கலைக்களஞ்சியம்/அலைகள்

அலைகள் : சக்தியானது ஓரிடத்திலிருந்து இன்னோரிடத்தை இரண்டு வகைகளில் அடையலாம். சக்திகொண்ட பொருள் பெரும்பகுதியாக இடம் மாறிச் சக்தியைப் பரப்பலாம். அல்லது சக்திகொண்ட பொருள் ஊடகத்தில் (Medium) அலைகளை உண்டாக்கி அந்தச் சக்தியைக் கடத்தலாம். சக்தியைக் கடத்தும் ஓர் ஊடகத்தின் வழியே ஓர் அதிர்ச்சியானது நகர்ந்து செல்வது அலை எனப்படுகிறது. இயற்கையில் நிகழும் சக்தி வியாபகத்திற்கு அலைகள் முக்கியமானவை. நீர்ப்பரப்பின் நடுவில் ஒரு கல்லைப் போட்டால் அலைகள் எழுந்து நாற்புறமும் பரவுவதை நாம் சாதாரணமாகக் காண்கிறோம். கல் விழுந்து நீர்ப் பரப்பை அடையும் பகுதியிலுள்ள துகள்கள் (Particles) மேலுங்கீழுமாக இயங்குகின்றன. இவை அடுத் துள்ள நீர்த்துகள்களையும் இயக்குகின்றன. இவ்வாறே ஓரிடத்தில் தோன்றும் அதிர்ச்சி நாற்புறமும் பரவுகிறது. இவ்வகை இயக்கத்தில் அதிர்ச்சி மட்டும் நகருகிறதே தவிர நீர்த்துகள்கள் இருந்த இடத்திலேயே மேலுங்கீழும் அதிர்ந்து நிற்கின்றன.

அலை வகைகள் : அலை இயக்கத்தில் ஈடுபடும் துகள்கள் இயங்கும் வகையை ஒட்டி, அலைகள் பலவகையாகப் பாகுபாடு செய்யப்படுகின்றன. அவற்றுள் இருவகைகள் முக்கியமானவை. அவை நெட்டலைகள் (Longi tudinal waves), குறுக்கலைகள் (Transverse waves) எனப்படும். குறுக்கலைகளில், ஊடகத்தின் துகள்கள் அலை இயக்கம் செல்லும் திசைக்கு நேர்குத்தான திசையில் இயங்கும். நீர்ப்பரப்பில் பரவும் அலைகள் இவ்வகையானவை. கயிற்றின் ஒரு முனையை ஓரிடத்தில் கட்டி, மறு முனையைப் பிடித்துக்கொண்டு அசைத்தால் தோன்றும் அலைகளும் இத்தகையவை. இத்தகைய இயக்கம் திண்மங்களிலும் திரவங்களிலும் மட்டும் நடைபெறுமே தவிர வாயுக்களில் நிகழாது. ஏனெனில் வாயுக்களிலுள்ள மூலக்கூறுகள் ஒன்றற்கொன்று தொலைவில் இருப்பதால் வாயுக்களில் ஒரு வாயுத் துகளின் குறுக்கதிர்வினால் அடுத்துள்ள துகள்களும் அதிர்ந்து குறுக்கலைகளைத் தோற்றுவிப்பது மிகவும் கடினம்.

இரண்டாம் வகை அலைகளான நெட்டலைகளில் துகள்களின் அதிர்வு அலை இயக்கத்தின் திசைக்கு இணை யாக இருக்கும். இவ்வகை அலைகளினால் ஒலியானது காற்றில் பரவுகிறது. காற்றில் ஒலியலைகள் பரவும் வகையைக் கொண்டு நெட்டலைகளின் தன்மையை அறியலாம். படத்தில் தோ என்னுமிடத்தில் ஒலி தோன்றியவுடன் அதையடுத்துள்ள துகள்கள் அதிர்ந்து வலப்புறமாக நகர்கின்றன.இதனால் சிறிது நேரத்தில்

அலைகள்

ஆ என்னுமிடத்தில் அவை ஒன்றாகத்திரண்டு அழுத்தத்தை மிகுவிக்கின்றன. இன்னும் சிறிது நேரத்திற்குள் இந்த அழுந்து நிலை முன்னேறிவிடுகிது. இப்போது ஆ என்னுமிடத்தில் துகள்களின் அடர்த்தி குறைந்து, அங்கு அழுத்தம் குறைவான ஒரு நிலை தோன்றுகிறது. இவ்வகையில் அழுத்தம் குறைவான நிலையும், அழுந்து நிலையும் மாறிமாறி அலைவடிவமாக வருகின்றன. இதனால் அதிர்ச்சி முன்னேறுகிறது. இது காரணமாக நெட்டலைகளை அழுத்த அலைகள் என்றும் சொல்வதுண்டு. மீள்சக்தியுள்ள எல்லா ஊடகங்களி லும் நெட்டலைகள் தோன்றக்கூடும்.

அலை இயல்புகள் : ஓர் ஊடகத்தில் நிகழும் அலையியக்கத்தின் வேகம் அலையின் வகையையும், ஊடகத்தின் தன்மையையும், சில சமயங்களில் அலையின் அதிர்வெண்ணையும் பொறுத்திருக்கும். அலையின் அதிர்வெண் என்பது ஓரிடத்தை ஒரு விநாடியில் கடக்கும் அலைகளின் எண்ணிக்கை. உதாரணமாக, ஒரு கயிற்றின் வழியே செல்லும் குறுக்கலையின் வேகம் (v) கயிற்றின் இழுவிசையையும் (T) அதன் வெட்டுப் பரப்பையும் (a) அடர்த்தியையும் (P) பொறுத்திருக்கும். இவற்றினிடையேயுள்ள தொடர்பு Ỿ CVT ஓர் ஊடகத்தில் ap பரவும் நெட்டலையின் வேகம் அந்த ஊடகத்தின் மீள் சக்தி எண்ணையும் (P) அடர்த்தியையும் (P) பொறுத் திருக்கும். இவற்றினிடையேயுள்ள தொடர்பு v............ ‌?

அலையியக்கத்தில் ஈடுபடும் துகள்கள் அனைத்தும் தமது சமநிலைத் தானங்களை யொட்டி அதிரும். ஆனால் அவற்றின் அதிர்வுநிலை வெவ்வேறாக இருக்கலாம். ஒரே அதிர்வு நிலையிலுள்ள இரு துகள்கள் ஒரே கலையில்

அலை யியக்கம்

(Phase) இருப்பதாகக் கொள்ளப்படும். உடனுள்ள படத்தில் அ, இ என்ற இரு துகள்களும் இக்கணத்தில் நிலை, வேகம், இயங்கும்

திசை ஆகிய மூன்றிலும் ஒருமைப் பட்டிருப்பதால் இவ்விரு துகள்களும் ஒரே கலையில் உள்ளன எனப்படும். 'ஓர் அலையில் ஒரே கலையில் அடுத்தடுத்துள்ள இரு துகள்களின் இடையே உள்ள தொலைவு அலை நீளம் எனப்படும். ஓரிடத்தை ஒரு விநாடியில் கடக்கும் அலைகளின் எண்ணிக்கையை அதன் அதிர்வெண் 'என் கிறோம். இதை N எனக்குறிப்போம். இந்த அலைகளில் ஒவ்வொன்றும் A நீளம் கொண்டவை. ஆகையால் ஒரு விநாடியில் அலை இயக்கம் பரவும் தொலைவு N____. இதுதான் அலையின் வேகம். இது 1 எனில், 1=N_. அலையின் வீச்சு என்பது துகள்கள் அதிரும்போது செல்லும் உச்சத் தொலைவு. இது படத்தில் வீ எனக் குறிக்கப்பட்டுள்ளது. அலை இயக்கத்திற்குச் செங்குத் தாக உள்ள அலகுப் பரப்பில் ஒரு விநாடியில் கடத்தப் படும் சக்தியின் அளவு அலைவீச்சின் வர்க்கத்திற்கு நேர் பொருத்தமாக இருக்கும்.

அலையியல் விளைவுகள் : அலைகளுக்கே சிறப்பான சில பௌதிக விளைவுகள் உண்டு. அவை இணைதல் (Interference), விளிம்பு மாற்றம் (Diffraction), துருவகரணம் (Polarisation) எனப்படும்.

ஒரே ஊடகத்தில் இரு இடங்களில் அதிர்ச்சி விளைந்தால் அவ்விரு இடங்களிலிருந்தும் இரு அலைகள் தோன்றி ஊடகத்தில் விளையும் தனி இயக்கங்களின் தொகு பயனாக இருக்கும். இவ்வாறு நேர்ந்தால் இவ்வலைகள் இரண்டும் இணைகின்றன என்றும், இவ்விளைவு இணைதல் என்றும் கூறப்படும். குறிப்பிட்டதொரு துகளின் இயக்கத்தை அவ்விடத்தை அடையும் இரு அலைகளின் கலைகள் முடிவு செய்கின்றன. துகளை அடையும்போது அந்த இரு அலைகளும் ஒரே கலையில் இருந்தால் துகளின் வீச்சு, தனியலைகளின் வீச்சின் தொகையாகும். இப்போது நிகழும் விளைவு ஆக்க இணைதல் எனப்படும். அலைகளின் கலை எதிராக இருந்தால் துகளின் வீச்சு தனியலைகளின் வீச்சின் வேறுபாடாகும். இப்போது நிகழும் விளைவு அழிவு இணைதல் எனப்படும். ஒளியலைகளில் இவ் விளைவு முக்கியமானது. பார்க்க : ஒளியலைக் கொள்கை. ஒருபடித்தான ஊடகத்தில் அலைகள் நேர்கோட்டில் பரவும். அவ்வாறு பரவும் அலையின் பாதையில் ஒரு தடையை வைத்தால், அலையானது அத்தடையைச் சுற்றி வளைந்து பின்பக்கத்திலும் ஒருவாறாகப் பரவும். இவ்விளைவு விளிம்பு மாற்றம் (Diffraction) எனப்படுகிறது. படத்தில் தோ என்னும் தோற்றுவாயிலிருந்து

விளிம்பு மாற்றம்

விரியும் அலையானது த என்னும் தடையை அடையும்போது அதன் விளிம்பிற் குக் கீழே உள்ள பகுதியின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலிருந்தும் சிற்றலைகள் தோன்றிப் பரவுகின்றன. இவ்வாறு பரவும் சிற்றலைகளின் இடையே இணைதல் நிகழ்கிறது. இதன் விளைவாகத்தடைக்குக் கீழேயும் சிறிது தொலைவுவரை அலையின் விளைவு தெரியும். ஆகையால் தடையினால் அலையே சிறிது வளைந்து வருகிறது எனலாம். இவ்வளைவு நீள அலைகளில் அதிகமாகவும், சிற்றலைகளில் குறைவாகவும் இருக்கும். ஒளியலைகளில் நிகழும் விளிம்புமாற்றம் ஒளியலைக் கொள்கை என்ற கட்டுரையில் விவரிக்கப்படுகிறது.

அலைகளில் நிகழும் மூன்றாம் விளைவான துருவகரணம் குறுக்கலைகளில் மட்டுமே தோன்ற முடியும். கயிற்றின் ஒரு முனையைக் கட்டி மறு முனையை அசைத்தால், அதில் குறுக்கலைகள் தோன்றுகின்றன. இப்போது கயிற்றை மேலும் கீழுமாகவோ, இடமும் வலமுமாகவோ, சாய்வாகவோ பல திசைகளில் அசைத்து, அத்திசைகளுக்கேற்ற அலைகளைத் தோற்றுவிக்கலாம். ஆனால் செங்குத்தான குறுகிய சந்து ஒன்றின் வழியே கயிற்றைச் செலுத்திப் பிடித்துக் கொண்டால், முன்போலக் கயிற்றில் எல்லாத் தளங்களிலும் அலைகளைத் தோற்றுவிக்க முடியாது. கயிற்றைச் சந்திற்கு இணையாக மேலுங்கீழுமாக அசைத்தால் மட்டும் அலைகள் தோன்றி முன்னேறும். இப்போது இந்த அலைகள் செங்குத்துத்தளத்தில் துருவகரித்துள்ளன எனக் கூறப்படும். இவ்விளைவு துருவகரணம் எனப்படும். குறிப்பிட்டதொரு தளத்தில் மட்டும் தோன்றக் கூடிய இந்த அலைகள் தளத்தில் துருவகரித்த அலைகள் எனப்படும். இதைப் போலவே வட்டமாகத் துருவகரிக்கும் அலைகளும், நீள்வட்டமாகத் துருவகரிக்கும் அலைகளும் உண்டு. பார்க்க : அலையியற் கொள்கை.