கலைக்களஞ்சியம்/அலகியல்

அலகியல் (Metrology) : அலகுகள், அளவைகள் முதலியவை பற்றிய விஞ்ஞானத் துறை அலகியல் எனப்படும். தற்காலத்து விஞ்ஞான ஆராய்ச்சியின் பெருவெற்றிக்கு அதற்கு அடிப்படையாக உள்ள அளவுகளே காரணம் எனலாம்.

அடிப்படை ராசிகள் : நிறை, நீளம், காலம் ஆகிய மூன்றும் அலகியலில் அடிப்படையான ராசிகளாகும். பருமன், அடர்த்தி, வேகம் போன்ற மற்றெல்லா ராசிகளும் இவற்றிலிருந்து பெறப்பட்டவை. ஆனால் காலம் என்ற ராசியின் அளவு வானவியலை யொட்டியதாகையால் முக்கியமாக மற்ற இரு ராசிகளின் அளவு மட்டும் அலகியலில் அடங்கும்.

அளவு முறைகள் : தக்க அலகினைக் கொண்டே எந்த ராசியையும் அளக்கவேண்டி யிருப்பதால், அளவு அதன் அலகினைச் சார்ந்தே யிருக்கவேண்டும்; தனித் திருக்க முடியாது. அதிகமாக உலகத்தில் வழங்கும் அளவு முறைகள் இரண்டு. அவற்றுள் முதலாவது பிரிட்டிஷ் அல்லது அடி-ராத்தல்-செகண்டு முறை என்றும், இரண்டாவது மெட்ரிக் முறை அல்லது சென்டிமீட்டர்-கிராம்-செகண்டு முறை என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. காமன்வெல்த் நாடுகளிலும், அமெரிக்காவிலும் பிரிட்டிஷ் முறை வழங்குகிறது. மற்ற நாடுகளில் எல்லாம் மெட்ரிக் முறையே அதிகமாக வழக்கத்தில் உள்ளது.

திட்டக் கஜம்

பிரிட்டிஷ் முறையின் நீள அலகு இம்பீரியல் திட்டக் கஜம் என்பது. தற்போது வழங்கும் திட்ட அலகு, 62° பா. வெப்ப நிலையில் வைக்கப்பட்டிருக்கும் ஒரு வெண்கலச் சட்டத்தின் இரு கோடிகளில் பதித்துள்ள தங்க முளைகளின்மேல் வரைந்திருக்கும் இரு கோடுகளுக்கிடையே உள்ள தொலைவு என்று கொள்ளப் பட்டிருக்கின்றது. இந்தத் திட்ட அலகை இங்கிலாந்தின் வாணிட போர்டின் திட்ட இலாகாவில் அதிஜாக்கிரதையாக வைத்திருக்கிறார்கள்.

மெட்ரிக் முறையின் நீள அலகான மீட்டர் பிரெஞ்சுப் புரட்சியின்போது வரையறுக்கப்பட்டது. பாரிஸ் நகரத்தின் வழியே செல்லும் தீர்க்க ரேகையின் வழியே துருவத்திற்கும் பூமத்தியரேகைக்கும் இடையிலுள்ள தொலைவில் கோடியில் ஒரு பங்கு என இது முதலில் வரையறுக்கப்பட்டது. அக்காலத்தில் திருத்தமெனக் கொண்ட புவியளவை ஒட்டி, இந்தத் தொலைவைக் கணக்கிட்டு, ஒரு பிளாட்டினச் சட்டம் அமைத்து, அச்சட்டம் (0° வெப்பநிலையில் உள்ளபொழுது அதன்

ட்ரஸ்கா வெட்டு சட்டம்

இரு முனைகளின் இடை யே உள்ள தொலைவு ஒரு மீட்டர் என்று வரையறுக்கப்பட்டது. ஆயினும், பின்னால் மிகவும் கவனமாகச் செய்யப்பட்ட புவியளவுகளினால் இந்தச் சட்டத்தின் நீளத்திற்கும் தீர்க்கரேகையின் பாதத்தில் கோடியில் ஒரு பங்கிற்கும், மிகச் சிறிய வேறுபாடு இருப்பது புலப்பட்டது. இருந்தபோதிலும் அச்சட்டத்தையே நீளத்திட்டமாக முடிவு செய்தனர். 19ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் மெட்ரிக் முறை சர்வதேச விஞ்ஞான அளவு முறையாக வழக்கத்திற்கு வந்தது. அப்போது ஏற்பட்ட சர்வதேச ஒப்பந்தத்தின் விளைவாகப் பாரிஸ் நகரத்திற்கு அருகே சர்வதேச அளவுகள், நிறைகள் ஸ்தாபனமொன்று (International Bureau of Weights and Measures) நிறுவப்பட்டது. இக் கழகத்தின் வேலையை மேற்பார்க்க ஆறாண்டுகளுக்கு ஒரு முறை ஒரு சர்வதேச மாநாடு கூடுகிறது. இந்த ஸ்தாபனம் நிறுவப்பட்டபின் தான் சர்வதேச மீட்டர் வரையறுக்கப்பட்டது. படத்தில் காட்டியது போன்ற குறுக்குவெட்டு (ட்ரஸ்கா வெட்டு) வடிவுள்ள பிளாட்டினம்-இரிடியம் சட்டம் ஒன்று செய்து, சட்டம் 0° வெப்பநிலையில் உள்ளபோது ஒவ்வொரு முனையிலும் வரைந்த மூன்று கோடுகளில் நடுக் கோடுகளின் இடையிலுள்ள தொலைவு சர்வதேச மீட்டர் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

இரு முறைகளுக்குள்ள தொடர்பு சாதாரணமாகப் பத்தாண்டுகளுக் கொருமுறை கஜத்திற்கும் மீட்டருக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பு அளவிடப்படுகிறது. இந்த அலகுகளை வரையறுக்கும் சட்டங்கள் காலப் போக்கில் தாமாகவே சிறிது மாறுவதால் அவைகளின் தொடர்பும் மாறும். தற்போது இவற்றினிடையே உள்ள தொடர்பு 1 மீட்டர் = 39.370147 அங்குலங்கள் என்று இங்கிலாந்தில் தேசிய பௌதிக ஆராய்ச்சி நிலையத்தில் அளவிடப்பட்டிருக்கின்றது.

அமெரிக்கக் கஜம் என்பது ஆங்கிலக் கஜத்திற்குச் சிறிது வேறானது. பிரிட்டிஷ் அங்குலத்தைவிட அமெரிக்க அங்குலம் இலட்சத்தில் 37 பங்கு சிறியது. அண்மையில் நடைபெற்ற விவாதங்களின் விளைவாக இந்த வேறுபாடு நீங்க வேண்டுமென்றும், 25^.4 மில்லிமீட்டர் நீளத்தை ஓர் அங்குலம் என யாவரும் கொள்ள வேண்டும் என்றும் முடிவாகியுள்ளது.

நீளத்திட்டங்களை ஒப்பிடல் : நீளத்திட்டங்களை ஒப்பிடுகையில் சட்டங்களை வளையாமல் இருக்குமாறு அவற்றை உருளைகள் தாங்கி நிற்கச் செய்ய வேண்டும். முன்னர் எட்டு உருளைகளின்மேல் சட்டத்தை வைத்து வளையாமலிருக்கச் செய்தார்கள். ஆனால் சட்டத்தின் நீளத்தில் 0^.577 பங்கு உள்ள தொலைவில் இரு உருளைகளை அமைத்து, அவற்றின்மேல் சட்டத்தைச் சமச் சீராக வைத்தாலே போதுமானது என்பது பின்னர் அறியப்பட்டது. இவ்விரண்டு உருளைகள் வைக்க வேண்டிய இடங்களுக்கு எயரி தானங்கள் என்று பெயர்.

வரைத்திட்டங்கள் : வரைகளின் இடையே உள்ள தொலைவைத் திட்டமாகக்கொண்ட வெவ்வேறு நீளத் திட்டங்களை ஒப்பிடப் படத்தில் காட்டியுள்ள ஒப்புமானி (Compa1ator) பயனாகிறது.

ஒப்புமானி

ஓர் உறுதியான அடித்தளத்தின் மேலுள்ள இரு தண்டவாளங்களின் மேல் இரட்டைச் சுவர்கள் கொண்ட தொட்டி யொன்று அமைக்கப்படுகிறது. ஒப்பிடவேண்டிய சட்டங்கள் இரண்டையும் அவைகள் வளையாதவாறு தனி உருளைகளின் மேல் இணையாகத் தொட்டிக்குள் அமைப்பார்கள். தொட்டியின் நீளத்திற்கு இணையாக நகரும் மைக்ராஸ்கோப்புகள் இரண்டு இருக்கும். இந்த அமைப்பில் ஓர் உறுப்பு நகர்வதால் மற்ற உறுப்புக்கள் பாதிக்கப்படாாமலிருக்க அவற்றைத் தனித்தனி அஸ்திவாரங்களின்மேல் அமைப்பதும் உண்டு.

தொட்டியை அதன் நீளத்திற்குக் குறுக்கே உள்ள தண்டவாளங்களின் மேல் நகர்த்தித் தொட்டிக்குள் இருக்கும் சட்டங்களை ஒவ்வொன்றாக மைக்ராஸ்கோப்புகளின் கீழ் வருமாறு செய்யலாம். தொட்டியின் உட்புறத்திலும் வெளிப்புறத்திலும் நீரை நிரப்பி மாறாத வெப்பநிலையில் வைக்கலாம்.

தொட்டியை நகர்த்தி, ஒரு சட்டம் மைக்ராஸ்கோப்புகளின்கீழ் வருமாறு செய்து, மைக்ராஸ்கோப் புகளின் தொலைவைச் சரிப்படுத்தி, 0 அங்குலவரையும் 30 அங்குலவரையும் அந்தந்த மைக்ராஸ்கோப்புகளில் இணைந்துள்ளவாறு செய்யப்படுகின்றன. பிறகு தொட்டியை நகர்த்தி, இரண்டாவதுசட்டம் மைக்ராஸ்கோப்பு களின்கீழ் வருமாறு செய்து, அதன் வரைகள் மைக்ராஸ் கோப்புகளில் இணைய, மைக்ராஸ்கோப்புகளை எவ்வளவு தூரம் நகர்த்தவேண்டும் என்று கண்டு, அளவீடுகள் செய்யப்படுகின்றன. சட்டங்களைத் திருப்பி வைத்து, இன்னும் சில அளவீடுகள் செய்து, பிறகு சட்டங்களை மாற்றிவைத்து முன்போல் 4 அளவீடுகள் செய்யப்படுகின்றன. இந்த எட்டு அளவீடுகளின் சராசரியிலிருந்து சட்டங்களின் நீளங்களின் வேறுபாடு கணக்கிடப்படும்.

முனைத்திட்டங்கள் : சட்டத்தின் முனைகளின் தொலைவைத் திட்டமாகக்கொண்ட நீளத்திட்டத்தை ஒப்பிட அது இரு பிடிகளினிடையே வைக்கப்படுகிறது. இவற்றுள் ஒரு பிடி நிலையாகப் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். அல்லது ஒரு மைக்ரோமீட்டருடன் பொருத்தப்பட்டு நகருமாறு அமைந்திருக்கும். இரண்டாவது பிடியைச் சிறிது தூரம் நடத்தலாம். இந்த இயக்கத்தை ஒரு முள்ளின் உதவியால் அளவிடலாம். ஒப்பிட வேண்டிய திட்டச் சட்டத்தை இப்பிடிகளினிடையே பொருத்தி அளவீடுகள் செய்யப்படுகின்றன.

திட்டச் சட்டங்களின் முனைகள் நன்றாக மெருகிடப்பட்டிருந்தால், அரை-வெள்ளிப்பூச்சுப் பூசப் பெற்ற சமதளமான கண்ணாடிப் பரப்புக்களினிடையே அத்திட்டச் சட்டங்களை வைத்து, ஒளியை அவற்றின்மேல் படுமாறுசெய்து, இணைதல் விளைவால் தோன்றும் வளையங்களை அளந்து திருத்தமான அளவீடுகளைச் செய்யலாம்.

வரைத்திட்டங்களையும் முனைத்திட்டங்களையும் ஒப்பிடல் : வரைகளின் தொலைவைத் திட்டமாகக் கொண்ட சட்டத்தையும், முனைகளின் தொலைவைத் திட்டமாகக் கொண்ட சட்டத்தையும் ஒப்பிடவும் நேரலாம். அப்பொழுது வரைச்சட்டத்தைவிட நீளம் குறைவான நீளமுடைய முனைச்சட்டம் ஒன்றை உபயோகப் படுத்துகிறார்கள். இந்தச் சட்டத்துடன் இரண்டு முனைகளிலும் இரண்டு கட்டைகள் இணைக்கப்படுகின்றன. சட்டத்தின் முனையும் கட்டையின் முனையும் சீரான சமதளங்களாக இருந்தால் அவ்விரண்டிலும் சிறிதளவு திரவத்தைத் தடவி, ஒன்றை ஒன்று தொடவைத்துச் சிறிது சுருக்கித் தள்ளி அழுத்தினால், அவ்விரண்டும் ஒன்றுடன் ஒன்று மிகவும் பலமாக ஒட்டிக் கொள்ளும். இப்படி இணைக்கப்படும் ஒவ்வொரு

திட்டங்களை ஒப்பிடல்

கட்டையின் நீளமும், எடுத்துக் கொண்ட முனைச்சட்டத்தின் நீளமும் சேர்ந்தால் திட்டச் சட்டத்தின் நீளத்திற்கு ஏறக்குறையச் சரியாக இருக்கும். இந்தக் கட்டைகள் ஒவ்வொன்றிலும் நடுவில் ஒரு கோடு வரைந்திருக்கும். இரு முனைகளிலும் இரு கட்டைகளை இணைத்து, அக்கட்டைகளில் உள்ள கோடுகளை உபயோகித்தால், முனைச்சட்டத்தை வரைத்திட்டமாக மாற்றலாம். அப்படியில்லாமல் ஒரு முனையில் ஒரு கட்டையை மட்டும் இணைத்தால் அதை முனைத்திட்டமாக மாற்றலாம். வரைத்திட்டமாக மாற்றி ஒப்பிடவேண்டிய வரைத் திட்டத்தினுடன் ஒப்பிட்டும், பிறகு முனைத்திட்டமாக மாற்றி ஒப்பிடவேண்டிய முனைத்திட்டத்தினுடன் ஒப்பிட்டும் பார்த்தால், அவ்விரண்டு நீளங்களின் வேறுபாட்டைத் திட்டமாகக் கணக்கிடலாம்.

வருங்கால நீளத்திட்டம் : காலப்போக்கில் மாறாமலும், வேறு வகைகளில் சேதமடையாமலும் உள்ள இயற்கையான ஒரு நீளத்திட்டத்தின் தேவையை நெடு நாட்களாகவே உணர்ந்திருக்கிறார்கள். 1827ஆம் ஆண்டிலேயே பாபினே (Babinet) என்னும் பிரெஞ்சு அறிஞர் ஒளியின் அலை நீளத்தை மாறாத நீளத்திட்டமாகக் கொள்ளலாம் என்ற கருத்தை வெளியிட்டார். 1893ஆம் ஆண்டில் மிக்கல்சன் என்னும் அறிஞர் கடமியம் என்னும் தனிமம் வெளியிடும் சிவப்பொளியின் அலை நீளத்தைக் கொண்டு மீட்டரின் நீளத்தை அளவிட்டார். அதிலிருந்து இதையே நீளத்திட்டமாகக் கொள்ளலாம் என்று பலர் கருதி வந்துள்ளனர்.

ஆனால் தனிமங்களில் பெரும்பான்மையானவை பல ஐசோடோப்புகளின் (த. க.) கலவைகள். ஆகையால் இவை சுத்தமான ஒரு-நிற ஒளியைத் தருவதில்லை. ஒளியின் அலை நீளத்தைத் திட்டமாகக்கொள்வதில் உள்ள சங்கடம் இதுதான். ஆனால் அண்மையில் நடைபெற்ற அணுக்கரு ஆராய்ச்சிகளின் விளைவாய், இப்போது பல தனிமங்களின் ஐசோடோப்புகளைத் தனியே பிரிக்க முடிகிறது. 198 அணு நிறையுள்ள பாதரச ஐசோ டோப்பு ஒன்றை இவ்வகையில் தங்கத்திலிருந்து தயாரிக்கிறார்கள். இது மிகத் தூய ஒரு-நிற ஒளியைத் தரவல்லது. அமெரிக்காவிலுள்ள தேசியத் திட்ட பீரோ (National Bureau of Standards) இங்கிலாந்திலும், இந்தியாவிலுமுள்ள தேசிய பௌதிக ஆராய்ச்சி நிலையங்களுக்கு இந்த ஐசோடோப்பைக் கொண்ட பாதரச விளக்குகளை அன்பளிப்பாக அளித்துள்ளது. இவற்றைக்கொண்டு ஆராய்ச்சி நடத்தி இயற்கையான நீளத் திட்டம் ஒன்றை வகுக்க வழி காணலாம்.

நிறைத்திட்டம்: ஒரு வஸ்துவின் நிறை என்பது அதிலுள்ள பொருளின் அளவு. இதை நாம் நேரடியாக அளவிட முடிவதில்லை. ஆகையால் இதை எடையுடன் ஒப்பிட்டே அளவிடவேண்டும். எடை என்பது புவிக் கவர்ச்சியினால் பொருளின்மேல் தொழிற்படும் விசை. இது பொருளின் நிறை, புவிக் கவர்ச்சியினால் விளையும் வேக வளர்ச்சி ஆகிய இரண்டின் பெருக்குத் தொகை.

பிரிட்டிஷ் நிறையலகு ராத்தல் என்பது. இது 1^.15 அங்குல விட்டமும், 1^.35 அங்குல உயரமுமுள்ள பிளாட்டின உருளையொன்றின் நிறை. மெட்ரிக் முறையில் நிறையலகு சர்வதேச கிலோகிராம் என்பது. இது பிளாடின - இரிடியத்தால் 4 செ. மீ. நீளமும், சுமார் 4 செ. மீ. உயரமுமுள்ளதாகச் செய்யப்பட்டதோர் உருளையின் நிறை. 4° வெப்ப நிலையிலுள்ள 1 கன டெசி மீட்டர் நீரின் நிறை என இது ஆதியில் வரையறுக்கப்பட்டது. மெட்ரிக் முறையின் பருமன் அலகும், இதை யொட்டி 4° வெப்ப நிலையிலுள்ள 1 கிலோகிராம் நீரின் பருமன் என வரையறுக்கப்பட்டது. ஆனால் பின்னர்ச் செய்யப்பட்ட திருத்தமான அளவுகளால் ஒரு கிலோ கிராம் நீரின் பருமன் 1^.000028 கன டெசிமீட்டர் என அறியப்பட்டது.

ராத்தலுக்கும் கிலோகிராமுக்கும் உள்ள தொடர்பு, 1 கிலோகிராம்=2^.2046223 ராத்தல் எனச் சட்டப்படி வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. 1 ராத்தல் =0^.45359237 கிலோகிராம்.

நிறைத் திட்டத்திற்கேற்ற பொருள்கள் : கதிரியக்கம் (த. க.) என்ற விளைவினால் பொருளின் நிறை காலப்போக்கில் மாறுகிறது. இந்த மாறுதல் மிகக் குறைவாயுள்ள பிளாட்டினத்தையும், பிளாட்டின -இரிடியத்தையும் நிறைத் திட்டத்திற்குத் தேர்ந்தெடுத்திருக்கிறார்கள். ஆனால் இவை மிக விலையுயர்ந்த பொருள்களாகையால் இவற்றைச் சாதாரணமாகப் பயன்படுத்த முடியாது. மேலும் இவை கனமான பொருள்கள். இதனால் இவை சிறிது தேய்ந்தாலும் நிறை அதிகமாக மாறிவிடும். பித்தளை எடைகளுக்கு அரக்குச் சாயம் பூசியும், தங்கமுலாம் பூசியும் சாதாரணமாகப் பயன்படுத்துகிறார்கள். ஆனால் பித்தளை எடைகளின் நிறை காலப்போக்கில் மாறுகிறது. அரக்குச் சாயம் பூசிய எடைகள் ஈரநிலை மாறுதல்களால் பாதிக்கப்படுகின்றன.

நிறையை ஒப்பிடல் : திருத்தமான தராசுகள் கொண்டு எடையை ஒப்பிடுவதாலேயே நிறையை ஒப்பிடவேண்டும்.

தற்காலத்தில் வழங்கும் திருத்தமான தராசுகள் மிகச் சிக்கலான அமைப்புள்ளவை. தராசு உள்ள அறையின் வெப்ப நிலை மாறிவிடாமல் கட்டுப்படுத்துவது அவசியம். தராசிலிருந்து எட்ட நின்றுகொண்டோ , அல்லது அந்த அறைக்கு வெளியிலிருந்துகொண்டோதான் அளவீடுகளைச் செய்ய வேண்டும். இல்லாவிட்டால் நிறுப்பவரின் கவர்ச்சியினால், அளவிடும் நிறை சிறிது பாதிக்கப்படும்.

நிறைகளைக் காற்றில் ஒப்பிடும்போது காற்றின் மிதப்பு விளைவிற்கேற்ற திருத்தத்தைச் செய்துகொள்ள வேண்டும். பொருளின் நிறை m_⚬ என்றும், அதன் அடர்த்தி P_⚬ என்றும், இப்பொருளை ஈடு செய்யும் எடைகளின் உண்மையான நிறை m என்றும், எடை களின் அடர்த்தி P என்றும், காற்றில் அடர்த்தி ⚬ என்றும் கொண்டால்

என்றாகும்.

இத்திருத்தத்தைத் தவிர்ப்பதற்காகத் தற்காலத்தில் நிறைகளை வெற்றிடத்தில் ஒப்பிடுகிறார்கள்.

இந்திய அலகியல் : புது டெல்லியில் தேசிய பௌதிக ஆராய்ச்சி நிலையம் நிறுவப்பட்டபின் இந்திய நாட்டிலும் அடிப்படையான அலகியல் ஆராய்ச்சி தொடங்கியது. இந்த நிலையத்தின் அலகியற் பிரிவு இதற்குத் தேவையான சிறந்த கருவிகளை அமைத்து வருகிறது. இந்தியாவில் பயனாகும் அளவுகளுக்கும் நிறைகளுக்கும் உரிய திட்டங்களைப் பாதுகாத்து வைப்பதும், அவற்றைத் திருத்தியமைப்பதும், சிறந்த அலகியல் முறைகளை வகுப்பதும் இப்பிரிவின் வேலையாகும். லா. சி. வெ.

நூல்கள் : R. T. Glazebrook, Dictionary of Applied Physics; K. J. Hume, Engineering Metrology.