనం
10. కాంతి ధృవణం
* కాంతి ఒక శక్తి స్వరూపం.
* కాంతి గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్ని దృశా శాస్త్రం (Optics) అంటారు.
* కాంతిని ఇచ్చే వస్తువును కాంతి జనకం అంటారు
* కాంతి దృష్ట్యా వస్తువులు రెండు రకాలు. అవి:
1) స్వయం ప్రకాశకాలు
2) అస్వయం ప్రకాశకాలు లేదా గౌణ ప్రకాశకాలు
1. స్వయం ప్రకాశకాలు: తమంతట తాము కాంతిని వెదజల్లే వస్తువులు.
ఉదా: సూర్యుడు, నక్షత్రాలు, మిణుగురు పురుగులు.
2. గౌణ ప్రకాశకాలు: వీటికి స్వయం ప్రకాశక శక్తి ఉండదు. ఇవి తమపై పడిన కాంతిని పరావర్తనం చేస్తాయి.
ఉదా: గ్రహాలు, ఉపగ్రహాలు.
* తమ ద్వారా కాంతిని స్వేచ్ఛగా ప్రయాణింపజేసే వస్తువులను పారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: గాలి, నీరు, కెనడా బాల్సమ్ నూనె, నునుపు గాజు.
* తమ ద్వారా కాంతిని పాక్షికంగా ప్రసరింపజేసే వస్తువులను పాక్షిక పారదర్శక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: పాలిథీన్ కవరు, నూనెలో అద్దిన కాగితం, ట్రేసింగ్ కాగితం.
* తమ ద్వారా కాంతిని ప్రసరింపనీయని వస్తువులను కాంతి నిరోధక పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: కాగితం, అట్ట, చెక్కముక్క, ఇనుము.
* నీడలు ఏర్పడాలంటే కాంతితోపాటు అపారదర్శక వస్తువు ఉండాలి.
* సూర్యకాంతి భూమిని చేరడానికి 8 నిమిషాల 17 సెకన్ల సమయం పడుతుంది.
* నీటి బిందువు ద్వారా సూర్యకాంతి ప్రయాణించినప్పుడు ఇంధ్ర ధనుస్సు ఏర్పడుతుంది.
* ఆకుపచ్చ, ఎరుపు, నీలంలను ప్రాథమిక వర్ణాలు అని అంటారు.
* బల్బు వెలగడానికి వాడే విద్యుత్‌లో 10% కాంతినిస్తే, 90% ఉష్ణానికే సరిపోతుంది.
* కాంతి సెకనుకు 3 లక్షల కి.మీ. ప్రయాణిస్తుంది.
* మన సంప్రదాయంలోని కళారూపాల్లో తోలు బొమ్మలాట ఒకటి. ఇందులో కొన్ని బొమ్మల నీడలను తెరమీద ఏర్పరుస్తూ వివిధ కథలు ప్రదర్శిస్తుంటారు.
* నీడ అనేది కాంతి లేని ప్రదేశం. ఇక్కడ ఏవిధమైన రంగు ఉండదు.
* చంద్రుడి నుంచి కాంతి భూమిని చేరడానికి 1.255 సెకనులు పడుతుంది.
* సూర్యకాంతి సముద్రంలో 262 అడుగుల లోతు వరకు ప్రయాణిస్తుంది.
* తెల్లని కాంతిలో ఏడు రంగులు ఉంటాయి.
* కాంతి కిరణాలు సరళ రేఖామార్గంలో (రుజుమార్గంలో) ప్రయాణించడం వల్ల నీడలు ఏర్పడతాయి.
* పిన్‌హోల్ కెమెరా ద్వారా కాంతి సరళరేఖా మార్గపు ప్రయాణాన్ని గమనించవచ్చు.
* పిన్‌హోల్ కెమెరాలో ప్రతిబింబం తలకిందులుగా పడుతుంది. కారణం కాంతి రుజుమార్గ ప్రయాణం.
* నీడ వస్తువు ఆకృతిని మాత్రమే తెలియజేస్తుంది.
* సమయాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగించే సన్‌డయల్‌లో నీడలను ఆధారంగా చేసుకుని సమయాన్ని కొలుస్తారు.
కాంతి పరావర్తనం:
ఏదైనా వస్తువు మీద పడిన కాంతి, తిరిగి వెనక్కు మరలుతుంది. దీన్నే కాంతి పరావర్తనం అంటారు.
* ఏదైనా వస్తువుపై పడిన కాంతి పరావర్తనం చెంది మన కంటిని చేరినప్పుడు దాన్ని (వస్తువును) మనం చూడగలం.
* దర్పణాల్లో కాంతి పరావర్తనం చెందుతుంది.
* అద్దం (దర్పణం)పై పడిన కాంతి కిరణాన్ని పతన కిరణం అని అద్దం నుంచి బయలుదేరిన కిరణాన్ని పరావర్తన కిరణం అంటారు.
* పతన కిరణానికి, లంబానికి మధ్య కోణాన్ని పతన కోణం (i) అని పరావర్తన కిరణానికి, లంబానికి మధ్యకోణాన్ని పరావర్తన కోణం (R) అని అంటారు.
సమతల దర్పణం :
* సిల్వర్ బ్రోమైడ్ పూత పూసిన సమతల గాజు ఫలకాన్ని సమతల దర్పణం అంటారు.
* దీనిలో వస్తు పరిమాణం, ప్రతిబింబ పరిమాణం సమానంగా ఉంటాయి.
* పార్శ్వ విలోమం (కుడి, ఎడమ అవడం) జరుగుతుంది.
* వస్తుదూరం, ప్రతిబింబ దూరం సమానంగా ఉంటాయి.
* సమతల దర్పణం ఆవర్థనం విలువ – 1
* సమతల దర్పణాల్లో ఏర్పడే పరావర్తన ప్రతిబింబం అనే సూత్రం ఆధారంగా పెరిస్కోపును నిర్మిస్తారు.
* దీనిలో సమతల దర్పణాల మధ్య కోణం 45º
* బంకర్లు, జలాంతర్గాముల్లోని సైనికులు వీటిని ఉపయోగిస్తారు.
* పతన కిరణం, పరావర్తన కిరణం, లంబం మూడూ ఒకే తలంలో ఉన్నపుడు మాత్రమే ఎదుట ఉన్న వస్తువు ప్రతిబింబాన్ని చూడగలం.
* కెలిడయోస్కోప్‌ను సమతల దర్పణంలో ఏర్పడే అసంఖ్యాక పరావర్తన ప్రతిబింబాలు అనే సూత్రం ఆధారంగా తయారుచేస్తారు.
* కెలిడయోస్కోపులో సమతల దర్పణాల మధ్య కోణం 60º.
గోళాకార దర్పణాలు:
స్పూను ముందు భాగంలా వంపుగా ఉండే దర్పణాలను గోళాకార దర్పణాలు అంటారు.
* బంతిని కోయగా ఏర్పడిన చిన్న డొప్పలో లోపలివైపు తలాన్ని పుటాకారతలం అని, బయటివైపు తలాన్ని కుంభాకార తలం అని అంటారు.
* దర్పణంలో పుటాకార తలం పరావర్తన తలంగా ఉపయోగపడితే దాన్ని పుటాకార దర్పణం అంటారు.
* దర్పణంలో కుంభాకార తలం పరావర్తన తలంగా ఉపయోగపడితే దాన్ని కుంభాకార దర్పణం అంటారు.
* కుంభాకార, పుటాకార దర్పణాలను గోళాకార దర్పణాలు అంటారు.
* తెరపై పట్టగలిగిన ప్రతిబింబాన్ని నిజ ప్రతిబింబం అంటారు. దీన్ని దర్పణంలో చూడగలం.
* తెరపై పట్టడానికి వీలుకాక దర్పణంలో మాత్రమే చూడగలిగే ప్రతిబింబాన్ని మిథ్యా ప్రతిబింబం అంటారు.
* పుటాకార దర్పణాలు మిథ్యాప్రతిబింబాలను పెద్ద ప్రతిబింబంగా, తలకిందులుగా ఏర్పరుస్తాయి.
* పుటాకార దర్పణాలను టార్చిలైట్, వాహనాల హెడ్‌లైట్లు, ENT వైద్యులు ఉపయోగిస్తారు.
* కుంభాకార దర్పణాలు ప్రతిబింబాలను చిన్నవిగా, నిటారుగా ఏర్పరుస్తాయి. వీటిని రివ్యూమిర్రర్ (Rivew Mirror) లో ఉపయోగిస్తారు.
* నునుపు తలంపై పడిన కాంతి క్రమమైన రీతిలో పరావర్తనం చెందుతుంది. దీన్ని క్రమపరావర్తనం అంటారు.
* గరుకు తలాలపై కాంతి ఒక క్రమమైన రీతిలో పరావర్తనం చెందదు. దీన్ని క్రమరహిత పరావర్తనం అంటారు.
* కాంతి ఏదైనా ఉపరితలంపై పడి పరావర్తనం చెందినప్పుడు పతనకోణం, పరావర్తన కోణం సమానంగా ఉంటాయి.
* ”కాంతి తన పరావర్తన, ప్రయాణ మార్గంలో తక్కువ సమయం పట్టే మార్గాన్ని ఎంచుకుని ప్రయాణిస్తుంది అని ఫెర్మాట్ భావించారు.
* కాంతి తక్కువ కాలంలో ప్రయాణించగల మార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది. కాబట్టి పరావర్తన కోణం, పతన కోణం విలువలు సమానంగా ఉంటాయి.
* పుటాకార దర్పణంలో కాంతి కిరణాలు వికేంద్రీకరణం చెందుతాయి.
* కుంభాకార దర్పణంలో కాంతి కిరణాలు కేంద్రీకరణం చెందుతాయి.
కాంతి వక్రీభవనం:
* ఒక యానకం నుంచి మరొక యానకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు కాంతి వేగం మారడం వల్ల కాంతి దిశ మారే దృగ్విషయాన్ని కాంతి వక్రీభవనం అంటారు.
* కాంతి సమతలంపై పడి వంగి ప్రయాణిస్తుంది.
* బరువైన యానకాన్ని సాంద్రతర యానకం అని, తేలికైన యానకాన్ని విరళ యానకం అని అంటారు.
* కాంతి కిరణం సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి ప్రయాణిస్తున్నపుడు లంబానికి దూరంగా జరుగుతుంది.
* విరళ యానకం నుంచి సాంద్రతర యానకానికి ప్రయాణిస్తున్నపుడు లంబం వైపుగా వక్రీభవన కిరణం జరుగుతుంది.
* ఏదైనా యానకంలో కాంతి వేగం v అయితే శూన్యంలో కాంతి వేగానికి, యానకంలోని కాంతి వేగానికి ఉన్న నిష్పత్తిని వక్రీభవన గుణకం అంటారు. దీన్నే పరమ వక్రీభవనం గుణకం అంటారు.
* వక్రీభవన గుణకానికి ప్రమాణాలు లేవు.
* ఒక యానకంలో కాంతి ఎంత నెమ్మదిగా ప్రయాణిస్తుందో వక్రీభవన గుణకం తెలుపుతుంది.
* శూన్యంలో కాంతి వేగంలో ‘n’ వ వంతు యానకంలో కాంతి వేగం అవుతుంది.
* వక్రీభవన గుణకం ఎక్కువగా ఉండే యానకంలో కాంతి వేగం తక్కువగా ఉంటుంది.
* వక్రీభవన గుణకం రెండు అంశాలపై ఆధారపడుతుంది.
1. పదార్థ స్వభావం
2. ఉపయోగించిన కాంతి తరంగ దైర్ఘ్యం
* పతన, వక్రీభవన కిరణాలు; రెండు యానకాలను వేరుచేసే తలంపై పతన బిందువు వద్ద గీసిన లంబం అన్నీ ఒకేతలంలో ఉంటాయి.
* వక్రీభవనంలో కాంతి స్నెల్ నియమాన్ని పాటిస్తుంది.
* నిర్దిష్ట పతన కోణం వద్ద సాంద్రతర యానకం నుంచి విరళ యానకంలోకి ప్రయాణించే కాంతి కిరణం యానకాన్ని విభజించే తలానికి సమాంతరంగా ప్రయాణిస్తుందో ఆ పతన కోణాన్ని సందిగ్ధకోణం అంటారు.
* సందిగ్ధ కోణం కంటే పతన కోణం ఎక్కువైనప్పుడు యానకాలను వేరుచేసే తలం వద్ద కాంతికిరణం తిరిగి సాంద్రతర యానకంలోకి పరావర్తనం చెందుతుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని సంపూర్ణాంతరం పరావర్తనం అంటారు.
సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం – అనువర్తనాలు :
* ఎండమావులు, ఇంధ్రధనుస్సు ఏర్పడటానికి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం అవసరం.
* వజ్రాలు మెరవడానికి ముఖ్య కారణం సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం. వజ్రం సందిగ్ధ కోణం చాలా తక్కువ (24.4º) కాబట్టి వజ్రంలోని ప్రవేశించే కాంతి సులభంగా సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం చెంది ప్రకాశిస్తుంది.
* దృశాతంతువులు (Optical fibers) సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం పై ఆధారపడి పరిచేస్తాయి.
* ఆప్టికల్ ఫైబర్ అనేది గాజు/ ప్లాస్టిక్‌తో చేసిన సన్నని తీగ. దీని వ్యాసార్ధం 1 మైక్రోమీటరు = 10 మీ. ఉంటుంది.
* ఇలాంటి సన్నని తీగలు కొన్ని కలిసి లైట్ పైప్‌గా ఏర్పడతాయి.
* లాప్రోస్కోప్, ఎండోస్కోప్‌లో, సమాచార సంకేతాలను ప్రసారం చేయడానికి ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
* పొట్టలోపలి భాగం చిత్రీకరణకు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు.
వక్రతలాల వద్ద కాంతి వక్రీభవనం:
* ఒక తొట్టెలో కర్రను ముంచినట్లయితే అది వంగినట్లు కనిపిస్తుంది.
* నక్షత్రాలు మెరవడం – తొట్టెలోని నాణెం పైకి వచ్చినట్లు కనిపించడం.
* ఆకాశంలోని పక్షికి నీటిలోని చేప పెద్దదిగా, నీటిపై ఉన్నట్లు కనిపించడం.
* కుంభాకార కటకాన్ని దాని వక్రీభవన గుణకం కంటే తక్కువ వక్రీభవన గుణకం ఉన్న యానకంలో ఉంచినప్పుడు కేంద్రీకరణ కటకంలా; వక్రీభవన గుణకం కంటే ఎక్కువ వక్రీభవన గుణకం ఉన్న యానకంలో ఉంచినప్పుడు వికేంద్రీకరణ కటకంలా పనిచేస్తుంది.
ఉదా: నీటిలోని గాలి బుడగ వికేంద్రీకరణ కటకంలా పనిచేస్తుంది.
మానవుడి కన్ను – రంగుల ప్రపంచం
* మానవుడి కంటికి ఏ ఒత్తిడి లేకుండా స్పష్టంగా ఒక వస్తువును ఎంత కనీస దూరం నుంచి చూడగలడో ఆ దూరాన్ని స్పష్టదృష్టి కనీస దూరం అంటారు.
* సాధారణ మానవుడి స్పష్టదృష్టి కనీస దూరం 25 సెం.మీ.
* 10 ఏళ్లలోపు పిల్లలకు స్పష్టదృష్టి కనీసం దూరం 7 సెం.మీ. నుంచి 8 సెం.మీ.
* వృద్దులకు స్పష్టదృష్టి కనీసదూరం 1 మీటరు నుంచి 2 మీ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ.
* చిన్న పిల్లల కంటి చుట్టూ కండరాలు దృఢంగా స్థితిస్థాపకతను కలిగి ఉంటాయి.
* ఏ గరిష్ఠ కోణం వద్ద వస్తువును మనం పూర్తిగా చూడగలమో ఆ కోణాన్ని దృష్టి కోణం (angle of Vision) అంటారు.
* 60º కంటే తక్కువగా ఉంటే వస్తువును మొత్తం చూడగలం, 60º కంటే ఎక్కువ అయితే వస్తువులో కొంతభాగం మాత్రమే చూడగలం.
* దృష్టికోణం వ్యక్తి వ్యక్తికీ వయసును బట్టి మారుతుంది.
* జ్ఞానేంద్రియాల్లో కన్ను ఒక ముఖ్యమైన అవయవం.
* కన్నుగుడ్డు దాదాపు గోళాకారంగా ఉంటుంది. దాని ముందు భాగం వక్రంగా ఉండి కార్నియా అనే రక్షణ పొరను కలిగి ఉంటుంది.
* కార్నియా వెనక భాగంలో నేత్రోదక ద్రవం ఉంటుంది. దీని వెనుక ప్రతిబింబం ఏర్పాటుకు ఉపయోగపడే కటకం ఉంటుంది.
* నేత్రోదయ ద్రవం, కటకానికి మధ్య ఐరిస్/నల్లగుడ్డు అనే కండర పొర ఉంటుంది.
* ఈ కండర పొరకు ఉండే చిన్న రంధ్రాన్ని కనుపాప అంటారు.
* మనకు కంటిలో కనిపించే రంగు ప్రాంతం ఐరిస్.
* కంటిలోని కటకానికి, రెటినాకు మధ్య దూరం 2.5 సెం.మీ. మాత్రమే.
* కంటిలోని కటకానికి ఆనుకుని ఉన్న సిలియరీ కండరాలు కటక వక్రతావ్యాసార్ధాన్ని మార్చడం ద్వారా కటకం తన నాభ్యంతరాన్ని మార్చుకోవడానికి దోహదపడతాయి.
* కంటి కటకం వస్తువు నిజప్రతిబింబాన్ని రెటీనాపై తలకిందులుగా ఏర్పరుస్తుంది.
* రెటీనా అనేది సున్నితమైన పొర. ఇందులో దండాలు, కోనులు అనే 125 మిలియన్ల గ్రాహకాలు ఉంటాయి.
* దండాలు రంగును, శంకువులు కాంతి తీవ్రతను గుర్తిస్తాయి.
* కంటి కటకం తన నాభ్యంతరాన్ని మార్చుకునే సామర్థ్యాన్ని కటక సర్ధుబాటు సామర్థ్యం అంటారు.
* కంటి కటక నాభ్యంతరం 2.27 నుంచి 2.50 సెం.మీ. మధ్య ఉంటుంది.
* కంటి కటక దోషాల వల్ల వచ్చే లోపాలు
1) హ్రస్వదృష్టి (Myopia)
2) దూరదృష్టి (Hyper metropia)
3) చత్వారం (Presbyopia)
1) హ్రస్వదృష్టి:
కంటి కటక గరిష్ఠ నాభ్యంతరం 2.5 సెం.మీ. కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
* హ్రస్వదృష్టి లోపం ఉన్నవారు దగ్గరగా ఉన్న వస్తువులను చూడగలరు. దూరంగా ఉన్న వస్తువులను చూడలేరు.
* దీన్ని నివారించడానికి పుటాకార కటకం ఉపయోగిస్తారు. (ద్విపుటాకారం)
2) దీర్ఘదృష్టి:
* దూరంగా ఉన్న వస్తువులను స్పష్టంగా చూడగలరు. దగ్గరగా ఉన్న వస్తువులను స్పష్టంగా చూడలేరు.
* కంటి కటకం కనిష్ఠ నాభ్యంతరం 2.27 సెం.మీ. కంటే ఎక్కువగా ఉండటమే దీనికి కారణం.
* ద్వికుంభాకార కటకాన్ని వాడడం ద్వారా ఈ దీర్ఘదృష్టిని నివారించవచ్చు.
3) చత్వారం:
* వయసుతో పాటు వచ్చే అంధత్వాన్ని చత్వారం అని పిలుస్తారు.
* సిలియరీ కండరాలు క్రమంగా బలహీన పడటం ద్వారా ఇది సంభవిస్తుంది.
* దీన్ని నివారించడానికి ద్వినాభి కటకాన్ని వాడతారు.
కటక సామర్థ్యం: ఒక కటకం కాంతి కిరణాలను కేంద్రీకరించే స్థాయి లేదా వికేంద్రీకరించే స్థాయిని కటక సామర్థ్యం అంటారు.
* కటక నాభ్యంతరం వ్యుత్క్రమ విలువను కటక సామర్థ్యం అంటారు.
* కటక సామర్థ్యం ప్రమణాలు డయాప్టర్‌లు. దీన్ని ‘D’ తో సూచిస్తారు.
కాంతి విక్షేపణం, కాంతి పరిక్షేపణం :
* ఒకదానికొకటి కొంత కోణం చేసే కనీసం రెండు సమతలాలతో పరిసర యానకం నుంచి వేరుచేసి ఉన్న పారదర్శక యానకాన్ని పట్టకం అంటారు.
* పట్టకంలో పతన కిరణానికి, బహిర్గత కిరణానికి మధ్య ఉండే కోణాన్ని విచలన కోణం d (Angle of deviation) అంటారు.
* తెల్లటి కాంతికిరణం వివిధ రంగులు (VIBGYOR) గా విడిపోవడాన్ని కాంతి విక్షేపణం అంటారు. దీన్ని న్యూటన్ కనుక్కున్నారు.
* ఎరుపు రంగు అధిక తరంగదైర్ఘ్యాన్ని, ఊదారంగు తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
* ఊదారంగుకు ఎక్కువ విచలనం, ఎరుపు రంగుకు తక్కువ విచలనం ఉంటాయి.
* తరంగదైర్ఘ్యం పెరిగితే వక్రీభవన గుణకం తగ్గుతుంది.
* కాంతి తరంగ వేగం, తరంగ దైర్ఘ్యం, తరంగ పౌనఃపున్యం మధ్య ఉండే సంబంధం v = υλ
* కాంతి కిరణాలు వర్షపు బిందువులవైపు పడి వక్రీభవనం చెందడం వల్ల ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడుతుంది.
* నీటి బిందువుల్లోకి ప్రవేశించే కిరణాలు, బయటికి వెళ్లే కిరణాల మధ్యదూరం 40º 42º మధ్య ఉన్నపుడు ఇంద్రధనస్సు ఏర్పడుతుంది.
* 42º ఉన్నప్పుడు ఎరుపు రంగు, 40º ఉన్నప్పుడు ఊదారంగు కనిపిస్తాయి.
కాంతి పరిక్షేపణం:
ఒక కణం శోషించుకున్న కాంతిని తిరిగి అన్ని దిశల్లో వివిధ తీవ్రతల్లో విడుదల చేయడాన్ని కాంతి పరిక్షేపణం అంటారు.
లేదా
కాంతి కిరణాలు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఎదురుగా చిన్న చిన్న వస్తువులను ఢీకొని వేగంలో మార్పు లేకుండా వేరొక దిశలో ప్రయాణించే దృగ్విషయాన్ని కాంతి పరిక్షేపణం అంటారు.
* ఇది కాంతి కిరణం కోణంపై, తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
* కాంతి కణాల పరిమాణం పై ఆధారపడుతుంది.
ఉదా: సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమ సమయాల్లో సూర్యుడు ఎర్రగా కనిపించడం, మధ్యాహ్న వేళలో తెలుపురంగులో కనిపించడం, ఆకాశం నీలం రంగులో కనిపించడం, చిన్న చిన్న ముక్కలుగా విరగొట్టిన మంచు ముక్కల పై కాంతి ప్రసరించినప్పుడు అవి మెరవడం అనేది పరిక్షేపణానికి అనువర్తనాలు.
* భారత శాస్త్రవేత్త సి.వి.రామన్ కాంతి పరిక్షేపణాన్ని ద్రవాలు, వాయువుల్లో వివరించారు. దీన్నే రామన్ ఫలితం అంటారు.
* ”ఒక ద్రవం వల్ల పరిక్షేపణం చెందిన కాంతి పతన కాంతి యొక్క పౌనఃపున్యానికి ఎక్కువ (లేదా) తక్కువ ఉంటుంది. దీన్నే రామన్ ఫలితం అని అంటారు. దీన్ని ఉపయోగించి శాస్త్రవేత్తలు అణువుల ఆకారాలను నిర్థారిస్తారు.
* పొగమంచు, దుమ్ము, ధూళి కణాల ద్వారా కాంతి కిరణాలు ఎక్కువగా పరిక్షేపణం చెందుతాయి కాబట్టి ఈ పదార్థాల ద్వారా కొంత దూరంలో ఉన్న వస్తువులను మనం చూడలేం.
* కాంతి విక్షేపణంలో తెల్లటి కాంతి కిరణ పుంజం పట్టకంపై పతనం చెంది, ఏడు రంగులను ఏర్పరుస్తుంది. ఇవి (VIBGYOR)
రంగులు – రకాలు:
కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన రంగులను రెండు రకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
1. ప్రాథమిక రంగులు (Primary Colours)
2. గౌణ రంగులు (Secondary Colours)
1. ప్రాథమిక రంగులు:
ఎరుపు, ఆకుపచ్చ, నీలం రంగులను ప్రాథమిక రంగులు అంటారు. ఇవి ఒకదానిపై ఒకటి ఆధారపడకుండా స్వతంత్రంగా ఉండగలుగుతాయి.
2. గౌణ రంగులు:
ప్రాథమిక రంగుల్లో ఏవైనా రెండు భిన్నమైన రంగులు ఒకదాంతో మరొకటి కలిసినప్పుడు ఏర్పడే ఫలిత రంగులను గౌణ రంగులు అంటారు.
సంపూరక రంగులు:
రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రంగులు కలసి తెలుపు రంగును ఏర్పరిచినట్లయితే వాటిని సంపూరక రంగులు అంటారు.
అనువర్తనాలు
i) ఉదయిస్తున్న, అస్తమిస్తున్న సూర్యుడిని ఆకుపచ్చ గాజుపలక ద్వారా చూసినప్పుడు సూర్యుడు నలుపు రంగులో కనిపిస్తాడు.
ii) పగటి సమయంలో ఆకాశం నీలిరంగులో కనిపిస్తుంది. దీన్ని ఎరుపు రంగు గాజుపలక ద్వారా చూసినప్పుడు నలుపు రంగులో కనిపిస్తుంది.
iii) ప్రాథమిక రంగులు ఒకదాంతో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడుతుంది.
R + B + G = White
కాంతి వ్యతికరణం :
రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కాంతి కిరణాలు ఒకదానిపై మరొకటి అధ్యారోపణం చెందినప్పుడు ఫలిత కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం, కంపన పరిమితి మార్పు చెందుతాయి. ఈ ధర్మాన్ని కాంతి వ్యతికరణం అంటారు. దీన్ని థామస్ యంగ్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కున్నారు.
ఉదా: నీటిపై నూనెను వెదజల్లినప్పుడు అనేక రంగులు కనిపించడానికి కారణం కాంతి వ్యతికరణం.
కాంతి ఈ ధర్మం వల్ల సబ్బు బుడగ ఉపరితలంపై అనేక రంగులు ఏర్పడతాయి.
కాంతి వివర్తనం:
కాంతి కిరణాలు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఎదురుగా ఉండే చిన్న అడ్డు తలాలను తాకి వాటి చుట్టూ వంగి ప్రయాణించే ధర్మాన్ని కాంతి వివర్తనం అంటారు.
* దీన్ని గ్రిమాల్డి అనే శాస్త్రవేత్త కనుక్కున్నారు.
* కాంతి వివర్తనం కింది అంశాలపై ఆధారపడుతుంది.
i) కాంతి కిరణాల కోణం
ii) కాంతి కిరణాల తరంగ దైర్ఘ్యం
iii) తలం పరిమాణం
ఉదా:
* సంపూర్ణ సూర్యగ్రహణ సమయమంలో సూర్యుడి మూడో పొర కరోనా కనిపించడానికి కారణం కాంతి వివర్తనం.
* పర్వతం వెనుక భాగంలో సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయం జరుగుతున్నప్పుడు కాంతి కిరణాలు వివర్తనం చెందడం వల్ల అవి చారల్లా కనిపిస్తాయి.
* మేఘాలు, చెట్ల కొమ్మల ద్వారా సూర్యకాంతి ప్రసరించినప్పుడు వివర్తనం చెంది వెండి చారల్లా కనిపిస్తాయి.
* CD, DVD, గ్రామ్‌ఫోన్ ప్లేట్లపైన కాంతి కిరణాలు పతనమైనప్పుడు వివర్తనం చెంది వాటిపైన అనేక రంగులు కనిపిస్తాయి.
ధ్రువణం :
ఒక కాంతికిరణంలో ఉన్న విద్యుత్, అయస్కాంతం అంశాలను పరస్పరం వేరు చేయడాన్ని ధ్రువణం అంటారు. దీన్ని బార్ధోలైనస్ కనుక్కున్నారు.
ఉదా: వేసవి కాలంలో సన్‌గ్లాసెస్ (చలువ కళ్లద్దాలు) అనేవి ధ్రువణం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
* 3D సినిమాలను చూడటానికి ఉపయోగించే పోలరాయిడ్లు కూడా ధ్రువణం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.
* ధ్వని తరంగాలు ధ్రువణం అనే ధర్మాన్ని ప్రదర్శించవు

ఉష్ణం

*ఉష్ణం వేడి వస్తువు నిండి చల్లని వస్తువుకు ప్రవహించే ఒక శక్తి రూపం.
*పదార్థం ఉష్ణ తీవ్రతను లేదా శీతల తీవ్రతను తెలియజేసే దానిని ఉష్ణోగ్రత అంటారు .
*ఉష్ణోగ్రతను డిగ్రీలలో కొలుస్తారు.సాధనాలను ఉష్ణమాపకాలు అంటారు.
*వేడిచేస్తే పదార్ధాలు వ్యాకోచిస్తాయి అనే ధర్మంపై ఆధారపడి థర్మామీటరు పనిచేస్తుంది.
*సధరణంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు పాదరస థర్మామీటరు, అల్ప ఉష్ణోగ్రతలకు ఆల్కహ థర్మామీటర్లను ఉపయోగిస్తారు.
సెల్సియస్ ఉష్ణోగ్రత మానం : దీనిలో స్వచ్చమైన మంచు గడ్డ కరుగు ఉష్ణోగ్రత (0°C)ను కనిష్ట స్థానంగాను,నీటి మరుగు స్థానాన్ని (100°C) గరిష్ట స్థానంగా 100 సమభాగాలు ఉంటాయి.
ఫారన్ హీట్ ఉష్ణోగ్రత మానం : దీనిలో 32°F నుండి 212°F వరకు 180 సమాన భాగాలుంటాయి.32°F అనినది 0°C కు సమానం గాను,212°F అనునది 100°C కు సమానం గాను ఉంటుంది.
*సాధారణ మానవుని శరీర ఉష్ణొగ్రత 36.9°C లేదా 98.4°F
*****–> C/100 = (F-32)/180 =R/80 = K-273.15 /100
*పీడనం ఎక్కువ అయితే నీటి మరుగు స్థానం పెరుతుంది. అనే నియమంపై అధారపడి ప్రెషర్ కుక్కర్ పనిచేస్తుంది.
*ప్రెషర్ కుక్కర్ లో నీటి మరుగు ఉష్ణోగ్రత 120°C వరకు పెరుగుతుంది.
*ఎత్తు పెరిగినకొలది పీడనం తగ్గుతుంది .
*పీడనం పెంచితే మంచు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది మరియు నీటిమరుగు ఉష్ణోగ్రత పెరుగును.
*వేడి చేయడం వల్ల పదార్ధాలు వ్యాకోచిస్తాయి అనే ధర్మం ఆధారంగా బండి చక్రానికి వలయాకారపు ఇనుప పట్టా తొడుగుతారు.
*ద్రవాలలో పాదరసం ఉత్తమ ఉష్ణవాహకం
ఉష్ణ వికిరణం : రెండు ప్రదేశాల మధ్య ఏ వస్తువు సహయం లేకుండా,ఏ యానకం అవసరం లేకుండా ఉష్ణం ఒక ప్రదేశం నుండి మరియొక ప్రదేశానికి ప్రవహించు పద్ధతిని ఉష్ణ వికిరణం అంటారు.
*నల్లని వస్తువు త్వరగా ఉష్ణాన్ని గ్రహిస్తాయి,త్వరగా పొగొట్టుకుంటాయి.
*చలి కాలంలో రాయి పరిచిన నేల,తివాచీ కంటే చల్లగా ఉంటుంది కారణం రాయి మంచి ఉష్ణవాహకం.
*భూమి,వాతావరణం వేడెక్కడం ఉష్ణ సంవహనం వల్ల జరుగుతుంది.
*అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతలను కొలవడానికి ఉపయోగించే సాధనం పైరోమీటరు.

అయస్కాంతత్వం (MAGNETISM)

అయస్కాంతత్వం (MAGNETISM):ఇనుము లాంటి కొన్ని పదార్ధాలను ఆకర్షించే గుణాన్ని అయస్కాంతత్వం అంటారు.
*అయస్కాంతాలు రెండు రకాలు. సహజ అయస్కాంతాలు, కృత్రిమ అయస్కాంతాలు.
సహజ అయస్కాంతాలు (Natural Magnets):
* భూమిలో దొరికే, సహజంగా ఆకర్షణ ధర్మం కలిగి ఉన్న రాళ్లను సహజ అయస్కాంతాలు అంటారు.
* ఇవి క్రమరహిత ఆకారాల్లో లభిస్తాయి.
* ఇవి బలహీనంగా ఉంటాయి.
* వీటికి అయస్కాంతత్వం తక్కువ.
* వీటిని ప్రత్యేక అవసరాలకు ఎక్కువగా ఉపయోగించరు.
* ఉదా: లోడ్ స్టోన్, మేగ్నటైట్
కృత్రిమ అయస్కాంతాలు (Artificial Magnets):
* సహజ అయస్కాంతాలను సరైన పద్ధతిలో బాహ్య అయస్కాంతం ఉపయోగించి రుద్దితే కృత్రిమ అయస్కాంతాలు తయారవుతాయి.
* వీటిని కావాల్సిన నిర్దిష్ట ఆకృతిలో తయారు చేస్తారు.
* ఇవి చాలా శక్తిమంతమైనవి.
* వీటికి అయస్కాంతత్వం ఎక్కువ.
* విద్యుదయస్కాంతాలను టేపురికార్డర్లు, స్పీకర్లు, డైనమోలు, మోటార్లు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
ధర్మాలు
అయస్కాంతాలు కింది ధర్మాలను పాటిస్తాయి.
ఆకర్షణ ధర్మం (Attractive Property):
అయస్కాంతానికి అయస్కాంత పదార్థాలను ఆకర్షించే గుణం ఉంటుంది. ఈ గుణం అయస్కాంత కొనల దగ్గర గరిష్ఠంగా, మధ్య భాగంలో కనిష్ఠంగా ఉంటుంది.
దిశాధర్మం (Directive Property):
అయస్కాంతాన్ని స్వేచ్ఛగా క్షితిజ సమాంతరంగా వేలాడదీస్తే అది ఎప్పుడూ ఉత్తర, దక్షిణ దిశలను సూచిస్తుంది.
ధ్రువాల జంట నియమం:
అయస్కాంత ధ్రువాలు జతలుగా ఉంటాయి (ఉత్తర ధ్రువం N, దక్షిణ ధ్రువం S). వీటిని విడదీయలేం. ఏకధ్రువాలు విడివిడిగా ఉండలేవు.
అయస్కాంత ప్రేరణ ధర్మం:
అయస్కాంతం, అయస్కాంత పదార్థాలైన ఇనుము (Fe), కోబాల్ట్ (Co), నికెల్ (Ni), ఉక్కు లాంటి వాటిలో అయస్కాంతత్వాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది.
అయస్కాంతీకరణ పద్ధతులు :
ఏకస్పర్శ పద్ధతి: ఒక దండాయస్కాంతం సహాయంతో ఉక్కుకడ్డీని అనేకసార్లు రుద్దితే ఉక్కుకడ్డీ అయస్కాంతంగా మారుతుంది. ఉక్కుకడ్డీని అయస్కాంతీకరించడానికి దండాయస్కాంతానికి చెందిన ఏ ధ్రువాన్ని ఉపయోగించామో ఉక్కుకడ్డీ ప్రారంభపు కొన అదే ధ్రువసత్వం పొందుతుంది. రెండో కొన వ్యతిరేక ధ్రువసత్వం పొందుతుంది.
ద్విస్పర్శ పద్ధతి: రెండు బలమైన దండాయస్కాంతాలను ఉపయోగించి ఉక్కుకడ్డీని అయస్కాంతంగా మారుస్తారు. ఏ కొన దగ్గరైతే అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం ఉక్కుకడ్డీని వదిలిపెడుతుందో ఆ కొన దక్షిణ ధ్రువంగా మారుతుంది. ఏ కొనను దక్షిణ ధ్రువం వదిలిపెడుతుందో ఆ కొన ఉత్తర ధ్రువం అవుతుంది.
విద్యుత్ పద్ధతి:అయస్కాంతంగా మార్చాల్సిన ఉక్కుకడ్డీకి రాగితీగను చుట్టి బ్యాటరీ ద్వారా విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేస్తే ఉక్కుకడ్డీ శాశ్వత అయస్కాంతంగా మారుతుంది. విద్యుత్ పద్ధతిలో అధిక శక్తిమంతమైన అయస్కాంతాలను తయారుచేస్తారు.
ప్రేరణ పద్ధతి: అయస్కాంత ప్రేరణ ధర్మాన్ని ఉపయోగించి కృత్రిమ అయస్కాంతాలను తయారుచేస్తారు.
విద్యుదయస్కాంతం తయారీ :
కడ్డీ చుట్టూ చుట్టిన తీగచుట్ట ద్వారా విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేసినప్పుడు అయస్కాంతంగా మారి, విద్యుత్ ఆపివేసినప్పుడు అయస్కాంతత్వాన్ని కోల్పోతే దాన్ని విద్యుదయస్కాంతం అంటారు. విద్యుత్ అయస్కాంత తయారీకి మెత్తటి ఇనుమును ఉపయోగిస్తారు.
నిరయస్కాంతీకరణం
* అయస్కాంతాన్ని సున్నితంగా ఉపయోగించకపోతే అది తన అయస్కాంతత్వాన్ని కోల్పోతుంది.
* అయస్కాంతాన్ని రబ్బరు సుత్తితో అనేకసార్లు కొడితే అయస్కాంతత్వం పోతుంది.
* వేడిచేసినా అయస్కాంతత్వాన్ని కోల్పోతుంది.
* చాలా ఎత్తు నుంచి భూమిపై పడేస్తే అయస్కాంతం తన గుణాన్ని కోల్పోతుంది.
పదార్థాల అయస్కాంత వర్గీకరణ:
అయస్కాంతాల ఆకర్షణ ధర్మాన్ని అనుసరించి అయస్కాంత పదార్థాలను 3 వర్గాలుగా విభజించారు. అవి
* డయా అయస్కాంత పదార్థాలు
* పారా అయస్కాంత పదార్థాలు
* ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు
డయా అయస్కాంత పదార్థాలు :
* అయస్కాంతంతో బలమైన వికర్షణకు గురయ్యే పదార్థాలను డయా అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్య శీలత (µr) ఒకటి లేదా ఒకటికంటే తక్కువగా ఉంటుంది (µr ≤ 1 ).
* వీటి ససెప్టిబిలిటీ తక్కువ, రుణాత్మకం. ఉదా:గాలి, నీరు, బిస్మత్, బంగారం, పాదరసం, ఆల్కహాల్, హైడ్రోజన్ మొదలైనవి.
పారా అయస్కాంత పదార్థాలు:
* అయస్కాంతం స్వల్పంగా ఆకర్షించే పదార్థాలను పారా అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్య శీలత (µr) ఒకటి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (µr > 1).
* వీటి ససెప్టిబిలిటీ () తక్కువ, ధనాత్మకంగా ఉంటుంది.
ఉదా: ఆక్సిజన్, అల్యూమినియం, ప్లాటినం, క్రోమియం మొదలైనవి.
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు:
* అయస్కాంతం వల్ల అధికంగా ఆకర్షణకు గురయ్యే పదార్థాలను ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్య శీలత (µr) ఒకటికంటే చాలా ఎక్కువ ( µr >> 1 ).
* వీటి ససెప్టిబిలిటీ చాలా ఎక్కువ, ధనాత్మకంగా ఉంటుంది.
ఉదా: ఐరన్ (Fe), కోబాల్ట్ (Co); నికెల్ (Ni), గడోలినియం (Gd); డిస్ప్రాన్షియం (Dy).
ఉపయోగాలు :
* అయస్కాంత సూచిని సముద్రం మధ్యలోని ఓడ స్థానాన్ని తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగిస్తారు. అయస్కాంత సూచి దిశాధర్మంతో నావికా దిక్సూచిని తయారు చేస్తారు.
* మామూలు రాళ్ల నుంచి ఇనుప ఖనిజాన్ని వేరుచేయడానికి అయస్కాంతాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
* విద్యుదయస్కాంతాన్ని పెద్దపెద్ద దూలాలు, బరువులను ఎత్తడానికి ఉపయోగించే ఎలక్ట్రికల్ క్రేనుల్లో ఉపయోగిస్తారు.
* విద్యుదయస్కాంతాలను టేపురికార్డర్లు, స్పీకర్లు, డైనమోలు, మోటార్లు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లలో ఉపయోగిస్తున్నారు.
ముఖ్యమైన ప్రమాణాలు – విలువలు
* ధ్రువసత్వం (m): M.K.S. ప్రమాణం = వెబర్
SI ప్రమాణం = ఆంపియర్ – మీటరు
* అయస్కాంత భ్రామకం (M): ఆంపియర్ – మీటరు²
* అయస్కాంతీకరణ తీవ్రత (I): ఆంపియర్/ మీటరు
* అయస్కాంత ససెప్టిబిలిటీ : ప్రమాణాలు లేవు.
శాస్త్రీయ పదాలు
* లాక్టోమీటర్: పాల స్వచ్ఛతను తెలియజేస్తుంది.
* హైగ్రోమీటరు: గాలిలోని తేమను కొలిచే పరికరం.
* హైడ్రోమీటరు: ద్రవాల సాపేక్ష సాంద్రతను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
* పాథోమీటరు: సముద్రపు లోతును కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
* ఆడోమీటరు: ధ్వని తీవ్రతను తెలుసుకోవడానికి తోడ్పడుతుంది.
* ఆల్టీమీటరు: అక్షాంశాల ఎత్తును తెలుసుకోవడానికి సాయపడుతుంది.
కొన్ని ముఖ్య ఆవిష్కరణలు
అయస్కాంత బల సూత్రం – కూలూంబ్
అయస్కాంత అణు సిద్ధాంతం – ఈవింగ్
ఎలక్ట్రాన్ ఉనికి – థాంప్సన్
న్యూట్రాన్ల ఉనికి – ఛాడ్విక్
ధనధ్రువ కిరణాలు – గోల్డ్‌స్టెయిన్
విద్యుత్ విశ్లేషణ – ఫారడే
స్వర్ణపత్ర విద్యుత్‌దర్శిని – బెన్నెట్
శృతిదండం – కోనిగ్

విద్యుత్‌
ఆధునిక మానవుడికి విద్యుత్తు ఒక ప్రాథమిక అవసరం. విద్యుత్తు శక్తి స్వరూపం. దీని నుంచి యాంత్రిక, ఉష్ణ, ధ్వని, కాంతి మొదలైన ఇతర శక్తులను పొందవచ్చు. కాబట్టి, విద్యుచ్ఛక్తిని కృత్రిమ శక్తి వనరుగా భావించవచ్చు. విద్యుదీకరణ ప్రక్రియకు, విద్యుత్ ప్రవాహానికి మూలం పదార్థంలోని ఎలక్ట్రాన్లే.
ప్రతి పదార్థానికి పరమాణువులుంటాయి. పరమాణు కేంద్రకంలో తటస్థ న్యూట్రాన్లతోపాటు, ధనావేశిత ప్రోటాన్లు, బలమైన కేంద్రక బలాలతో బంధించి ఉంటాయి. కేంద్రకం చుట్టూ రుణావేశిత ఎలక్ట్రాన్లు కక్ష్యల్లో పరిభ్రమిస్తాయి. పరమాణువులో ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు సమాన సంఖ్యలో ఉండటం వల్ల, పరమాణువులు తటస్థంగా ఉంటాయి. రెండు వస్తువులను పరస్పరం రాపిడికి (ఘర్షణకు) గురిచేస్తే, వాటిలో ఒకటి ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతే, మరొకటి ఎలక్ట్రాన్లను గ్రహిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోయిన వస్తువు ధనావేశాన్ని (ఎక్కువ ప్రోటాన్ల వల్ల), ఎలక్ట్రాన్లు పొందిన వస్తువు రుణావేశాన్ని (ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్ల వల్ల) పొందుతుంది. విజాతీయ విద్యుదావేశాలు పరస్పరం ఆకర్షించుకుంటే, సజాతీయ ఆవేశాలు వికర్షించుకుంటాయి.
రాపిడికి గురైన రెండు వస్తువుల్లో ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయే ధర్మం అధికంగా ఉండేది ధనావేశాన్ని పొందుతుంది.కింది శ్రేణిలో వస్తువులు ఒక క్రమంలో ఉన్నాయి.
ఆ క్రమంలోని ఏ రెండు వస్తువులను తీసుకుని రాపిడి జరిపినా శ్రేణిలో ముందుగా పేర్కొన్న వస్తువుకు ధనావేశం, తర్వాత వచ్చే వస్తువుకు రుణావేశం వస్తాయి. ఉదాహరణకు గాజుతో రుద్దిన జుట్టుకు రుణావేశం ఏర్పడితే ప్లాస్టిక్ దువ్వెనతో రుద్దబడిన జుట్టుకు ధనావేశం ఏర్పడుతుంది. 1. అరచెయ్యి 2. గాజు 3. వెంట్రుకలు (జుట్టు) 4. నైలాను 5. ఉన్ని 6. పిల్లి చర్మం 7. పట్టు (సిల్క్) 8. కాగితం 9. పత్తి 10. రబ్బరు 11. పాలిస్టరు 12. పి.వి.సి. ప్లాస్టిక్
* ఒక వియుక్త వ్యవస్థ నికర విద్యుదావేశం స్థిరం. దీనినే ‘ఆవేశ నిత్యత్వ నియమం’ అంటారు.
* d దూరంలో ఉన్న రెండు విద్యుదావేశాలు q1, q2 ల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలం (F) పరిమాణాన్ని కులూం విలోమవర్గ నియమంతో తెలుసుకోవచ్చు.
F = 1/4
* విద్యుదీకరించిన వస్తువు ఉపరితలంపై మాత్రమే విద్యుదావేశం ఉంటుంది.
ఉపరితలంపై మొనదేలిన (sharp) అంచుల వద్ద ఎక్కువ విద్యుదావేశం కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది
పిడుగుకు ప్రేరణ – స్థిర విద్యుత్ ప్రేరణ..
అనావేశిత వస్తువు వద్దకు ఆవేశిత వస్తువును తీసుకొస్తే, అనావేశిత వస్తువులో భిన్న ఆవేశాలు ప్రేరేపితమవడాన్ని ‘స్థిర విద్యుత్ ప్రేరణ’ అంటారు. ధనావేశిత గోళం తి, అనావేశిత గోళం తీ లోని రుణావేశాలను తనవైపు ఆకర్షించి, ధనావేశాలను వికర్షిస్తుంది.
మేఘాలు, మేఘాలు – గాలి మధ్య జరిగే రాపిడి వల్ల మేఘంపై అత్యధిక ఆవేశం ఏర్పడుతుంది. మేఘాలు విద్యుదావేశాన్ని కలిగి ఉంటాయని బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ అనే శాస్త్రవేత్త గాలి పటాలను ప్రయోగించి కనుక్కున్నాడు. మేఘంపై ఉన్న ఆవేశం, తనకు సమీపంలో ఉన్న వస్తువులపై- అంటే ఎత్త్తెన భవనాలు, టవర్లు, తాటిచెట్లపై వ్యతిరేక ఆవేశాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది.
మేఘం, ఎత్త్తెన ప్రదేశాల మధ్య ఉన్న ఆవేశాల మధ్య ఏర్పడే స్థిర ఆకర్షణ బలం వల్ల, అత్యధిక విద్యుత్ ఉత్సర్గం ఏర్పడుతుంది. ఈ విద్యుత్ ఉత్సర్గమే పిడుగు. విద్యుత్ ఉత్సర్గ మార్గంలో, గాలి అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతలకు వేడి కావడంవల్ల వెలువడే ప్రతిదీప్తి మెరుపు. పిడుగు వల్ల, గాలి విస్ఫోటక వ్యాకోచం చెంది, ఏర్పరచే అఘాత తరంగాలు (Shock waves) వల్ల ఉరుము వినిపిస్తుంది.
పిడుగుకు విరుగుడు: ఎత్త్తెన చెట్ల కింద నిలుచోవద్దు. ఆరుబయటకంటే తలుపులు వేసిన (మూసిన) ఇంట్లో, ప్రయాణిస్తుంటే వాహనాల్లోనే కూర్చోవడం ఉత్తమం. ఎందుకంటే, విద్యుదావేశం ఉపరితలంపైనే ఉంటుంది. కాబట్టి, లోపల ఉన్నవారికి ఎలాంటి హాని కలుగదు.
ఎత్త్తెన భవనాలను పిడుగుపాటు నుంచి కాపాడేందుకు, రాగి బద్దను భవనానికి కొంత ఎత్తు నుంచి, భూమి వరకు, బయటి గోడకు అమర్చాలి.
లోహబద్దపై చివర మొనదేలిన అనేక ముళ్లు ఉంటాయి. లోహబద్ద రెండు చివరల మధ్య ఏర్పడే అత్యధిక పొటెన్షియల్ తేడావల్ల, పిడుగుతో జనించిన విద్యుత్ ప్రవాహం, లోహ బద్ద ద్వారా భూమిని చేరుతుంది.
కొంత ఎత్తులో ఉన్న విమానంపై పిడుగు పడినప్పటికీ ఎలాంటి హాని కలుగదు. ఎందుకంటే- అది భూమితో అనుసంధానం కానందువల్ల, విద్యుత్ ప్రసరించకపోవడంతో ప్రయాణికులు సురక్షితంగా ఉంటారు.
ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం…
లోహ పరమాణువుల్లో చివరి కక్ష్య (వేలన్సీ) ఎలక్ట్రాన్లు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, కక్ష్యను దాటి వాహక పట్టీకి చేరి స్వేచ్ఛగా చలిస్తాయి. కాబట్టి, వీటిని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు (free electrons) అంటారు. విద్యుత్ ప్రసార ప్రక్రియలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే పాల్గొంటాయి. స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు, లోహ పదార్థాల్లో పుష్కలంగా ఉంటాయి కాబట్టి, అవి ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకాలు. స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు లేని గాజు, చెక్క, రబ్బరు వంటి విద్యుత్ బందకాలలో (insulators) విద్యుత్ ప్రసరించదు.
విద్యుత్ వాహక మధ్యచ్ఛేదం ద్వారా ‘t’ కాలంలో ప్రవహించే విద్యుదావేశం ‘q’ అయితే, దాని ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ‘i’ అవుతుంది.

i=q/t
విద్యుత్ ప్రవాహానికి ప్రమాణం ‘ఆంపియర్’. గాల్వనామీటర్, అమ్మీటర్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలిచే పరికరాలు. వీటిని విద్యుత్ వలయంలో శ్రేణిలో కలుపుతారు.
నీరు ఎత్త్తెన ప్రాంతం నుంచి లోతట్టు ప్రాంతానికి, వాయువు అధిక పీడన ప్రాంతం నుంచి అల్పపీడన ప్రాంతానికి, ఉష్ణం ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల నుంచి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు ప్రవహించే విధంగా, విద్యుత్ అధిక విద్యుత్ పొటెన్షియల్ నుంచి తక్కువ పొటెన్షియల్ ప్రాంతానికి ప్రవహిస్తుంది.
లోహకడ్డీ, రెండు చివరల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడాను కలిగిస్తే, దానిలో విద్యుత్ ప్రసరిస్తుంది. ప్రమాణ ధన విద్యుదావేశాన్ని అనంత దూరం నుంచి విద్యుత్ క్షేత్రంలోని ఒక బిందువు వద్దకు తీసుకుని రావడానికి, క్షేత్రానికి వ్యతిరేకంగా చేసిన పనిని ఆ బిందువు వద్ద విద్యుత్ పొటెన్షియల్ అంటారు.
* పొటెన్షియల్ ప్రమాణం ఓల్ట్ (జువీబీ). కాబట్టి, విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌ను ‘ఓల్టేజి’ అని కూడా సంబోధిస్తారు.
* రెండు బిందువుల మధ్య పొటెన్షియల్ తేడాను ఓల్ట్‌మీటరుతో కనుక్కోవచ్చు. ఓల్ట్‌మీటరును, రెండు బిందువులకు సమాంతరంగా అనుసంధానం చేస్తారు.
* విద్యుత్ ప్రవాహానికి కావాల్సిన పొటెన్షియల్ తేడాను ప్రాయోగికంగా కలుగజేసేది విద్యుత్ ఘటం (Cell) లేదా పవర్ జనరేటర్లు.
* విద్యుత్ నిరోధ ప్రమాణం ఓమ్ (జూ)
* తీగ నిరోధం (R), దాని జ్యామితీయ ఆకారం, పదార్థ స్వభావం, ఉష్ణోగ్రత మొదలైన అంశాలపై ఆధార పడుతుంది.
* తీగ నిరోధం, దాని పొడవు (l) కు అనులోమానుపాతంలో, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (A) కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
గృహాలను విద్యుదాఘాతాల నుంచి కాపాడేందుకు ‘ఫ్యూజు’ను ఉపయోగిస్తారు. అధిక విద్యుత్ గృహంలోకి ప్రవేశించగానే ప్యూజువైరు కరిగిపోయి వలయం విచ్ఛిన్నం అవుతుంది. దీనికోసం ఫ్యూజు వైరుకు అధిక నిరోధం, అల్ప ద్రవీభవన స్థానం ఉండాలి. వైరు మందం అత్యల్పంగా ఉంటే దాని నిరోధం ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీనికి బదులుగా ఫ్యూజు తీగను పలుమార్లు మార్చాల్సివస్తుందని మందమైన తీగను లేదా కొన్ని సన్నని తీగల చుట్టను ఫ్యూజుల్లో ఉపయోగిస్తారు. కాని, ఇది అత్యంత ప్రమాదకరం.
* విద్యుత్ హీటర్లు, గీజర్లు, ఇస్త్రీ పెట్టెలు, విద్యుత్ బల్బుల్లో అధిక నిరోధం ఉన్న తీగ చుట్టలను ఉపయోగిస్తారు. దీనికోసం ఎక్కువ పొడవు, తక్కువ మందం ఉన్న తీగను స్ప్రింగ్ మాదిరి చుట్టి ఉపయోగిస్తారు.
* నైక్రోమ్ (80% నికెల్ + 20% క్రోమియం) అధిక విద్యుత్ నిరోధం, ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రతల వల్ల దీనిని ఎలక్ట్రిక్ హీటర్లలో ఉపయోగిస్తారు.
* వెండి అత్యుత్తమ విద్యుత్ వాహకం. దీని నిరోధం ఇతర లోహాల నిరోధం కంటే తక్కువ. రాగి, అల్యూమినియం ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకాలు.
* లోహాల విద్యుత్ నిరోధం ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద లోహ అయాన్‌ల కంపనాలు పెరిగి ఎలక్ట్రాన్లతో జరిగే అభిఘాతాల సంఖ్య కూడా పెరుగుతుంది.
* అర్ధవాహకాలైన సిలికాన్, జర్మేనియంల విద్యుత్ నిరోధం ఉష్ణోగ్రతతో తగ్గుతుంది.
* లోహాల ఉష్ణోగ్రతను తగ్గిస్తూ పోతే, వాటి నిరోధం క్రమంగా తగ్గుతూ ఒక ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత వద్ద శూన్యమవుతుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రతను సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత అంటారు. శూన్య నిరోధం ఉన్న పదార్థాన్ని అతివాహకం (super conductor) అంటారు.
* 1911లో హెచ్.కామర్‌లింగ్ ఓనెస్ అనే శాస్త్రవేత్త పాదరసాన్ని 4.2 కెల్విన్ ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబరచి, మొదటిసారిగా అతివాహకతను గుర్తించాడు.
* మాంగనిన్ (86% రాగి + 12% మాంగనీస్ + 2% నికెల్), కాన్‌స్టంటన్ (45% నికెల్ + 55% రాగి) వంటి మిశ్రమ లోహాల విద్యుత్ నిరోధంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం దాదాపుగా శూన్యం. కాబట్టి వీటిని ప్రామాణిక నిరోధాల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.
వీధిలోని విద్యుత్ తీగలపై ఉన్న పక్షులకు ఎలాంటి విద్యుదాఘాతం (Electric shock) కలుగదు. ఎందుకంటే- అవి విద్యుత్ ప్రసారానికి అవసరమయ్యే రెండు తీగల్లో (230 V, 0V) ఒకదానిపైనే ఉంటాయి. 230 V తీగపైకి చేరిన వెంటనే పక్షి పొటెన్షియం 230V కి చేరుతుంది. పక్షి శరీరం ఒకే పొటెన్షియల్ కలిగి ఉన్నందున విద్యుత్ ప్రసారం జరగక షాక్ కొట్టదు. దురదృష్టవశాత్తు పక్షి శరీర భాగం మరొక తీగ (0V) ని తాకితే, విద్యుత్ ప్రసారం జరిగి, అది చనిపోతుంది. ఒక తీగపైనున్న పక్షిని, మరొక తీగపైనున్న పక్షి స్పృశించినా, అవి రెండూ విద్యుదాఘాతానికి గురవుతాయి.
లేజర్ కిరణాలు

లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కావాల్సిన సూత్రాన్ని 1954లో సీహెచ్ టౌన్స్ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించారు. దీని ఆధారంగా 1960లో టైడర్ మెమిన్ అనే శాస్త్రవేత్త తొలిసారిగా లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు. వీటిని ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాల నుంచి ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. రూబీ స్ఫటికాన్ని ఉపయోగించి లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు.
జడవాయువులైన హీలియం, నియాన్‌లను ఉపయోగించి హవిజవాన్ అనే అమెరికా శాస్త్రవేత్త లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు. ఘన పదార్థాలను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల కంటే జడవాయువును ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల శక్తి ఎక్కువ.
లక్షణాలు:
సంబద్ధత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల కంపన పరిమితి, తరంగదైర్ఘ్యం సమానంగా ఉంటాయి. ఈ లక్షణాలను సంబద్ధత అంటారు.
దిశానియత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణం అత్యధిక దూరం ఒకే దిశలో ప్రయాణిస్తుంది. ఈ లక్షణాన్నే దిశానియత అంటారు.
ఏకవర్ణీయత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉండటం వల్ల ఒకే వర్ణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. దీన్ని ఏకవర్ణీయత అంటారు.
తీవ్రత: లేజర్ కిరణాల తీవ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది.
అనువర్తనాలు: లేజర్ కిరణాల శక్తిని పెంచుతూ, తగ్గిస్తూ అనేక అవసరాలకు ఉపయోగిస్తారు. ముఖ్య అనువర్తనాలు..
భూమి నుంచి గ్రహాలు, ఉపగ్రహాల దూరాన్ని కచ్చితంగా లెక్కించడానికి లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
భూమి ఆత్మభ్రమణ వేగాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ఈ కిరణాల సహాయంతో భూమి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న కృత్రిమ ఉపగ్రహాల కక్ష్య, ఎత్తును తెలుసుకోవచ్చు.
ఘన పదార్థంలోని అణువుల సంఖ్యను లెక్కించడానికి వినియోగిస్తారు.
అత్యంత దృఢమైన వజ్రం, ఉక్కు తదితర పదార్థాలను కోయడానికి, వాటికి రంధ్రాలు చేయడానికి లేజర్‌ను వినియోగిస్తారు.
హైడ్రోజన్ బాంబులను విస్ఫోటం చెందించడానికి ఈ కిరణాలు ఉపయోగిస్తారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించి పుప్పొడి రేణువుల కదలికలను పరిశీలించవచ్చు.
సాంస్కృతిక కార్యక్రమాల్లో వాడతారు.
స్పష్టమైన ప్రింటింగ్, జిరాక్స్ కోసం లేజర్ వినియోగిస్తారు.
లక్ష్యాలను కచ్చితంగా గురిపెట్టడానికి, యుద్ధ రంగంలో శత్రువులను సంహరించడానికి వీటిని వాడతారు.
వాహనాల వేగాన్ని లెక్కించే స్పీడ్ గన్‌లో లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
హాలోగ్రఫీ విధానంలో వాడతారు.
ఆప్టికల్ ఫైబర్ ద్వారా సమాచార ప్రసారం కోసం వినియోగిస్తారు.
వైద్యరంగంలో ఎండోస్కోపి, లాప్రోస్కోపి విధానంలో వాడతారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించి రెటీనాపై ఏర్పడిన పొరను తొలగించవచ్చు.
దంతాల చికిత్సలో ఉపయోగిస్తారు.
మెదడులో ఏర్పడిన కణితులను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
గుండె, ఊపిరితిత్తులు, పేగులకు సంబంధించిన వ్యాధులను నయం చేయడానికి వినియోగిస్తారు.
– సీడీ, డీవీడీల్లో సమాచారాన్ని నిల్వ చేసేందుకు లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
క్షిపణుల్లో మార్గనిర్దేశిత కిరణాలుగా, బార్‌కోడ్‌ను ముద్రించడానికి, చదవడానికి లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
లేజర్ సాయంతో పురాతన కట్టడాలు, విగ్రహాలను శుభ్రపరుస్తారు.
వాతావరణంలోని వివిధ పొరల మధ్య ఉన్న కాలుష్య గాఢతను లెక్కిస్తారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించే పద్ధతిని Lidar (లైట్ డిటెక్షన్ అండ్ రేంజింగ్) అంటారు.
గమనిక: లేజర్ కిరణాల ధర్మాలను అధ్యయనం చేసి, వాటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి భారత అణుశక్తి సంఘం రాజా రామన్న సెంటర్ ఫర్ అడ్వాన్‌‌సడ్ టెక్నాలజీని ఏర్పాటు చేసింది. ఇది మధ్యప్రదేశ్‌లోని ఇండోర్‌లో ఉంది.
వర్ణపటం
దృశ్య వర్ణపటంలోని వివిధ వర్ణాల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కొలవడానికి వర్ణపట మాపకం (స్పెక్టోమీటర్) ఉపయోగిస్తారు.
దృశ్య వర్ణపటంలోని ఇండిగో రంగును మానవ కన్ను గుర్తించలేదు. ఊదారంగు వల్ల కంటిలోని రెటీనా దెబ్బతింటుంది. ఈ రెండు రంగులను మినహాయిస్తే మిగతా అయిదు రంగుల్లో(BGYOR)ని పసుపు వర్ణాన్ని ‘మాధ్యమిక రంగు’ అంటారు.
వక్రీభవన గుణకం కాంతి తరంగదైర్ఘ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
కాబట్టి దృశ్య వర్ణపటంలో తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే ఊదారంగు వక్రీభవన గుణకం ఎక్కువ. తరంగైదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపు రంగు వక్రీభవనం తక్కువ.
గాజు పలక ద్వారా చొచ్చుకెళుతున్న కాంతి కిరణాల వేగం వాటి తరంగదైర్ఘ్యానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతి గాజు ద్వారా ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు VIBGYORలోని ఊదారంగు వేగం తక్కువగా, ఎరుపు రంగు వేగం ఎక్కువగా ఉంటుంది. కానీ శూన్యంలో లేదా గాలిలో ఈ ఏడు రంగుల వేగం కాంతి వేగానికి సమానం.
కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన వివిధ వర్ణాల విచలనం తరంగదైర్ఘ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదారంగు ఎక్కువగా విచలనం చెందుతుంది. రుజుమార్గాన్ని వదిలి వంగి ప్రయాణించడమే విచలనం.
ఎరుపు రంగుకు తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా, విచలనం తక్కువగా ఉండటం వల్ల ఇది దాదాపు రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది. కాబట్టి ఎరుపు రంగును ఎక్కువ దూరం నుంచి కూడా స్పష్టంగా చూడవచ్చు. అందువల్ల ప్రమాదాల నివారణ కోసం ఉపయోగించే సంకేతాలను సూచించడానికి ఎరుపు రంగును ఉపయోగిస్తారు.
క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదా రంగు శక్తి ఎక్కువగా, తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపు రంగు శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది.
చీకటి గదిలో ఫొటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్ డెవలప్ చేసే సమయంలో కనీస కాంతి కోసం ఎరుపు రంగు బల్బును ఉపయోగిస్తారు.
గమనిక: ఫొటోగ్రఫిక్ ఫిల్మ్‌లను డెవలప్ చేయడానికి హైపో ద్రావణం (సోడియం థియోసల్ఫేట్) ఉపయోగిస్తారు.
ఆకుపచ్చ రంగు తరంగదైర్ఘ్యం 5500Å. ఈ తరంగదైర్ఘ్యం వల్ల ఆకుపచ్చ రంగుకు కొంత శక్తి లభిస్తుంది. అందువల్ల ఈ వర్ణం మన కంటిని చేరినప్పుడు ఒక రకమైన మానసిక ఉల్లాసాన్ని పొందుతాం.
వర్ణాలు – రకాలు:
రంగులు మూడు రకాలు. అవి:
1) ప్రాథమిక రంగులు
2) గౌణ రంగులు
3) సంపూరక రంగులు
ప్రాథమిక రంగులు: కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన ఏడు రంగుల్లో నీలం, ఎరుపు, ఆకుపచ్చ రంగులను ప్రాథమిక వర్ణాలు అంటారు.
గౌణ రంగులు: ప్రాథమిక రంగులు ఒక దానితో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిస్తే ఏర్పడిన ఫలిత రంగును గౌణ వర్ణం అంటారు.
ప్రతి ప్రాథమిక రంగు తన ద్వారా చొచ్చుకొని వెళుతున్న ఇతర ప్రాథమిక రంగులు లేదా గౌణ రంగులను పూర్తిగా శోషణం చేసుకుంటుంది. కాబట్టి మన కంటికి ఎలాంటి కాంతి చేరదు. ఫలితంగా వచ్చే రంగు నల్లగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.
ఉదాహరణలు:
i) తెల్లటి సూర్యకిరణాల సమక్షంలో గులాబీ పుష్పం ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తుంది. అదే పుష్పాన్ని ఆకుపచ్చ రంగు గాజు పలక ద్వారా పరిశీలిస్తే నలుపు రంగులో కనిపిస్తుంది.
ii) ఉదయించే, అస్తమించే సూర్యబింబం ఎరుపు రంగులో ఉంటుంది. దీన్ని ఆకుపచ్చ రంగు గాజు పలక ద్వారా చూస్తే నలుపు రంగులో కనిపిస్తుంది.
iii) ఆకుపచ్చ రంగు కళ్లద్దాలు ధరించిన వ్యక్తి ట్రాఫిక్ సిగ్నళ్లను పరిశీలిస్తే.. అవి ఆకుపచ్చ, నలుపు రంగుల్లో ఏకాంతరంగా మారుతున్నట్లు కనిపిస్తాయి.
iv) ఎరుపు రంగు గాజుపలక ద్వారా ఎర్రని లేదా తెల్లని వస్తువులను చూసినప్పుడు అవి ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తాయి.
సంపూరక రంగులు: రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రంగులు ఒకదానితో మరొకటి కలవడం వల్ల తెలుపు రంగు ఏర్పడితే వాటిని సంపూరక వర్ణాలు అంటారు.
ప్రాథమిక రంగులు ఒకదానితో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడటం దీనికి ఉదాహరణ.
ఎరుపు + నీలం + ఆకుపచ్చ = తెలుపు
ప్రతి ప్రాథమిక రంగు దాని వ్యతిరేక గౌణ రంగుతో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడుతుంది. ఉత్పత్తి చేయడానికి కావాల్సిన సూత్రాన్ని 1954లో సీహెచ్ టౌన్స్ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించారు. దీని ఆధారంగా 1960లో టైడర్ మెమిన్ అనే శాస్త్రవేత్త తొలిసారిగా లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు. వీటిని ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాల నుంచి ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. రూబీ స్ఫటికాన్ని ఉపయోగించి లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు.
జడవాయువులైన హీలియం, నియాన్‌లను ఉపయోగించి హవిజవాన్ అనే అమెరికా శాస్త్రవేత్త లేజర్ కిరణాలను ఉత్పత్తి చేశారు. ఘన పదార్థాలను ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల కంటే జడవాయువును ఉపయోగించి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల శక్తి ఎక్కువ.
లక్షణాలు:
సంబద్ధత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల కంపన పరిమితి, తరంగదైర్ఘ్యం సమానంగా ఉంటాయి. ఈ లక్షణాలను సంబద్ధత అంటారు.
దిశానియత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణం అత్యధిక దూరం ఒకే దిశలో ప్రయాణిస్తుంది. ఈ లక్షణాన్నే దిశానియత అంటారు.
ఏకవర్ణీయత: ఒక పదార్థం నుంచి ఉత్పత్తి చేసిన లేజర్ కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉండటం వల్ల ఒకే వర్ణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. దీన్ని ఏకవర్ణీయత అంటారు.
తీవ్రత: లేజర్ కిరణాల తీవ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది.
అనువర్తనాలు: లేజర్ కిరణాల శక్తిని పెంచుతూ, తగ్గిస్తూ అనేక అవసరాలకు ఉపయోగిస్తారు. ముఖ్య అనువర్తనాలు..
భూమి నుంచి గ్రహాలు, ఉపగ్రహాల దూరాన్ని కచ్చితంగా లెక్కించడానికి లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
భూమి ఆత్మభ్రమణ వేగాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ఈ కిరణాల సహాయంతో భూమి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న కృత్రిమ ఉపగ్రహాల కక్ష్య, ఎత్తును తెలుసుకోవచ్చు.
ఘన పదార్థంలోని అణువుల సంఖ్యను లెక్కించడానికి వినియోగిస్తారు.
అత్యంత దృఢమైన వజ్రం, ఉక్కు తదితర పదార్థాలను కోయడానికి, వాటికి రంధ్రాలు చేయడానికి లేజర్‌ను వినియోగిస్తారు.
హైడ్రోజన్ బాంబులను విస్ఫోటం చెందించడానికి ఈ కిరణాలు ఉపయోగిస్తారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించి పుప్పొడి రేణువుల కదలికలను పరిశీలించవచ్చు.
సాంస్కృతిక కార్యక్రమాల్లో వాడతారు.
స్పష్టమైన ప్రింటింగ్, జిరాక్స్ కోసం లేజర్ వినియోగిస్తారు.
లక్ష్యాలను కచ్చితంగా గురిపెట్టడానికి, యుద్ధ రంగంలో శత్రువులను సంహరించడానికి వీటిని వాడతారు.
వాహనాల వేగాన్ని లెక్కించే స్పీడ్ గన్‌లో లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
హాలోగ్రఫీ విధానంలో వాడతారు.
ఆప్టికల్ ఫైబర్ ద్వారా సమాచార ప్రసారం కోసం వినియోగిస్తారు.
వైద్యరంగంలో ఎండోస్కోపి, లాప్రోస్కోపి విధానంలో వాడతారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించి రెటీనాపై ఏర్పడిన పొరను తొలగించవచ్చు.
దంతాల చికిత్సలో ఉపయోగిస్తారు.
మెదడులో ఏర్పడిన కణితులను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
గుండె, ఊపిరితిత్తులు, పేగులకు సంబంధించిన వ్యాధులను నయం చేయడానికి వినియోగిస్తారు.
– సీడీ, డీవీడీల్లో సమాచారాన్ని నిల్వ చేసేందుకు లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
క్షిపణుల్లో మార్గనిర్దేశిత కిరణాలుగా, బార్‌కోడ్‌ను ముద్రించడానికి, చదవడానికి లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
లేజర్ సాయంతో పురాతన కట్టడాలు, విగ్రహాలను శుభ్రపరుస్తారు.
వాతావరణంలోని వివిధ పొరల మధ్య ఉన్న కాలుష్య గాఢతను లెక్కిస్తారు.
లేజర్ కిరణాలను ఉపయోగించే పద్ధతిని Lidar (లైట్ డిటెక్షన్ అండ్ రేంజింగ్) అంటారు.
గమనిక: లేజర్ కిరణాల ధర్మాలను అధ్యయనం చేసి, వాటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి భారత అణుశక్తి సంఘం రాజా రామన్న సెంటర్ ఫర్ అడ్వాన్‌‌సడ్ టెక్నాలజీని ఏర్పాటు చేసింది. ఇది మధ్యప్రదేశ్‌లోని ఇండోర్‌లో ఉంది.
వర్ణపటం
దృశ్య వర్ణపటంలోని వివిధ వర్ణాల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కొలవడానికి వర్ణపట మాపకం (స్పెక్టోమీటర్) ఉపయోగిస్తారు.
దృశ్య వర్ణపటంలోని ఇండిగో రంగును మానవ కన్ను గుర్తించలేదు. ఊదారంగు వల్ల కంటిలోని రెటీనా దెబ్బతింటుంది. ఈ రెండు రంగులను మినహాయిస్తే మిగతా అయిదు రంగుల్లో(BGYOR)ని పసుపు వర్ణాన్ని ‘మాధ్యమిక రంగు’ అంటారు.
వక్రీభవన గుణకం కాంతి తరంగదైర్ఘ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
కాబట్టి దృశ్య వర్ణపటంలో తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం ఉండే ఊదారంగు వక్రీభవన గుణకం ఎక్కువ. తరంగైదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపు రంగు వక్రీభవనం తక్కువ.
గాజు పలక ద్వారా చొచ్చుకెళుతున్న కాంతి కిరణాల వేగం వాటి తరంగదైర్ఘ్యానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతి గాజు ద్వారా ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు VIBGYORలోని ఊదారంగు వేగం తక్కువగా, ఎరుపు రంగు వేగం ఎక్కువగా ఉంటుంది. కానీ శూన్యంలో లేదా గాలిలో ఈ ఏడు రంగుల వేగం కాంతి వేగానికి సమానం.
కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన వివిధ వర్ణాల విచలనం తరంగదైర్ఘ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదారంగు ఎక్కువగా విచలనం చెందుతుంది. రుజుమార్గాన్ని వదిలి వంగి ప్రయాణించడమే విచలనం.
ఎరుపు రంగుకు తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా, విచలనం తక్కువగా ఉండటం వల్ల ఇది దాదాపు రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తుంది. కాబట్టి ఎరుపు రంగును ఎక్కువ దూరం నుంచి కూడా స్పష్టంగా చూడవచ్చు. అందువల్ల ప్రమాదాల నివారణ కోసం ఉపయోగించే సంకేతాలను సూచించడానికి ఎరుపు రంగును ఉపయోగిస్తారు.
క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉన్న ఊదా రంగు శక్తి ఎక్కువగా, తరంగదైర్ఘ్యం ఎక్కువగా ఉన్న ఎరుపు రంగు శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది.
చీకటి గదిలో ఫొటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్ డెవలప్ చేసే సమయంలో కనీస కాంతి కోసం ఎరుపు రంగు బల్బును ఉపయోగిస్తారు.
గమనిక: ఫొటోగ్రఫిక్ ఫిల్మ్‌లను డెవలప్ చేయడానికి హైపో ద్రావణం (సోడియం థియోసల్ఫేట్) ఉపయోగిస్తారు.
ఆకుపచ్చ రంగు తరంగదైర్ఘ్యం 5500Å. ఈ తరంగదైర్ఘ్యం వల్ల ఆకుపచ్చ రంగుకు కొంత శక్తి లభిస్తుంది. అందువల్ల ఈ వర్ణం మన కంటిని చేరినప్పుడు ఒక రకమైన మానసిక ఉల్లాసాన్ని పొందుతాం.
వర్ణాలు – రకాలు:
రంగులు మూడు రకాలు. అవి:
1) ప్రాథమిక రంగులు
2) గౌణ రంగులు
3) సంపూరక రంగులు
ప్రాథమిక రంగులు: కాంతి విశ్లేషణంలో ఏర్పడిన ఏడు రంగుల్లో నీలం, ఎరుపు, ఆకుపచ్చ రంగులను ప్రాథమిక వర్ణాలు అంటారు.
గౌణ రంగులు: ప్రాథమిక రంగులు ఒక దానితో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిస్తే ఏర్పడిన ఫలిత రంగును గౌణ వర్ణం అంటారు.
ప్రతి ప్రాథమిక రంగు తన ద్వారా చొచ్చుకొని వెళుతున్న ఇతర ప్రాథమిక రంగులు లేదా గౌణ రంగులను పూర్తిగా శోషణం చేసుకుంటుంది. కాబట్టి మన కంటికి ఎలాంటి కాంతి చేరదు. ఫలితంగా వచ్చే రంగు నల్లగా ఉన్నట్లు కనిపిస్తుంది.
ఉదాహరణలు:
i) తెల్లటి సూర్యకిరణాల సమక్షంలో గులాబీ పుష్పం ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తుంది. అదే పుష్పాన్ని ఆకుపచ్చ రంగు గాజు పలక ద్వారా పరిశీలిస్తే నలుపు రంగులో కనిపిస్తుంది.
ii) ఉదయించే, అస్తమించే సూర్యబింబం ఎరుపు రంగులో ఉంటుంది. దీన్ని ఆకుపచ్చ రంగు గాజు పలక ద్వారా చూస్తే నలుపు రంగులో కనిపిస్తుంది.
iii) ఆకుపచ్చ రంగు కళ్లద్దాలు ధరించిన వ్యక్తి ట్రాఫిక్ సిగ్నళ్లను పరిశీలిస్తే.. అవి ఆకుపచ్చ, నలుపు రంగుల్లో ఏకాంతరంగా మారుతున్నట్లు కనిపిస్తాయి.
iv) ఎరుపు రంగు గాజుపలక ద్వారా ఎర్రని లేదా తెల్లని వస్తువులను చూసినప్పుడు అవి ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తాయి.
సంపూరక రంగులు: రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రంగులు ఒకదానితో మరొకటి కలవడం వల్ల తెలుపు రంగు ఏర్పడితే వాటిని సంపూరక వర్ణాలు అంటారు.
ప్రాథమిక రంగులు ఒకదానితో మరొకటి సమపాళ్లలో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడటం దీనికి ఉదాహరణ.
ఎరుపు + నీలం + ఆకుపచ్చ = తెలుపు
ప్రతి ప్రాథమిక రంగు దాని వ్యతిరేక గౌణ రంగుతో కలిసినప్పుడు తెలుపు రంగు ఏర్పడుతుంది.

సహజ రేడియోధార్మికత

ఈ ధర్మాన్ని క్రీ.శ.1896లో హెన్రీ బెకరల్ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. ఇతనికి 1903లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
ప్రతి పరమాణు కేంద్రకం పరిమాణం 1 Fermiగా ఉంటుంది. ఈ పరమాణు కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లను కేంద్రక బలాలు బంధిస్తాయి. ఈ విశ్వంలో ఇతర బలాలతో పోలిస్తే (అయస్కాంత, విద్యుత్, గురుత్వాకర్షణ మొదలైనవి) కేంద్రక బలాలు అత్యంత బలమైనవి.
కేంద్రక బలాల గురించి కూలూంబ్ అనే శాస్త్రవేత్త అధ్యయనం చేసి వాటిని కూలూంబ్ ఆకర్షణ బలాలు, వికర్షణ బలాలు అని రెండు రకాలుగా వర్గీకరించాడు.
1. పరమాణు సంఖ్య 1 నుంచి 30 వరకు గల పరమాణు కేంద్రకాల్లో కూలూంబ్ ఆకర్షణ బలాలు ఎక్కువగా, వికర్షణ బలాలు తక్కువగా ఉంటాయి. అందువల్ల ఇలాంటి పరమాణు కేంద్రకాల్లో స్థిరత్వం ఎక్కువగా ఉండి అవి సహజ రేడియోధార్మికతను ప్రదర్శించవు.
2. పరమాణు సంఖ్య 31 నుంచి 82 వరకు గల పరమాణు కేంద్రకాల్లో కూలూంబ్ ఆకర్షణ బలాలు క్రమక్రమంగా తగ్గి వికర్షణ బలాలు పెరుగుతాయి. కాబట్టి ఇలాంటి పరమాణు కేంద్రకాల్లో అస్థిరత్వం క్రమంగా పెరుగుతుంది.
సహజ రేడియోధార్మికత నిర్వచనం:పరమాణు సంఖ్య 82 కంటే ఎక్కువగా ఉన్న పరమాణు కేంద్రకాల్లో కూలూంబ్ వికర్షణ బలాలు ఎక్కువగా, ఆకర్షణ బలాలు తక్కువగా ఉంటాయి. కాబట్టి ఇలాంటి పరమాణు కేంద్రకాల్లో అస్థిరత్వం ఎక్కువగా ఉండి, స్థిరత్వాన్ని పొందేందుకు తమంతట తాముగా α, ß, γ కిరణాలను బయటకు విడుదల చేస్తాయి. ఈ ధర్మాన్ని సహజ రేడియో ధార్మికత అంటారు.
1. సహజ రేడియోధార్మికతలో వెలువడిన α, ß, γ కిరణాలను బెకరల్ కిరణాలు అని కూడా అంటారు.
2. సహజ రేడియోధార్మికత అనేది ఆయా రేడియోధార్మిక పదార్థాల స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అంతేకానీ బాహ్య కారకాలైన ఉష్ణోగ్రత, పీడనాలపై ఆధారపడదు.
α-(ఆల్ఫా) కణం:ఈ కణం రెండు యూనిట్ల ధనావేశాన్ని, నాలుగు యూనిట్ల
ద్రవ్యరాశిని కలిగిన జడవాయు కేంద్రకాన్ని పోలి ఉంటుంది. కాబట్టి ఒక రేడియోధార్మిక పదార్థం నుంచి α- కణం విడుదలైతే దాని పరమాణు సంఖ్య రెండు ప్రమాణాలు, ద్రవ్యరాశి నాలుగు ప్రమాణాలు తగ్గుతాయి.
ß-కిరణం:పరమాణు కేంద్రకంలో ఒక న్యూట్రాన్ విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు ఒక ప్రోటాన్, ఒక ఎలక్ట్రాన్‌గా విడిపోతుంది. దీనిలో భారయుత ప్రోటాన్ పరమాణు కేంద్రకంలో ఉంటుంది. తేలికగా ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ బయటకు విడుదలవుతుంది. దీన్ని ß- కిరణం అని అంటారు. పరమాణు కేంద్రం నుంచి ß- కణం విడుదలైతే దాని పరమాణు సంఖ్య 1 పెరుగుతుంది. కానీ ద్రవ్యరాశిలో మార్పు ఉండదు.
γ- (గామా) కిరణం: ఇది కేవలం శక్తిని కలిగి ఉన్న ఒక రకమైన విద్యుదయస్కాంత తరంగం మాత్రమే. ఈ కిరణాలకు ద్రవ్యరాశి, ఆవేశం ఉండవు. కాబట్టి ఈ కిరణం విడుదలైనప్పుడు పరమాణు కేంద్రకంలో కొంత శక్తి మాత్రమే తగ్గుతుంది. అంతేకాని పరమాణు సంఖ్యలో, పరమాణు ద్రవ్యరాశిలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు.
ఒక పదార్థంలో రేడియోధార్మిక కిరణాలు చొచ్చుకొని వెళ్లే సామర్థ్యం γ > ß > α
రేడియోధార్మిక కిరణాల ఉనికిని తెలుసుకునేందుకు ఉపయోగించే సాధనాలు.
1) గిగ్గర్ ముల్లర్ కౌంటర్
2) సింటిలేషన్ కౌంటర్
3) క్లౌడ్ చాంబర్
4) బబుల్ చాంబర్
కృత్రిమ రేడియోధార్మికత : స్థిరమైన మూలకాన్ని భారయుత కణాలతో తాడనం చెందించినప్పుడు అది రేడియోధార్మిక పదార్థంగా మారుతుంది. ఈ పద్ధతిని కృత్రిమ రేడియోధార్మికత అంటారు.
ఈ ధర్మాన్ని కనుగొన్న శాస్త్రవేత్తలు ఐరిన్ క్యూరీ, ఫ్రెడ్రిక్ జోలిట్ క్యూరీ.
ఇప్పటి వరకు అనేక కృత్రిమ రేడియోధార్మిక మూలకాలను కనుగొన్నారు. వాటిలో ముఖ్యమైనవి. 1) ఫ్లూటోనియం 2) నెఫ్ట్యూనియం 3) అమరేషియం 4) లారెన్షియం 5) క్యూరియం 6) ఫెర్మియం 7) ఐన్‌స్టీనియం 8) స్ట్రాన్షియం మొదలైనవి..
వీటిలో ఫ్లూటోనియాన్ని అత్యుత్తమ అణు ఇంధనంగా భావిస్తారు.
ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్:ఇతను చేసిన పరిశోధనల్లో ముఖ్యమైనవి.
1) ద్రవ్యరాశి శక్తి తుల్యతానియమం (E=mc²)
2) సాపేక్ష సిద్ధాంతం
3) కాంతి విద్యుత్ ఫలిత సమీకరణం. ఈ పరిశోధనకు ఐన్‌స్టీన్‌కు నోబెల్ బహుమతి (1921లో) లభించింది.
కేంద్రక విచ్ఛిత్తి : ఒక భారయుత పరమాణు కేంద్రకాన్ని తటస్థ ఆవేశం గల ఒక న్యూట్రాన్‌తో ఢీ కొట్టించినప్పుడు అది విచ్ఛిన్నం చెంది దాదాపు సరి సమానమైన రెండు కొత్త పరమాణు కేంద్రకాలుగా విడిపోయి వాటిలో నుంచి మూడు న్యూట్రాన్లు, కొంత అణుశక్తి విడుదల కావడాన్ని కేంద్రక విచ్ఛిత్తి అంటారు.
కేంద్రక విచ్ఛిత్తి అనే ప్రక్రియను ఆటోహాన్, స్ట్రాస్‌మన్ కనుగొన్నారు.
కేంద్రక విచ్ఛిత్తికి లోనయ్యే యురేనియం, థోరియం, ఫ్లూటోనియం అనే వాటిని అణు ఇంధనాలుగా ఉపయోగిస్తారు.
యురేనియం అనేది పిచ్‌బ్లెండ్ రూపంలో, థోరియం మోనోజైట్ రూపంలో లభిస్తుంది.
థోరియం నిల్వల రీత్యా ప్రపంచంలో భారత్ తొలి స్థానంలో ఉంది. ఈ నిల్వలు ఎక్కువగా కేరళ తీరంలోని ఇసుకలో ఉన్నాయి.
సహజసిద్ధంగా లభిస్తున్న మూలకాల్లో భారయుత మూలకం ,యురేనియం. యురేనియాన్ని ‘Yellow Cake’ అంటారు.
ఫ్లూటోనియాన్ని ల్యాబ్‌లో తయారు చేస్తారు.
శృంఖల చర్య లేదా గొలుసు చర్య
విచ్ఛిత్తిశీల పదార్థంలో కేంద్రక విచ్ఛిత్తి అనేది తనంతట తానుగా అన్ని కణాలకు విస్త్తరించడాన్ని గొలుసు చర్య (లేదా) శృంఖల చర్య అంటారు.
ఒక సెకను కాలంలో విచ్ఛిన్నం చెందుతున్న కణాల సంఖ్యను విచ్ఛిత్తి రేటు (లేదా) గొలుసు చర్య రేటు అని అంటారు. ఈ గొలుసు చర్య రేటు అనేది రెండు అంశాలపై ఆధారపడుతుంది.
1) విచ్ఛిత్తిశీల పదార్థ స్వభావం
2) గొలుసు చర్యలో పాల్గొంటున్న న్యూట్రాన్ల వేగం.
గొలుసు చర్య అనేది కేవలం 10 ℙ-8 sec కాలంలో జరుగుతుంది. ఈ కాలాన్ని ఒక SHAKE అని అంటారు.
కాలాన్ని కొలిచేందుకు ఉపయోగించే అతి చిన్న ప్రమాణం SHAKE
గమనిక: కాలాన్ని కొలిచేందుకు ఉపయోగించే అతిపెద్ద ప్రమాణం – కాస్మిక్ సంవత్సరం. అంటే సూర్యుడు ఒకసారి ఈ విశ్వం చుట్టూ తిరిగి రావడానికి పట్టే సమయం. 1 కాస్మిక్ సంవత్సరం = 250 మిలియన్ సంవత్సరాలు (సుమారుగా) గొలుసు చర్యలో వెలువడే న్యూట్రాన్ల సగటు సంఖ్య 2.5 మాత్రమే.
గొలుసు చర్యను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించొచ్చు. 1) అనియంత్రిత 2) నియంత్రిత గొలుసు చర్య
1. అనియంత్రిత గొలుసు చర్య: గొలుసు చర్యలో పాల్గొంటున్న న్యూట్రాన్ల వేగాన్ని అదుపు చేయకుంటే అది నిరంతరంగా జరుగుతుంది. దీన్ని అనియంత్రిత గొలుసు చర్య అంటారు.
అనువర్తనాలు:అణుబాంబు తయారీలో ఉపయోగించే సూత్రం కేంద్రక విచ్ఛిత్తి. శక్తి అనియంత్రిత గొలుసు పద్ధతిలో విడుదల.
2.నియంత్రిత గొలుసు చర్య: గొలుసు చర్యలో పాల్గొంటున్న న్యూట్రాన్ల వేగాన్ని తగ్గిస్తే గొలుసు చర్య అదుపులోకి వస్తుంది. కాబట్టి దాన్ని నియంత్రిత గొలుసు చర్య అంటారు. ఈ పద్ధతిలో వెలువడిన అణుశక్తిని మానవాళి ప్రయోజనం కోసం వినియోగించొచ్చు.

ద్రవ పదార్థాలు

ద్రవ పదార్థాలు : ద్రవ పదార్థాల్లో అణువుల మధ్య బంధదూరం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల వాటికి నిర్ధిష్ట ఆకారం రూపం, ఘనపరిమాణం ఉండవు. కానీ ఏ పాత్రలో నింపితే ఆ పాత్ర ఆకారం, రూపం, ఘనపరిమాణాలను ద్రవం పొందుతుంది. అయితే ప్రతి ద్రవ పదార్థం కింది ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తుంది.
1) తలతన్యత
2) కేశనాళికీయత
3) స్నిగ్ధత
4)ద్రవ పీడనం
బలాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు..
1. సంసంజన బలాలు: ఒకే రకమైన అణువుల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను సంసంజన బలాలు అంటారు. గరిష్ట సంసంజన బలాలు ఉన్న ద్రవపదార్థం పాదరసం. కానీ నీరు, ఆల్కహాల్, కిరోసిన్ మొదలైన వాటిలో ఈ బలాలు చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి.
2. అసంజన బలాలు: వేర్వేరు అణువుల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను అసంజన బలాలు అంటారు.
పై రెండు బలాలను ఆధారంగా చేసుకొని ద్రవ ధర్మాలను వివరించవచ్చు.
ద్రవ ధర్మాలు
తలతన్యత : ద్రవంలోని ప్రతి అణువు తన చుట్టూ ఉన్న ఇతర ద్రవ అణువులను 108మీ. పరిధిలో సంసంజన బలాల వల్ల తనవైపు ఆకర్షిస్తుంది. ప్రతి ద్రవం కూడా చిన్న చిన్న ద్రవ బిందువుల రూపంలో ఉండటానికి ప్రయత్నించే ఈ ధర్మాన్ని తలతన్యత అంటారు. ఈ ధర్మం వల్ల ప్రతిద్రవం ఒక ఉపరితలాన్ని కలిగి ఉండి సాగదీసిన పొరలా ప్రవర్తిస్తుంది.
ఉదా: వర్షం చినుకులు, సబ్బు బుడగ, పాదరస బిందువులు గోళాకారంలో ఉండటం. వెంట్రుకలకు నూనె రుద్దినప్పుడు అవి పరస్పరం దగ్గరగా రావడం. నిలకడగా ఉన్న నీటి ఉపరితలం సాగదీసిన పొరలా ప్రవర్తించడం. దీంతో దోమలు, ఇతర కీటకాలు స్వేచ్ఛగా చలిస్తాయి. నీటి ఉపరితలంపై ఒక గ్రీస్ పూసిన గుండు పిన్నును క్షితిజ సమాంతరంగా ఉంచినప్పుడు కొంత సమయం వరకు అది ఆ ఉపరితలంపై అలాగే ఉంటుంది. కాగితపు పడవకు కర్పూరం బిళ్లను కట్టి నీటిపై అమర్చి దాన్ని మండిస్తే నీటి తలతన్యత తగ్గడంతో ఆ కాగితపు పడవ క్రమ రహితంగా తిరుగుతుంది. గాజు ఫలకల మధ్య కొన్ని నీటి బిందువులను వేసి విడదీయడానికి ఎక్కువ బలాన్ని ప్రయోగించాలి. కారణం తలతన్యత. బ్రష్‌ను పెయింట్‌లో ముంచి బయటకు తీసినప్పుడు దాని కేశాలన్నీ పరస్పరం దగ్గరకు రావడం. సముద్రంలో బీకర అలలు వచ్చినప్పుడు నూనె పోస్తే వాటి ఉధృతి తగ్గుతుంది. కారణం నూనె తలతన్యత తక్కువ. చల్లని నీటి కంటే నూనె తలతన్యత తక్కువ. కాబట్టి నీటిపై నూనె విస్తరిస్తుంది. కానీ వేడి నీటికన్నా నూనె తలతన్యత ఎక్కువ కాబట్టి అది వేడినీటిపై బిందువులా ఉంటుంది. రంగులు, ల్యూబ్రికెంట్స్ సులభంగా విస్తరించడానికి వాటి తలతన్యతను తగ్గిస్తారు.
తలతన్యత మార్పునకు కారణాలు: స్వచ్ఛమైన ద్రవ పదార్థాల్లో మాలిన్య కణాలను కలిపినప్పుడు వాటిలో సంసంజన బలాలు తగ్గడంతో తలతన్యత కూడా తగ్గుతుంది.
ఉదా: నీటిలో డిటర్జెంట్ పౌడర్‌ను కలిపినప్పుడు దాని తలతన్యత తగ్గుతుంది. కారణం డిటర్జెంట్స్ తలతన్యతతో పాటు సర్శ కోణాన్ని తగ్గిస్తాయి. నిలకడగా ఉన్న నీటిపై కిరోసిన్‌ను వెదజల్లినప్పుడు దాని తలతన్యత తగ్గుతుంది. కాబట్టి ఆ నీటి ఉపరితలం సాగదీసిన పొర స్వభావాన్ని కోల్పోతుంది. దానిపై ఉన్న దోమలు, ఇతర క్రిమి కీటకాలు నీటిలోపల మునిగి నశిస్తాయి. ద్రవాలను వేడిచేస్తే తలతన్యత తగ్గుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు ద్రవ అణువుల మధ్య ఉన్న సంసంజన బలాలు బలహీనమవుతాయి. సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రతి ద్రవ పదార్థం తలతన్యత శూన్యం అవుతుంది.
కేశనాళికీయత: వెంట్రుకవాసి మందం రంధ్రం ఉన్న గాజు కడ్డీని కేశనాళిక గొట్టం అని అంటారు. ఈ గొట్టాన్ని ఒక ద్రవంలో ఉంచినప్పుడు ఆ ద్రవం తనంతట తానుగా అసలు మట్టానికంటే పైకి ఎగబాకడం లేదా తక్కువ మట్టానికి చేరుతుంది. దీన్ని కేశనాళికీయత అంటారు. ద్రవ పదార్థాల్లో పాదరసం తప్ప మిగిలిన అన్ని ద్రవ పదార్థాలు కేశనాళిక గొట్టంలో అసలు మట్టానికంటే పైకి ఎగబాకుతాయి. కానీ పాదరసం మాత్రం అసలు మట్టం కంటే తక్కువ మట్టంలోకి చేరుతుంది.
ఉదా: కిరోసిన్ స్టవ్‌లోని ఒత్తులు, దీపం, ప్రమిదలోని ఒత్తి, కొవ్వొత్తి, పెన్ పాళీ పనిచేయడం. కాటన్, స్పాంజ్, ఇటుక, అద్దుడు కాగితం, చాక్‌పీస్ మొదలైనవి ఎండాకాలంలో ద్రవాలను సులభంగా పీల్చుకోవడం. ఇసుక ఎడారుల్లో ఓయాసిస్‌లు ఏర్పడటం. నల్లరేగడి మట్టి పరిసరాల్లోని నీటిని పీల్చుకొని ఎల్లప్పుడూ తేమగా ఉంటుంది. నేలను చదునుగా దున్నడం వల్ల దాని లోపల ఉన్న కేశనాళిక గొట్టం నశించి నీటి ఆవిరి వ్యర్థం తగ్గుతుంది. మన శరీరంలో రక్త సరఫరా జరగడం. మొక్కలు, వేర్ల ద్వారా పీల్చుకొన్న నీరు దారువు ద్వారా ద్రవోద్గమం ప్రక్రియ ద్వారా పైకివెళ్లడం. వర్షాకాలంలో కర్ర తలుపులు తేమను గ్రహించి ఉబ్బడం.
నోట్: కేశనాళిక గొట్టం లోపల ద్రవం అధిరోహణ, అవరోహణను సంసంజన, అసంజన బలాల ఆధారంగా వివరించొచ్చు. కేశనాళిక గొట్టం అణువులకు (గాజు), ద్రవ అణువులకు (నీరు) మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను అసంజన బలాలు అంటారు. కేవలం ద్రవ అణువుల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ బలాలను ఆ ద్రవం సంసంజన బలాలు అంటారు. ఈ విధంగా సంసంజన, అసంజన బలాల పరిమాణాన్ని బట్టి కేశనాళికీయతలో ద్రవం ఆరోహణ, అవరోహణలను వివరించొచ్చు.
సందర్భం-1: ఒకవేళ అసంజన బలాలు, సంసంజన బలాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ద్రవ పదార్థాలు కేశనాళిక గొట్టంలో అసలు మట్టానికంటే ఎక్కువ మట్టంలోకి ఎగబాకుతాయి.
ఉదా: నీరు, కిరోసిన్, ఆల్కహాల్ మొదలైనవి. ఈ సందర్భంలో ద్రవాల చంద్రరేఖ పుటాకారంలో ఉంటుంది. ఈ ద్రవాల స్పర్శకోణం 90° కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
సందర్భం-2:ఒకవేళ అసంజన బలాలు ద్రవ అణువుల మధ్య ఉన్న సంసంజన బలాలకంటే తక్కువగా ఉంటే ఆ ద్రవ పదార్థాలు కేశనాళిక గొట్టంలో అసలు మట్టానికంటే తక్కువ మట్టాన్ని చేరతాయి.
ఉదా: పాదరసం
ఇలాంటి ద్రవపదార్థాల చంద్రరేఖ కుంభాకారంలో ఉండటమే కాకుండా వాటి స్పర్శకోణం 90° కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
సందర్భం-3:ఒకవేళ అసంజన, సంసంజన బలాలు పరస్పరం సమానంగా ఉంటే ఆ ద్రవ పదార్థాలు కేశనాళికా గొట్టంలోపల, ఆవల ఒకే ఎత్తులో ఉంటాయి.
ఉదా:వెండితో చేసిన కేశనాళిక గొట్టంలో నీటి మట్టం. ఈ సందర్భంలో స్పర్శకోణం 90° కు సమానంగా ఉంటుంది. వీటి చంద్రరేఖ ఒక క్షితిజ సమాంతర సరళరేఖలా ఉంటుంది.
స్పర్శకోణం: ఒక ద్రవ పదార్థం ఘన పదార్థంతో ద్రవం లోపల చేసే కోణాన్ని స్పర్శకోణం అంటారు. స్పర్శకోణం అనేది ఆయా ద్రవ పదార్థాలు, ఘన పదార్థాల స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పాదరసంలో సంసంజన బలాలు గరిష్టంగా ఉండటం వల్ల దాని స్పర్శకోణం ఎక్కువ.
గాజుతో కొన్ని పదార్థాల స్పర్శకోణ విలువలు
స్వచ్ఛమైన నీరు 0°
గ్లిసరిన్ 0°
సాధారణ నీరు 8° – 9°
వెండితో నీటి స్పర్శకోణం 90°
పాదరసం 135° – 140°నోట్: ద్రవాల స్పర్శకోణం 90° కంటే తక్కువగా ఉన్నట్లయితే ఆ ద్రవ పదార్థాలు పాత్ర గోడలకు అంటుకొని ఉంటాయి.
ఉదా: నీరు.
ద్రవాల స్పర్శకోణం 90° కంటే ఎక్కువగా ఉన్నట్లయితే ఆ ద్రవ పదార్థాలు పాత్ర గోడలకు అంటుకోవు. కాబట్టి పాదరసాన్ని ఉష్ణోగ్రత మాపకాలు, భారమితుల్లో ఉపయోగిస్తారు.
ద్రవాల స్పర్శకోణం 900కు సమానంగా ఉన్నట్లయితే పాత్ర గోడలను కేవలం తాకుతుంది. పాత్ర గోడల నుంచి విడిపోయి ఉండటం లేదా అంటుకొని ఉండటం అనేది జరగదు.
స్పర్శకోణం మార్పు చెందడానికి కారణాలు:ద్రవ పదార్థాల్లో మాలిన్య కణాలను కలిపినప్పుడు వాటి స్పర్శకోణం మారుతుంది.
ఉదా:నీటిలో డిటర్జెంట్ పౌడర్‌ను కలిపినప్పుడు ఆ సబ్బు నీటి స్పర్శకోణం తగ్గి దుస్తుల రంధ్రాల్లోకి చొచ్చుకొని వెళ్లి మురికిని సులభంగా తొలగిస్తుంది. ద్రవాలను వేడిచేసినప్పుడు స్పర్శకోణం పెరుగుతుంది. కాబట్టి వేడినీటితో స్నానం చేయడం వల్ల శరీరంపై ఉన్న మురికి సులభంగా తొలగిపోతుంది.
స్నిగ్ధత: ద్రవ, వాయు పదార్థాలు ఎల్లప్పుడు అధిక పీడనం నుంచి అల్పపీడనం వైపు ప్రవహిస్తాయి. కాబట్టి వీటిని ప్రవాహినిలు అంటారు. ప్రవాహినిలు ప్రవహిస్తున్ననప్పుడు ఒక పొరలో ఉన్న అణువులు దాని కింది పొరలో ఉన్న అణువులను సంసజన బలాల వల్ల తమవైపు ఆకర్షిస్తాయి. కాబట్టి రెండో పొరలో ఉన్న అణువుల వేగం తగ్గిపోతుంది. ఈ విధంగా ప్రవాహిని వివిధ పొరల మధ్యలో ఉన్న నిరోధక బలాలను (ఘర్షణ) స్నిగ్ధత బలాలు అని అంటారు. ఈ ధర్మాన్ని స్నిగ్ధత అని పిలుస్తారు. స్నిగ్ధతను కొలిచే పరికరం విస్కోమీటర్. ప్రమాణాలు.. పాయిజ్ (ఎస్ఐ పద్ధతి), పాస్కల్ సెకండ్. స్నిగ్ధత బలం అనేది ప్రవాహినిల స్వభావం. ఇది వాటి ఉపరితలాల వైశాల్యంపై ఆధారపడుతుంది. స్నిగ్ధత వల్ల ప్రవాహినిల ఫలితవేగం తగ్గుతుంది.
ఉదా: వర్షం చినుకుల వేగం, ఒక పారాచూట్ వేగం తగ్గడానికి కారణం వాతావరణం పొరల వల్ల కలిగే స్నిగ్ధత బలాలు. సముద్రంలో ఆటు పోట్ల సమయంలో ఉవ్వెత్తున లేచిన సముద్ర కెరటాలు ఆ నీటి పొరల మధ్య ఉన్న స్నిగ్ధత వల్ల క్షీణిస్తాయి. మానవ శరీరంలో రక్తం ధమనులు, సిరల్లో ప్రవహిస్తున్నప్పుడు వేగం తగ్గడం. రక్తంలోని ఎర్ర, తెల్లరక్త కణాలను వేరు చేయడానికి. తగినంత నీరు ఉన్న ఒక బావిలోకి రాయివిసిరినప్పడు దానివేగం క్రమంగా తగ్గడానికి కారణం నీటి పొరల వల్ల కలిగే స్నిగ్ధత బలాలు. రైల్వే టర్మినళ్లలో అధిక స్నిగ్ధత ఉన్న ద్రవాలను బఫర్‌‌సగా వాడుతారు. భూమి ఉపరితలంపై ఉన్న ప్రతి వస్తువుపైన భూమి గురుత్వాకర్షణ బలం సమానంగా ఉంటుందని గెలీలియో ప్రతిపాదించాడు.
పీడనం (PRESSURE): ప్రమాణ వైశాల్యంపై ప్రయోగించే బలాన్ని పీడనం అంటారు. ఒక ప్రవాహిని వల్ల (ద్రవాలు, వాయువులు) కలిగే పీడనం P = hdg
h → ప్రవాహి ఎత్తు
d → ప్రవాహి సాంద్రత
g → భూమి గురుత్వ త్వరణం
ఒక వస్తువుతో కలిగించే పీడనం, దాని వైశాల్యాని(అడ్డుకోత వైశాల్యం)కి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి వస్తువుల అడ్డుకోత వైశాల్యం తగ్గితే వాటి వల్ల కలిగే పీడనం పెరుగుతుంది.
ఉదాహరణ: కత్తి, కత్తెరల అంచులను నునుపుగా తయారు చేయడం వల్ల వాటి వల్ల కలిగే పీడనం పెరుగుతుంది. సూది, దబ్బనం, గడ్డపార, మేకు, మొదలైన వాటి అడ్డుకోత వైశాల్యాలను తగ్గించడం వల్ల వీటి వలన కలిగే పీడనం ఎక్కువగా ఉంటుంది. మానవుడు నేల మీద నిలుచున్నప్పుడు అధిక పీడనాన్ని కలుగజేస్తాడు. వెడల్పైన పాత్రలో ఉండే ద్రవాన్ని పొడవైన, తక్కువ వ్యాసం ఉన్న పాత్రలో పోసినప్పుడు ద్రవస్తంభ పొడవు పెరగడంతో ఆ ద్రవం వల్ల కలిగే పీడనం కూడా పెరుగుతుంది. సమాన ఘనపరిమాణం ఉన్న మూడు భిన్న పాత్రల్లో వరసగా పాదరసం (Hg), నీరు (H2O), ఆల్కహాల్ నింపారు. వీటిలో పాదరస సాంద్రత, నీటిసాంద్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ రెండింటి సాంద్రతలు ఆల్కహాల్ సాంద్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి. కాబట్టి పాదరసం వల్ల కలిగే పీడనం ఎక్కువగా, నీటి పీడనం తక్కువగా, ఆల్కహాల్ పీడనం కనిష్టంగా ఉంటాయి.
భారమితి: ఒక ప్రదేశంలో ఉండే వాతావరణ పీడనాన్ని కొలవడానికి భారమితిని ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని టారిసెల్లీ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.
పనిచేసే విధానం: భారమితి ఎత్తు 100 సెం.మీ., వ్యాసం 1 సెం.మీ. దీనిలో పాదరసాన్ని ఉపయోగిస్తారు. సాధారణ వాతావరణ పీడనం పాదరస మట్టం 76 సెం.మీ. లేదా 760 మి.మీ.
ఫలితాలు: ఒక ప్రదేశంలో భారమితిలోని పాదరస స్తంభం పొడవు అకస్మాత్తుగా తగ్గితే రాబోయే తుపాన్‌ను, క్రమక్రమంగా తగ్గితే రాబోయే వర్షాన్ని సూచిస్తుంది. భారమితిలో తగ్గిన పాదరస మట్టం క్రమక్రమంగా పెరిగితే అక్కడ మారిన వాతావరణ పరిస్థితులు తిరిగి సాధారణ స్థాయికి చేరుకుంటున్నాయని అర్థం. భారమితి ఎత్తు, దానిలో ఉపయోగించే ద్రవ సాంద్రతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ద్రవ సాంద్రత తగ్గితే భారమితిలోని ద్రవ మట్టం పెరుగుతుంది. నోట్: ఇంక్ ఫిల్లర్స్, గాలిపంపులు, స్ట్రాలు వాతావరణ పీడనాన్ని అనుసరించి పనిచేస్తాయి. పర్వతాలు ఎక్కినప్పుడు ముక్కు నుంచి రక్తం కారడం, వాంతులు కావడానికి ప్రధాన కారణం.. వాతావరణ పీడనం కంటే రక్తపీడనం ఎక్కువగా ఉండటం. విమానాల్లో ప్రయాణించేటప్పుడు బాల్‌పెన్‌లోని ఇంక్ బయటకి రావడానికి కారణం- వాతావరణ పీడనం కంటే పెన్నులోని పీడనం ఎక్కువగా ఉండటం.
నోట్: పాదరసం సాంద్రత ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల దానితో పనిచేసే భారమితి ఎత్తు 1 మీ. ఉంటుంది. నీటితో పనిచేసే భారమితి ఎత్తు నీటి సాంద్రతను బట్టి 10 మీ. నుంచి 11 మీ. ఉంటుంది. ఆల్కహాల్‌తో పనిచేసే భారమితి ఎత్తు 13.6 మీటర్లు. ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించే ఫోర్టీన్ (FORTINE) భారమితి ఎత్తు 80 సెం.మీ., దీనిలో పాదరసం వాడతారు. అనార్ధ్ర భారమితిలో ఉండే వివిధ పరికరాలన్నీ ఘన స్థితిలో మాత్రమే ఉంటాయి.
బాయిల్ నియమం : స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియమిత ద్రవ్యరాశిని ఉన్న వాయువు ఘనపరిమాణం, దానిపై ప్రయోగించిన పీడనానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
ఉదాహరణ: నీటి అడుగు భాగంలో ఉండే గాలి బుడగ ఉపరితలం పైకి చేరినప్పుడు గాలిపై నీటి వల్ల కలిగే పీడనం ఉండదు. కాబట్టి గాలి బుడగపై పనిచేస్తున్న పీడనం తగ్గడం వల్ల దాని ఘనపరిమాణం పెరుగుతుంది. భూమి ఉపరితలం నుంచి పైకి వెళ్లే బెలూన్‌పై ఉండే వాతావరణ పీడనం తగ్గడం వల్ల ఆ బెలూన్ పరిమాణం పెరుగుతుంది. చంద్రుడిపై ఎలాంటి వాతావరణం లేదు. కాబట్టి అక్కడ బెలూన్ పైకి ఎగరదు.
పాస్కల్ నియమం : ఒక ప్రవాహినిపై కలిగించే పీడనం అన్ని వైపులా సమానంగా విభజితమవుతుంది.
అనువర్తనాలు: బట్టలు, కాగితాలను అదిమి పట్టడానికి ఉపయోగించే ‘బ్రామాప్రెస్’సాధనం పాస్కల్ నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. వ్యవసాయ రంగంలో ఉపయోగించే స్ప్రేయర్ ఈ నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. ఈ సాధనాన్ని ఉపయోగించి క్రిమిసంహారక మందులను పిచికారీ చేస్తారు. హైడ్రాలిక్ బ్రేకులు, హైడ్రాలిక్ పంపులు, హైడ్రాలిక్ క్రేన్లు, టిప్పర్లు, సాధనాలు, ఎయిర్ బ్రేక్‌లు పాస్కల్ నియమం ఆధారంగానే పనిచేస్తాయి.
స్నిగ్ధత వివరణ : సమాన ద్రవ్యరాశులు ఉన్న పక్షి ఈక, ఒక రాయిని ఒకే ఎత్తు నుంచి జారవిడిచినప్పుడు, ఆ రాయి వాతావరణంలోని స్నిగ్ధతా బలాలను తొందరగా అధిగమించడం వల్ల ఈక కంటే ముందుగా భూమిని చేరుతుంది. ఒకవేళ ఈ రెండు వస్తువులను ఒకే ఎత్తునుంచి ఒకేసారి శూన్యంలో జారవిడిచినప్పుడు అవి రెండూ ఒకేసారి భూమిని చేరుతాయి. కారణం.. శూన్యంలో ఎలాంటి స్నిగ్ధతా బలాలు ఉండవు. అన్ని ద్రవ పదార్థాల కంటే గ్రీజు స్నిగ్ధత స్థానం ఎక్కువగా ఉంటుంది. తేనె స్నిగ్ధత కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
నోట్ : స్నిగ్ధత.. పీడనంపై ఆధారపడుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే వాయువుల స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ద్రవాల స్నిగ్ధత తగ్గుతుంది. గాలిలో ఉన్న స్నిగ్ధతా బలాల కంటే నీటిలోని స్నిగ్ధతా బలాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి. కాబట్టి ఒక వస్తువు భారం గాలిలో కంటే నీటిలో తక్కువగా ఉంటుంది.
స్నిగ్ధత మారడానికి కారణాలు : ద్రవ పదార్థాలను వేడి చేసినప్పుడు ద్రవాణువుల మధ్య ఉండే సంసంజన బలాలు బలహీనపడి స్నిగ్ధత తగ్గిపోతుంది. వాయువులను వేడిచేసినప్పుడు వాటి అనుచలనం పెరిగి అవి పరస్పరం ఒకదానికి మరొకటి దగ్గరగా రావడంతో స్నిగ్ధత బలం పెరుగుతుంది.
ఆర్కిమెడిస్ నియమం : ఒక వస్తువును పాక్షికంగా లేదా సంపూర్ణంగా ఒక ద్రవంలో ముంచినప్పుడు, ఆ వస్తువు ద్రవంలో కోల్పోయిన భారానికి సమానమైన ద్రవ ద్రవ్యరాశిని పక్కకు తొలగిస్తుంది. ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి పదార్థాల స్వచ్ఛతను తెలుసుకోవచ్చు.
గమనిక:బంగారం, వజ్రం స్వచ్ఛతను కొలవడానికి ‘క్యారట్’ అనే ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తారు. 1 క్యారట్ = 200 మి.గ్రా.
ప్లవన సూత్రాలు: వీటిని ఆర్కిమెడిస్ ప్రతిపాదించాడు.
మొదటి సూత్రం: ఒక వస్తువు (రాయి, ఇనుము, ఉక్కు మొదలైనవి) సాంద్రత ద్రవం (నీరు) సాంద్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటే అది ద్రవంలో మునుగుతుంది.
రెండో సూత్రం: వస్తువు (కాగితం) సాంద్రత.. ద్రవం (నీరు) సాంద్రత కంటే తక్కువగా ఉంటే ఆ వస్తువు ద్రవంపై తేలియాడుతుంది.
గమనిక: ద్రవంపై తేలియాడే వస్తువు దృశ్య భారం శూన్యం.
మూడో సూత్రం: ఒక వస్తువు (చెక్క దిమ్మె) సాంద్రత.. ద్రవం సాంద్రతకు సమానంగా ఉంటే ఆ వస్తువు సగ భాగం నీటిలో మునిగి, మిగిలిన భాగం తేలుతుంది.
అనువర్తనాలు: జలాంతర్గామి పనిచేయడంలో ప్లవన సూత్రాలను ఉపయోగిస్తారు. ఒక పాత్రలో ఉన్న నీటిపై ఒక మంచుముక్కను అమర్చితే… మంచు పూర్తిగా కరిగిన తర్వాత నీటి మట్టంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. ఆల్కహాల్, కిరోసిన్, పెట్రోల్ మొదలైన వాటి సాంద్రతలు తక్కువగా ఉంటాయి కాబట్టి అవి నీటిపై తేలుతాయి. నీటిపై ఉన్న ఒక మంచు దిమ్మెపై ఒక లోహపు గోళాన్ని అమర్చారు. ఈ మంచు పూర్తిగా కరిగిన తర్వాత నీటి మట్టం తగ్గుతుంది. ఎందుకంటే గోళం గాలిలో ఉన్నప్పుడు దాని భారం ఎక్కువగా ఉంటుంది. మంచు దిమ్మె లోపల ఒక లోహపు గోళం ఉంది. ఈ మంచు దిమ్మెను నీటిపై అమర్చారు. మంచు పూర్తిగా కరిగిన తర్వాత నీటి మట్టంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. చెరువులో ఒక పడవ కొన్ని రాళ్లను మోసుకువెళుతోంది. కొంత దూరం ప్రయాణించిన తర్వాత పడవలోని రాళ్లను చెరువులోకి విసిరివేశారు. అప్పుడు ఆ చెరువు మట్టం తగ్గుతుంది. చెరువులో ప్రయాణిస్తున్న ఒక ఓడలో రంధ్రం ఏర్పడి, దానిలోకి నీరు ప్రవేశించి అది మునిగి పోయింది. అప్పుడు ఆ చెరువు మట్టంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. ఎండిపోయిన ఆకులు, గడ్డి మొదలైనవాటిని చెరువులో ఉన్న నీటిపైకి విసిరివేస్తే.. ఆ నీటి మట్టంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. ఎందుకంటే నీటి సాంద్రత కంటే ఆ పదార్థాల సాంద్రత పరిగణనలోకి తీసుకోలేనంత తక్కువ. మామూలు నీటి కంటే, సాంద్రత ఎక్కువగా ఉన్న సముద్ర నీటిలో ఈదడం సులభం. నీటి అడుగు భాగంలో ఉన్న కోడిగుడ్డును పైకి నెట్టడానికి ఆ నీటికి ఉప్పు కలిపి దాని సాంద్రత పెంచాలి. ఇనుము, ఉక్కు మొదలైన పదార్థాలతో తయారుచేసిన గోళాలు పాదరసంపై తేలియాడుతాయి. ఎందుకంటే పాదరసం సాంద్రత నీటి సాంద్రత కంటే ఎక్కువ. నదిలో ప్రయాణిస్తున్న ఒక ఓడ సముద్ర జలాల్లోకి ప్రవేశించినప్పుడు ఓడ మట్టం పెరుగుతుంది. సముద్ర నీటి సాంద్రత ఎక్కువగా ఉండటమే దీనికి కారణం. పెట్రోల్ బావిని తవ్వుతున్నప్పుడు సాంద్రత తక్కువగా ఉన్న పదార్థాలు ముందుగా వెలువడుతాయి. వెలువడే పదార్థాల క్రమం.. 1) సహజవాయువు, 2) పెట్రోల్, 3) నీరు.
బెర్నౌలీ సూత్రం: ద్రవం ప్రవహిస్తున్నప్పుడు దాని అన్ని శక్తుల మొత్తం స్థిరం. ద్రవానికి స్థితి శక్తి, గతి శక్తి, పీడన శక్తి ఉంటాయి. స్థితి శక్తి ఎత్తుపై, గతి శక్తి వేగంపై, పీడన శక్తి ద్రవపీడనంపై ఆధారపడి ఉంటాయి. బెర్నౌలీ సూత్రం శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని పాటిస్తుంది.
అనువర్తనాలు: ఇంజక్షన్ చేసే ముందు వైద్యుడు బొటనవేలితో చేసే పీడనాన్ని సిరంజి సూది పరిమాణం తగ్గిస్తుంది. ప్రవాహి వేగాన్ని కూడా సూది పరిమాణం తగ్గిస్తుంది. ఇక్కడ శక్తుల మొత్తం స్థిరం. రెండు పడవలు సమాంతరంగా, దగ్గర దగ్గరగా ప్రవహిస్తున్నప్పుడు ఒకదాన్ని మరొకటి నెట్టివేస్తాయి. తుఫాన్ వచ్చినప్పుడు గుడిసె పై కప్పులు కొట్టుకుపోవడాన్ని బెర్నౌలీ సూత్రం ద్వారా వివరించవచ్చు. బెర్నౌలీ నియమాన్ని అనుసరించి విమానం రెక్కలను నిర్ణీత ప్రమాణాల్లో తయారుచేస్తారు. స్పిన్‌బాల్ విసిరినప్పుడు అది సరళమార్గంలో కాకుండా వక్రమార్గంలో వెళుతుంది. ద్రవ ప్రవాహ రేటును కొలిచే వెంచురీ మీటర్ పనిచేయడంలో బెర్నౌలీ సూత్రం ఇమిడి ఉంది. ద్రవాలను చిమ్మడానికి వాడే స్ప్రేయర్ లేదా ఆటోమైజర్ పనిచేయడం. బున్‌సెన్ బర్నర్ పనిచేయడం. వడపోత (ఫిల్టర్) పంపు త్వరగా ద్రవాలను వడబోయడం.
ప్రెజర్ కుక్కర్: ‘నీటిపై కలుగజేసే పీడనాన్ని పెంచినప్పుడు దాని మరిగే స్థానం కూడా పెరుగుతుంది’ అనే సూత్రం ఆధారంగా ప్రెజర్ కుక్కర్ పనిచేస్తుంది. సాధారణ వాతావరణ పీడనం (76 సెం.మీ. పాదరస మట్టం) వద్ద నీరు 100ని సెంటీగ్రేడ్‌ల వద్ద మరుగుతుంది. కానీ ప్రెజర్ కుక్కర్‌లో నీటిపై కలుగజేసే పీడనం పెరగడం వల్ల అది 120ని సెంటీగ్రేడ్‌ల వద్ద మరుగుతుంది. కాబట్టి ఆహార పదార్థాలు తొందరగా ఉడుకుతాయి. సముద్ర మట్టం నుంచి ఎత్తై ప్రాంతాలు, పర్వతాలపై వాతావరణ పీడనం తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల నీరు మరిగే స్థానం కూడా 100ని కంటే తక్కువగా ఉండి ఆహార పదార్థాలు ఉడకడానికి ఎక్కువ సమయం అవసరమవుతుంది. మంచుపై కలిగించిన పీడనాన్ని పెంచినప్పుడు దాని కరిగే స్థానం తగ్గుతుంది.
అనువర్తనాలు: మంచుపై స్కేటింగ్ సాధ్యపడటానికి కారణం.. మంచు పునర్ ఘనీభవనం. రెండు మంచు దిమ్మెలను కొంతసేపు అదిమి పట్టి ఉంచినప్పుడు ఒకదానికి మరొకటి తాకే రెండు తలాల మధ్యలో ఉండే మంచులో కొంత భాగం ద్రవీభవించి నీరుగా మారుతుంది. ఇది మళ్లీ ఘనీభవించడం వల్ల ఆ రెండు మంచుదిమ్మెలు ఒకే పెద్ద దిమ్మెగా మారుతాయి.
ద్రవాలకు సంబంధించిన కొన్ని ముఖ్యమైన అంశాలు: ద్రవాల గురించి అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం – హైడ్రాలజీ ద్రవ ప్రవాహాల అధ్యయనం – హైడ్రోడైనమిక్స్ ద్రవ ప్రవాహ రేటును కనుగొనేది – వెంచురీ మీటర్ ద్రావణాల సాపేక్ష సాంద్రతను కొలిచేది – హైడ్రోమీటర్ గాలిలోని సాపేక్ష తేమను కొలిచేది – హైగ్రోమీటర్ ద్రవాలను చిమ్మడానికి వాడేది – ఆటోమైజర్ (స్ప్రేయర్) సామాన్య ద్రవ పరిమాణం – బ్యారెల్ 1 బ్యారెల్ = 159 లీ. లేదా 35 గ్యాలన్లు.
ఆమ్లాలు-క్షారాలు-లవణాలు
ఆమ్లాలు :- చింతకాయ, నిమ్రసం, వెనిగర్ నాలుకకు తాకినా వెంటనే నాలుక జివ్వుమంటుంది. దీనికి కారణం వాటిలోని ఆమ్ల ధర్మం. రుచికి పుల్లగా ఉండే పదార్థాలను ఆమ్లాలు అని వ్యవహరిస్తారు. సాధారణంగా ఆమ్లాలు నీటిలో కరిగినప్పుడు H+ అయాన్ల (ప్రోటాన్ల)ను విడుదల చేస్తాయి (అర్హీనియస్ సిద్ధాంతం). తేలికగా ప్రోటాన్లను విడుదల చేసేవి బలమైన ఆమ్లాలు. ఉదాహణకు హైడ్రోక్లోరికామ్లం (HCl), సల్ఫ్యూరికామ్లం (H2SO4), నత్రికామ్లం, (HNO3), ఫాస్ఫారికామ్లం (H3PO4). తేలికగా H+ అయాన్లను విడుదల చేయనివి బలహీన ఆమ్లాలు. ఉదాహరణకు కార్బోనిక్ ఆమ్లం (H2CO3), ఫార్మికామ్లం (HCOOH), ఎసిటికామ్లం (CH3COOH). చివరి రెండు ఆమ్లాలు ఆర్గానిక్ ఆమ్లాలు. సాధారణంగా కార్బన్, నైట్రోజన్, ఫాస్ఫరస్, సల్ఫర్, క్లోరిన్ వంటి అలోహాల ఆక్సైడ్లను నీటిలో కరిగిస్తే ఆమ్లాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఉదాహరణకు కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ నీటిలో కరిగి ‘కార్బోనిక్ ఆమ్లాన్ని’ ఏర్పరుస్తుంది. సోడాతో పాటు ఇతర శీతల పానీయాల్లో కార్బన్డయాక్సైడ్‌ను అధిక పీడనం వద్ద కరిగించి ఉంచుతారు. కాబట్టి వాటిల్లో కార్బోనికామ్లం ఉంటుంది. కోలా పానీయాల్లో నిల్వ కారిణిగా ఫాస్ఫారికామ్లాన్నికూడా వాడతారు. ఇంకా సిట్రికామ్లం, కార్బోనికామ్లం ఉంటాయి. కూల్‌డ్రింక్స్ అధికంగా తాగితే వాటిలోని ఫాస్ఫారికామ్లం ఎముకల్లోని కాల్షియం పరిమాణాన్ని క్షీణింపజేసి ఎముకల సాంద్రత (bone density) తగ్గించి ‘ఆస్టియో పొరోసిస్’కు కారణమవుతుంది. ఆమ్లాల బలాన్ని ’pH’ స్కేలుతో కొలుస్తారు. ఆమ్లాల pH 0 నుంచి 7 లోపు ఉంటుంది. సున్నం, మార్బుల్ (CaCO3), తినే సోడా (NaHCO3) వంటి కార్బోనేట్, బై కార్బోనేట్ పదార్థాలకు ఆమ్లాన్ని చేర్చితే పొంగుతూ కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ (CO2) విడుదలవుతుంది. అగ్నిమాపక సాధనాల్లో ఒకప్పుడు CO2 ను ఉత్పత్తి చేయడానికి బైకార్బొనేట్‌ను, సల్ఫ్యూరికామ్లాన్ని వేర్వేరుగా నిల్వచేసేవారు. పిన్నును నేలకేసి కొట్టగానే రెండూ కలిసి CO2 విడుదలయ్యేది. ప్రస్తుతం నేరుగా CO2 నింపిన సిలిండర్లనే అగ్నిమాపక సాధనాలుగా వాడుతున్నారు. ఆమ్లాలు సోడియం, పొటాషియం, ఐరన్ వంటి చురుకైన లోహాలతో చర్య జరిపి హైడ్రోజన్‌ను విడుదల చేస్తాయి. ఆమ్లాలు నీలి లిట్మస్‌ను ఎరుపుగా మారుస్తాయి. మిథైల్ ఆరెంజ్ సూచికతో పింక్ రంగును ఇస్తాయి. ఫినాఫ్తలీన్ సూచిక ఆమ్లంలో రంగును ప్రదర్శించదు. ఆమ్లాల ధర్మాన్ని కలిగి ఉండేవి: గ్యాస్ట్రిక్ రసం, లాలాజలం, మూత్రం, సారవంతమైన నేల (కొద్దిగా ఆమ్లత్వం) మొదలయినవి.
క్షారాలు: రుచికి చేదుగా ఉండి, జారుడు స్వభావం కలిగిన పదార్థాలను క్షారాలు అంటారు. అర్హీనియస్ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఇవి నీటిలో కరిగినప్పుడు హైడ్రాక్సిల్ (COH-) అయాన్లను ఇస్తాయి. సున్నపు తేట, కాస్టిక్ సోడా, బేకింగ్ సోడా, సబ్బు, అమోనియా ద్రావణాలు వంటివన్నీ క్షార ధర్మం కలిగినవే. రక్తం కూడా కొద్దిగా క్షార ధర్మం కలిగి ఉంటుంది. సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (లేదా) కాస్టిక్‌సోడా (NaOH), పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ లేదా కాస్టిక్ పొటాష్ (KOH), కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ (సున్నపు తేట) వంటివి బలమైన క్షారాలు. మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా (మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్), అమోనియం హైడ్రాక్సైడ్, అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ వంటివి బలహీన క్షారాలు. క్షారాల pH విలువ 7 నుంచి 14 వరకు ఉంటుంది. ఇవి ఎరుపు లిట్మస్‌ను నీలి రంగుకు మారుస్తాయి. క్షారంలో మిథైల్ ఆరెంజ్ సూచిక పసుపు రంగును, ఫినాఫ్తలీన్ పింక్ రంగును కలిగి ఉంటాయి. ఈ ధర్మం ఆధారంగానే అవినీతి నిరోధక శాఖ వారు లంచం తీసుకున్న వారిని ‘రెడ్ హాండెడ్’గా పట్టుకుంటారు. ఏసీబీ అధికారులు మొదట కరెన్సీ నోట్లకు ఫినాఫ్తలీన్ పొడి పూసి లంచం తీసుకునే వారికి ఇప్పిస్తారు. వారి చేతులకు ఫినాఫ్తలీన్ పొడి అంటుకుంటుంది. ఆ చేతులను వెంటనే క్షార ధర్మం గల ద్రావణంలో ముంచటం వల్ల చేతులు పింక్ రంగులోకి మారతాయి.
లవణాలు: సాధారణంగా ఆమ్లం, క్షారం కలిస్తే లవణం, నీరు ఏర్పడతాయి. సోడియం క్లోరైడ్ (టేబుల్ సాల్ట్), ఎప్సమ్ సాల్ట్ట్, స్మెల్లింగ్ సాల్ట్ (అమోనియం క్లోరైడ్) వంటివన్నీ లవణాలే. తినే సొడా, మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా, అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ వంటి బలహీన క్షార ధర్మం ఉన్న పదార్థాలు ఆమ్ల విరోధులుగా పనిచేస్తాయి. సబ్బు ఏర్పడటం అనేది ఒక తటస్థీకరణ చర్య. దీన్ని ‘సపోనిఫికేషన్’ అంటారు. సాధారణ ఆమ్లాలు కాకుండా ఎక్కువ అణుభారం గల ఫాటీ ఆమ్లాల (స్టీరిక్ ఆమ్లం, పామిటికామ్లం మొదలైనవి) సోడియం లేదా పొటాషియం లవణాలే సబ్బులు. నూనెలను, కొవ్వులను కాస్టిక్ సోడా లేదా కాస్టిక్ పొటాష్‌లతో మరగపడితే సబ్బులు ఏర్పడతాయి.
నిల్వకారులు: ఊరగాయల్లో వాడే ఉప్పు అవి ఎక్కువ కాలం నిల్వ ఉండేలా చేస్తుంది. ఫంగస్ అభివృద్ధి చెందకుండా చూస్తుంది. లవణత్వం ఎక్కువయ్యే కొద్దీ సూక్ష్మజీవులు ‘ద్రవాభిసరణం’ ప్రక్రియ ద్వారా నశిస్తాయి. సోడియం బెంజోయేట్ కూడా ఆహార నిల్వకారిణిగా పనిచేస్తుంది. దీన్ని బేకరీ పదార్థాల్లో వాడతారు. వెనిగర్ అనేది విలీన (3-6%) ఎసిటికామ్ల ద్రావణం. దీన్ని ఊరగాయల్లో, బేకరీ పదార్థాల్లో వాడతారు. ఎరువులతో పాటు అనేక రసాయనాల తయారీలో రసాయనాల రాజుగా పిలిచే సల్య్ఫూరికామ్లాన్ని ఉపయోగిస్తారు. బ్యాటరీల్లో కూడా ఈ ఆమ్లాన్ని ‘నిల్వ ఆమ్లం’గా వాడతారు. పెయింట్లు, పేలుడు పదార్థాలు, నైట్రో సెల్యులోజ్ (రేయాన్) తయారీలో నత్రికామ్లాన్ని ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు. టార్టారికామ్ల ఉత్పన్నాలను బేకింగ్ పరిశ్రమలో, శీతల పానీయాల్లో ఫ్లేవర్‌గా, మిర్రర్‌ల కళాయి పూతలో, టెక్స్‌టైల్, ప్రింటింగ్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. భుక్తాయాసంతో బాధపడేవారు కూల్‌డ్రింక్ తాగితే, వెంటనే కొంత CO2 బయటకు వచ్చి ఉపశమనంగా అనిపించినా, ఇంకా ఆమ్లత్వం పెరిగి తర్వాత ఇబ్బంది అధికమవుతుంది. అందువల్ల కూల్‌డ్రింక్ తాగడం మంచిది కాదు. తాంబూలంలో కొద్దిగా క్షారధర్మం కలిగిన సున్నపు తేటను ఉపయోగిస్తారు. టాయిలెట్ క్లీనింగ్‌కు ఉపయోగించే యాసిడ్… పరిశ్రమల్లో వినియోగించిన ఆమ్లం. అందులో ప్రధానంగా హైడ్రోక్లోరికామ్లం ఉంటుంది. నీటిలో వేయగానే బుసబుసమని పొంగే లవణాలు సాధారణంగా సిట్రికామ్ల లవణాలై ఉంటాయి. సిరాల తయారీలో, తోళ్ళ పరిశ్రమల్లో టేనికామ్లాన్ని వాడతారు. 3:1 నిష్పత్తిలో హైడ్రోక్లోరికామ్లం, నైట్రికామ్ల మిశ్రమాన్ని ద్రవరాజం (Aqua regia) అంటారు. దీన్ని గోల్డ్, ప్లాటినం వంటి ఉన్నత లోహాలను కరిగించడానికి వాడతారు. సోడియం హైపోక్లోరైట్‌ను బ్లీచింగ్ కారకంగా ఉపయోగిస్తారు. మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ ఆమ్ల విరోధిగానే కాకుండా మంచి విరేచనకారిగా కూడా పనిచేస్తుంది. నేలల ఆమ్లత్వాన్ని తగ్గించడానికి సున్నాన్ని వాడతారు.