APPSC Paper I · Science and technology · Physics in everyday life
విక్షేపణం, పరిక్షేపణం: ఇంద్రధనుస్సు, నీలి ఆకాశం, ఎండమావులు
తెల్లని కాంతి పట్టకంలోనూ, వాన చినుకుల్లోనూ రంగులుగా విడిపోతుంది. వాతావరణం పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యాల కంటే చిన్న తరంగదైర్ఘ్యాలను (wavelengths) ఎక్కువగా పరిక్షేపణం చేస్తుంది. నీలి ఆకాశం, ఎర్రని సూర్యాస్తమయం, నక్షత్రాలు మిణుకుమనడం, ఎండమావులు (mirages) అన్నింటికీ ఇదే వివరణ.
- APPSC Paper I
- 6 నిమిషాల చదువు
- ఉచితం
- ఇంగ్లిష్లో చదవండి (English)
ముఖ్య వాస్తవాలు
- విక్షేపణం (dispersion): పట్టకం (prism) ద్వారా తెల్లని కాంతి దాని రంగులుగా విడిపోవడం. దీనిని న్యూటన్ చూపించాడు.
- ఏడు రంగులు, VIBGYOR: ఊదా, నీలిమందు రంగు, నీలం, ఆకుపచ్చ, పసుపు, నారింజ, ఎరుపు.
- పట్టకంలో ఊదా ఎక్కువగా, ఎరుపు తక్కువగా వంగుతాయి. దృశ్య రంగుల్లో ఎరుపుకు తరంగదైర్ఘ్యం అత్యధికం, ఊదాకు అత్యల్పం.
- ఇంద్రధనుస్సు (rainbow): నీటి బిందువుల్లో సూర్యకాంతి విక్షేపణం, వక్రీభవనం (refraction), అంతర పరావర్తనం (internal reflection) వల్ల ఏర్పడుతుంది. సూర్యుడు పరిశీలకుడి వెనుక ఉండాలి.
- పరిక్షేపణం (scattering): కాంతి దారిలోని కణాలు దానిని వేర్వేరు దిశల్లోకి మళ్లిస్తాయి. రేలీ పరిక్షేపణం (Rayleigh scattering) చిన్న తరంగదైర్ఘ్యాలకు ఎక్కువ (1/తరంగదైర్ఘ్యం⁴కు అనులోమానుపాతం), కాబట్టి ఎరుపు కంటే నీలం ఎక్కువగా పరిక్షేపణం చెందుతుంది.
- నీలి ఆకాశం: పరిక్షేపణం చెందిన నీలి కాంతి అన్ని దిశల నుంచి కంటిని చేరుతుంది.
- ఎర్రని సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయం: సూర్యకిరణాలు వాతావరణంలో (atmosphere) ఎక్కువ దూరం ప్రయాణిస్తాయి, కాబట్టి నీలి కాంతి చాలావరకు పరిక్షేపణంతో తొలగిపోయి ఎరుపు కంటిని చేరుతుంది.
- ప్రమాద సంకేతాలు ఎరుపు రంగులో ఉంటాయి, ఎందుకంటే ఎరుపు అతి తక్కువగా పరిక్షేపణం చెంది దూరం నుంచీ కనిపిస్తుంది.
- టిండాల్ ప్రభావం (Tyndall effect): కొల్లాయిడ్ కణాలు (colloidal particles) కాంతిని పరిక్షేపణం చేయడం వల్ల కాంతి పుంజం దారి కనిపిస్తుంది (అడవి చెట్ల గుబురు గుండా సూర్యకాంతి, పొగమంచులో టార్చ్ వెలుగు).
- నక్షత్రాలు మిణుకుమంటాయి, కానీ గ్రహాలు మిణుకుమనవు.
- ఎండమావి: వేడి ఎడారుల్లోనూ, వేసవి రోజుల్లో తారు రోడ్లపైనా కనిపించే దృష్టి భ్రమ.
వివరణ
ఇంద్రధనుస్సు వివరాలు
- ప్రాథమిక ఇంద్రధనుస్సు: బయట ఎరుపు, లోపల ఊదా; సూర్యుడికి ఎదురుగా ఉన్న బిందువును పరిశీలకుడితో కలిపే రేఖ నుంచి సుమారు 42 డిగ్రీల వద్ద కనిపిస్తుంది.
- ద్వితీయ ఇంద్రధనుస్సు: మసకగా ఉంటుంది, రంగుల క్రమం తిరగబడుతుంది, రెండు అంతర పరావర్తనాల వల్ల ఏర్పడుతుంది.
- సూర్యుడు ప్రకాశిస్తుండగా ఎదురు దిశలో వర్షం కురుస్తున్నప్పుడు ఇంద్రధనుస్సు కనిపిస్తుంది, అందుకే జల్లుల తర్వాత తరచుగా కనిపిస్తుంది.
ఆకాశం నీలంగా, మధ్యాహ్నం సూర్యుడు తెల్లగా ఎందుకు కనిపిస్తారు. చిన్న తరంగదైర్ఘ్యాలు పరిక్షేపణం చెందుతాయి, మిగిలిన కాంతి మిశ్రమం మధ్యాహ్నం తెల్లగా కనిపిస్తుంది. చంద్రుడి మీద లేదా అంతరిక్షంలో కాంతిని పరిక్షేపణం చేసే వాతావరణం లేనందున ఆకాశం నల్లగా కనిపిస్తుంది. పెద్ద నీటి బిందువులు అన్ని తరంగదైర్ఘ్యాలను దాదాపు సమానంగా పరిక్షేపణం చేస్తాయి కాబట్టి మేఘాలు తెల్లగా కనిపిస్తాయి.
వాతావరణ వక్రీభవనం
- నక్షత్ర కాంతి సాంద్రత (density) మారుతున్న గాలి పొరల గుండా ప్రయాణిస్తూ వంగుతుంది; నక్షత్రం కనిపించే స్థానం అటూఇటూ మారుతుంది, కాబట్టి అది మిణుకుమంటుంది. గ్రహాలు దగ్గరగా ఉండి విస్తృత జనకాలుగా (extended sources) పనిచేస్తాయి; ఆ మార్పులు ఒకదానినొకటి రద్దు చేసుకుంటాయి.
- సూర్యుడు నిజంగా ఉదయించడానికి సుమారు 2 నిమిషాల ముందే కనిపిస్తాడు, అస్తమించిన తర్వాత సుమారు 2 నిమిషాల పాటు కనిపిస్తూనే ఉంటాడు.
- సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయ సమయాల్లో సూర్య బింబం చదునుగా కనిపిస్తుంది.
ఎండమావి. వేడి రోజున నేలకు ఆనుకుని ఉన్న గాలి పొర ఎక్కువ వేడిగా, తక్కువ సాంద్రతతో ఉంటుంది. ఆకాశం నుంచి వచ్చే కాంతి లంబం నుంచి దూరంగా వంగి, పెద్ద కోణం వద్ద సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం (total internal reflection) చెందుతుంది. దాంతో దూరంగా ఉన్న వస్తువు కింద తలకిందులుగా, నీటి మడుగులా కనిపిస్తుంది. ఇది అధో ఎండమావి (inferior mirage). చల్లని ఉపరితలాలపై (ధ్రువ సముద్రాలు) ఊర్ధ్వ ఎండమావి (superior mirage) ప్రతిబింబాలను పైకి లేపి చూపిస్తుంది.
రంగులు
- కాంతి ప్రాథమిక రంగులు: ఎరుపు, ఆకుపచ్చ, నీలం (సంకలన). ప్రాథమిక వర్ణద్రవ్యాలు (pigments): సియాన్, మెజెంటా, పసుపు (వ్యవకలన).
- ఎర్ర గులాబీ ఎరుపును పరావర్తనం చేసి మిగిలిన రంగులను శోషిస్తుంది కాబట్టి ఎరుపుగా కనిపిస్తుంది.
తరచూ చేసే పొరపాట్లు
- ✗ "ఆకాశం సముద్రాన్ని పరావర్తనం చేయడం వల్ల నీలంగా ఉంటుంది." ✓ సూర్యకాంతి రేలీ పరిక్షేపణం వల్ల నీలంగా ఉంటుంది.
- ✗ "ఎరుపు కాంతి ఎక్కువగా పరిక్షేపణం చెందుతుంది." ✓ నీలం/ఊదా ఎక్కువగా; ఎరుపు అతి తక్కువగా పరిక్షేపణం చెందుతుంది.
- ✗ "నక్షత్రాల కాంతి నిజంగా మారుతుండటం వల్ల అవి మిణుకుమంటాయి." ✓ మిణుకుమనడం వాతావరణ వక్రీభవనం వల్ల.
- ✗ "గ్రహాలు మిణుకుమంటాయి." ✓ మిణుకుమనవు; దగ్గరగా ఉండటం వల్ల అవి విస్తృత జనకాలుగా ప్రవర్తిస్తాయి.
- ✗ "సూర్యుడు పరిశీలకుడి ముందు ఉన్నప్పుడు ఇంద్రధనుస్సు కనిపిస్తుంది." ✓ సూర్యుడు వెనుక ఉండాలి.
- ✗ "రామన్కు 1928లో నోబెల్ బహుమతి వచ్చింది." ✓ ఆవిష్కరణ 1928లో; బహుమతి 1930లో.
త్వరిత పునశ్చరణ
- విక్షేపణం: న్యూటన్ పట్టకం; VIBGYOR; ఊదా ఎక్కువగా వంగుతుంది.
- ఇంద్రధనుస్సు: విక్షేపణం + వక్రీభవనం + అంతర పరావర్తనం.
- నీలి ఆకాశం: రేలీ పరిక్షేపణం; ఎర్రని సూర్యాస్తమయం: ఎక్కువ దూరం ప్రయాణం.
- ప్రమాద సంకేతాలకు ఎరుపు: అతి తక్కువ పరిక్షేపణం.
- టిండాల్ ప్రభావం: కొల్లాయిడ్ కణాల వల్ల పరిక్షేపణం.
- నక్షత్రాలు మిణుకుమంటాయి, గ్రహాలు మిణుకుమనవు.
- సూర్యుడు సుమారు 2 నిమిషాలు ముందే కనిపిస్తాడు; ఎండమావి సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం వల్ల.
- రామన్ ప్రభావం 1928; నోబెల్ 1930; జాతీయ విజ్ఞానశాస్త్ర దినోత్సవం ఫిబ్రవరి 28.
ఇంకా లోతుగా: లోతైన విశ్లేషణ, మెయిన్స్ రాత (APPSC Paper I సాధారణంగా అడిగే స్థాయి కంటే ఎక్కువ)
లోతైన విశ్లేషణ
- రేలీ పరిక్షేపణం తరంగదైర్ఘ్యం కంటే చాలా చిన్న కణాలకు (గాలి అణువులు, molecules) వర్తిస్తుంది. మీ పరిక్షేపణం (Mie scattering) తరంగదైర్ఘ్యంతో పోల్చదగిన పరిమాణం గల కణాలకు (నీటి బిందువులు, ధూళి) వర్తిస్తుంది; ఇవి దాదాపు అన్ని రంగులను పరిక్షేపణం చేసి మేఘాలను తెల్లగా, మబ్బును బూడిద రంగులో చూపుతాయి.
- రామన్ ప్రభావం (Raman effect). ఒక పదార్థం పరిక్షేపణం చేసిన కాంతిలో చిన్న భాగం తరంగదైర్ఘ్యం మారుతుందని, అది అణు కంపనాల గురించి సమాచారం ఇస్తుందని సి.వి. రామన్ 1928లో కనుగొన్నారు. ఆయనకు 1930లో భౌతికశాస్త్ర నోబెల్ బహుమతి లభించింది; సైన్స్ నోబెల్ పొందిన తొలి భారతీయుడు (తొలి ఆసియావాసి కూడా). ఈ ఆవిష్కరణకు గుర్తుగా జాతీయ విజ్ఞానశాస్త్ర దినోత్సవం (ఫిబ్రవరి 28) జరుపుకుంటారు.
- సముద్రం నీలంగా ఎందుకు కనిపిస్తుంది: నీరు ఎరుపును శోషించి నీలాన్ని పరిక్షేపణం చేస్తుంది; ఆకాశపు ప్రతిబింబం కూడా ఆ రంగుకు తోడవుతుంది.
- హాలో, సన్డాగ్స్ (halo and sundogs) ఎత్తైన సిర్రస్ మేఘాల్లోని మంచు స్ఫటికాల్లో జరిగే వక్రీభవనం వల్ల ఏర్పడతాయి.
- హరిత మెరుపు (green flash): స్వచ్ఛమైన వాతావరణ పరిస్థితుల్లో వాతావరణ విక్షేపణం వల్ల సూర్యాస్తమయ సమయంలో క్షణకాలం కనిపించే ఆకుపచ్చ చుక్క.
- విక్షేపణం, వక్రీభవనం మధ్య తేడా: సమాంతర తలాలు గల గాజు దిమ్మెలో బయటకు వచ్చే కిరణం పతన కిరణానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి నికర విక్షేపణం ఉండదు.
మెయిన్స్ రాత
- చట్రం: వాతావరణంలో కనిపించే సాధారణ దృశ్య ప్రభావాలు గాలి నాణ్యత, శీతోష్ణస్థితి (climate) వంటి పెద్ద సమస్యలకు ద్వారం.
- విశ్లేషణ:
- పొగమంచు (స్మాగ్), ఏరోసాల్స్, మబ్బు కాంతిని పరిక్షేపణం చేసి శోషిస్తాయి; దృశ్యత తగ్గి విమాన, రోడ్డు భద్రత దెబ్బతింటుంది.
- ఏరోసాల్స్ భూమి వికిరణ (radiation) సమతుల్యతనూ ప్రభావితం చేస్తాయి.
- రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ పదార్థాలు, ఫోరెన్సిక్స్, వైద్య రంగాల్లో ఉపకరణంగా మారింది.
- ముందున్న మార్గం: ప్రాథమిక దృశాశాస్త్ర (optics) పరిశోధనకు మద్దతు ఇవ్వాలి; గాలి నాణ్యత పర్యవేక్షణకు పరిక్షేపణం ఆధారిత దూర సంవేదనాన్ని (remote sensing; లైడార్, lidar) ఉపయోగించాలి.
- ఉదాహరణ: సి.వి. రామన్ ఆవిష్కరణ సాధారణ పరికరాలతోనే జరిగింది; తక్కువ ఖర్చుతో అత్యాధునిక విజ్ఞానశాస్త్రాన్ని ప్రోత్సహించాలనే వాదనకు ఇది తరచూ ఉదాహరణగా నిలుస్తుంది.
ఈ అంశాన్ని ప్రాక్టీస్ చేయండి. Medha AI యాప్లో సమాధానాల వివరణతో ప్రశ్నలు.
అన్ని తెలుగు నోట్స్ · All Physics in everyday life notes · APPSC Paper I notes · ఉచితంగా మొదలుపెట్టండి
Medha AI writes its own notes and checks them against the sources listed. Medha AI is an independent preparation service. It is not affiliated with, endorsed by or connected to APPSC, TGPSC (formerly TSPSC), MPSC, UPSC or any other commission or government body.