மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு: திருத்தங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு
உள்ளடக்கம் நீக்கப்பட்டது உள்ளடக்கம் சேர்க்கப்பட்டது
No edit summary |
சி clean up |
||
வரிசை 1:
[[File:Onde electromagnetique.svg|thumb|400px
நீர் அலைகள், ஒலி அலைகள், கயிறு அலைகள், மின் காந்த அலைகள் என அலைகள் இயற்கையில் முக்கிய அம்சம். அலைகள் விஞ்ஞானிகளால் ஆழ ஆராயப்பட்ட பொருள். இயற்பியலின் அடிப்படை தத்துவங்கள் அலைகள் நோக்கியோ அல்லது உபயோகித்தோ அமைகின்றன. நவீன விஞ்ஞான-தொழில் நுட்ப கட்டுமானத்துக்கு அடிப்படை அலைகள் பற்றிய அறிவுதான்.
அலைகள் இருவகைப்படும்: இயக்க அலைகள் (mechanical waves), '''மின்காந்த அலைகள்''' (electromagnetic waves). நீர் அலைகள், சத்த அலைகள், கயிற்லைகள் ஆகியவை இயக்க அலைகள். ஓளி அலைகள், எஸ் கதிர் அலைகள், மின்சத்தி அலைகள் போன்றவை மின் காந்த அலைகள். இயக்க அலைகளுக்கு அதிர்வு மூலம் (source of disturbance), ஊடகம் (medium), சடப்பொருள் தொடர்பு (physical connection) தேவை. மின்காந்த அலைகளுக்கு ஊடகம், சடப்பொருள் தொடர்பு தேவையில்லை. அவை வெறும் வெளியின் ஊடாக பயணிக்க கூடியவை.
▲அலைகள் இருவகைப்படும்: இயக்க அலைகள் (mechanical waves), மின்காந்த அலைகள் (electromagnetic waves). நீர் அலைகள், சத்த அலைகள், கயிற்லைகள் ஆகியவை இயக்க அலைகள். ஓளி அலைகள், எஸ் கதிர் அலைகள், மின்சத்தி அலைகள் போன்றவை மின் காந்த அலைகள். இயக்க அலைகளுக்கு அதிர்வு மூலம் (source of disturbance), ஊடகம் (medium), சடப்பொருள் தொடர்பு (physical connection) தேவை. மின்காந்த அலைகளுக்கு ஊடகம், சடப்பொருள் தொடர்பு தேவையில்லை. அவை வெறும் வெளியின் ஊடாக பயணிக்க கூடியவை.
== அலைகள் பற்றி அடிப்படை கணித விபரிப்பு ==
வரி 16 ⟶ 15:
<br />4. [[அலைநீளம்]] (wavelength)
மேலும், கிடைகோடு காலத்தையும் நிகழ்கோடு அதிர்வின் வீச்சையும் குறித்து நிற்பதையும் காணலாம். இச் சமயத்தில் ஒரு முக்கிய சமன் பாட்டையையும் குறித்து கொள்ளுதல் வேண்டும்.
'''அலை வேகம் = அதிர்வெண் X அலை நீளம்'''
வரி 22 ⟶ 21:
'''<math>\; c= f\lambda</math>'''
அதிர்வெண், அலை நீளம், வீச்சு ஆகிய தகவல்களே அலை பற்றிய ஆழமான ஆய்வுக்கும் விளக்கங்களுக்கும் அடிப்படை. கணித ரீதியாக அலையை பின்வருமாறு விபரிக்கலாம்.
<math>\; E=A \sin (wt - \beta z)</math>
வரி 34 ⟶ 33:
== மின்காந்த அலை ==
அலைகளின் முக்கியத்துவம், வகைகள், அடிப்படை கூறுகள், கணித ரீதியிலான விபரிப்பு ஆகியவற்றை மேலே ஆராயப்பட்டது. இனி மின்காந்த அலை என்றால் என்ன என ஆராயப்படும்.
மின்காந்த அலை மூலம் மின்காந்த சக்தி பயணிக்கின்றது. பொதுவாக மின்காந்த சக்தியை மின் சக்தி என்றே கூறுவர். வீச்சு, அதிர்வு எண் மாற்றுவதன் மூலம் மின்காந்த அலைமூலம் தகவலையும் பரிமாறலாம். அதாவது தகவல் மின்காந்த அலையின் வடிவத்தில் உள்ளீடு செய்யப்பட்டு பரிமாறப்படும்.
பொதுவாக அலையை விபரிப்பது போலவே, மின்காந்த அலையையும் கணித சார்புகள் கொண்டு விபரிக்கலாம். மின்காந்த அலையின் வெளி அல்லது இடநிலை (space or position), காலம் (time) ஆகியவற்றில் தங்கி இருக்கின்றது.
▲மின்காந்த அலை மூலம் மின்காந்த சக்தி பயணிக்கின்றது. பொதுவாக மின்காந்த சக்தியை மின் சக்தி என்றே கூறுவர். வீச்சு, அதிர்வு எண் மாற்றுவதன் மூலம் மின்காந்த அலைமூலம் தகவலையும் பரிமாறலாம். அதாவது தகவல் மின்காந்த அலையின் வடிவத்தில் உள்ளீடு செய்யப்பட்டு பரிமாறப்படும்.
▲பொதுவாக அலையை விபரிப்பது போலவே, மின்காந்த அலையையும் கணித சார்புகள் கொண்டு விபரிக்கலாம். மின்காந்த அலையின் வெளி அல்லது இடநிலை (space or position), காலம் (time) ஆகியவற்றில் தங்கி இருக்கின்றது.
பொதுவான மின்காந்த அலையின் சார்பு: <math>\; \overrightarrow {EM}=f(x, y, z, t)</math>, இவ் அலை எத்திசையிலும் செல்லலாம். ஆயினும், நாம் ஒரு பரிமாணத்தில் ஆராய்வதே இலகு, அப்படிப்பட்ட அலையின் சார்பு: <math>\; \overrightarrow {EM}=f(z,t)</math>.
இயற்கையில் மின்காந்த அலை என்ற ஒன்றே உண்டு. மின் அலை மற்றும் காந்த அலை மின்காந்த அலையின் கூறுகளே (components). மின் மற்றும் காந்தப் புலங்கள் ஒன்றுக்கொன்று பின்னிப் பிணைவதை பின்வரும் மக்ஸ் வெல் சமன்பாடுகள் விளக்குகின்றன.
வரி 67 ⟶ 62:
* <math>\; t</math>நேரம்
* <math>\; d</math>சிறிய மாற்றம்
மேலே தரப்பட்ட நான்கு சமன்பாடுகளுமே மின் காந்த இயல்புகளை விபரிக்கும் முக்கிய நான்கு மாக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள் ஆகும். இச் சமன்பாடுகளின் அடிப்படையிலேயே மின் காந்த தொழில் நுட்பங்கள் கட்டமைக்கப்படுகின்றன. இயல்பியலின் பெரும் பகுதி இந் நான்கு சமன்பாடுகளின் விளக்கமே எனலாம்.
(மேலே உள்ள சமன்பாடுகளை எப்படி விளக்கி கொள்வது? இதற்கு ஆழமான கணித அறிவும், தரப்பட்டுள்ள கருதுகோள்களின் பரிச்சியமும் அவசியம். எனவே சில அடிப்படை கணித அறிவை நினைவு மீட்டிகொள்ளுதல் வேண்டும்.
▲(மேலே உள்ள சமன்பாடுகளை எப்படி விளக்கி கொள்வது? இதற்கு ஆழமான கணித அறிவும், தரப்பட்டுள்ள கருதுகோள்களின் பரிச்சியமும் அவசியம். எனவே சில அடிப்படை கணித அறிவை நினைவு மீட்டிகொள்ளுதல் வேண்டும்.
<math>\; \nabla </math>டெல் இயக்கி என்பர்.
இவ் இயக்கி ஒரு புலம் எப்படி மாறுகின்றது என்பதை குறிக்கும். )
மின்காந்த புலம் இடத்திலும் காலத்திலும் தங்கியிருக்கும் ஒரு காவி புலம் (vector field) ஆகும். மின்காந்த புலம் எப்படி உருவாகுகின்றது அல்லது உருவாக்கலாம் என்பதை நோக்குக. எங்கு அசையும் மின்னூட்டுங்கள் (moving charges) இருக்கின்றதோ அங்கெல்லாம் மின்காந்த புலம் இருக்கும். மின்னூட்டம் அசைவின்றி (static/with out motion) இருக்குமானால் மின் புலம் மட்டுமே இருக்கும் எனலாம்.
▲மின்காந்த புலம் இடத்திலும் காலத்திலும் தங்கியிருக்கும் ஒரு காவி புலம் (vector field) ஆகும். மின்காந்த புலம் எப்படி உருவாகுகின்றது அல்லது உருவாக்கலாம் என்பதை நோக்குக. எங்கு அசையும் மின்னூட்டுங்கள் (moving charges) இருக்கின்றதோ அங்கெல்லாம் மின்காந்த புலம் இருக்கும். மின்னூட்டம் அசைவின்றி (static/with out motion) இருக்குமானால் மின் புலம் மட்டுமே இருக்கும் எனலாம்.
மின் புலத்துக்கும் மின் பாயத்துக்கும் இருக்கும் தொடர்பு என்ன? அதேபோல், காந்த புலத்துக்கும் காந்த பாயத்துக்கும் இருக்கும் தொடர்பு என்ன?
மின் புலச் செறிவு, மின் பாய அடர்த்தி எப்படி வரையறை செய்யப்பட்டு பின் கணித்தலுக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்பதிலேயே தங்கியுள்ளது.
மின்னூட்டுங்கள் மின் புலத்தை தோற்றுவிக்கின்றன அல்லது மின்னூட்டுக்களின் இயல்பாக மின் புலம் இருக்கின்றது. மின் புலத்தின் பலம் ஒரு இடத்தில் எவ்வளவு என்பதை மின்புலச் செறிவுத் தரவின் மூலம் அறியலாம்.
மின் பாயமும் மின்னூட்டங்களின் அதே இயல்பைத்தான் சுட்டுகின்றன, ஆனால் அவை வேறு ஒரு விதமாக வரையறை செய்கின்றன. மின் பாயத்தை மின்னூட்டுங்கள் தோற்றுவிக்கும் கோடுகள் அல்லது வரிகள் (flux lines) மூலமாக விபரிக்கலாம். மின் பாய அடர்த்தி அப்படி எத்தனை மின் பாய கோடுகள் ஒரு குறிப்பிட்ட தளப்பரப்பளவு (surface area)ஊடாக செங்குத்தாக (orthogonally) செல்கின்றது என்பதை குறித்து நிற்கும்.
▲மின்னூட்டுங்கள் மின் புலத்தை தோற்றுவிக்கின்றன அல்லது மின்னூட்டுக்களின் இயல்பாக மின் புலம் இருக்கின்றது. மின் புலத்தின் பலம் ஒரு இடத்தில் எவ்வளவு என்பதை மின்புலச் செறிவுத் தரவின் மூலம் அறியலாம்.
▲மின் பாயமும் மின்னூட்டங்களின் அதே இயல்பைத்தான் சுட்டுகின்றன, ஆனால் அவை வேறு ஒரு விதமாக வரையறை செய்கின்றன. மின் பாயத்தை மின்னூட்டுங்கள் தோற்றுவிக்கும் கோடுகள் அல்லது வரிகள் (flux lines) மூலமாக விபரிக்கலாம். மின் பாய அடர்த்தி அப்படி எத்தனை மின் பாய கோடுகள் ஒரு குறிப்பிட்ட தளப்பரப்பளவு (surface area)ஊடாக செங்குத்தாக (orthogonally) செல்கின்றது என்பதை குறித்து நிற்கும்.
பொதுவாக, மின் புலச் செறிவுக்கும் மின் பாய அடர்த்திக்கும் இருக்கும் தொடர்பை பின்வரும் சமன்பாடு கொண்டு விளங்கலாம்:
வரி 112 ⟶ 100:
<br />3. இழப்புடைய மின் கடவாபொருள் (<math>\; \sigma \neq 0, \epsilon=\epsilon, \mu=\mu </math>)
<br />4. நல்ல கடத்திகள் (<math>\; \sigma=\infty, \epsilon=\epsilon_0, \mu=\mu </math>)
மின்காந்த அலைகள் பயணிக்கும் பொழுது கவனிக்கப்படவேண்டியது, அது எவ்வாறு எல்லையில் இயங்கும் என்பதை நோக்கித்தான். எல்லையில் மின்காந்த அலைகள் எப்படி இயங்கும் என்பதை நான்கு சமன்பாடுகள் சுட்டும். (இங்கே மின்காந்த அலையின் மின் அலை கூறு வேறாகவும், காந்த அலை கூறு வேறாகவும் விபரிக்கப்படுவதை குறிக்க.)
வரி 130 ⟶ 117:
== சக்தி, வலு, பொயின்ரிங் நெறியம் ==
மின்காந்த அலைகள் மூலம் மின்காந்த சத்தி பரவுகின்றது. மின்காந்த சத்தியின் அளவை, மின்காந்த வலுவை மின் புல செறிவு, காந்த புல செறிவு, பொயின்ரிங் நெறியம் துணைகொண்டு விபரிக்கலாம். பொயின்ரிங் நெறியம் பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படும்.
<center><math>\; \vec {\Rho} \equiv \vec {E} \times \vec {H} </math> (W/m<sup>2</sup>)</center>
வரி 152 ⟶ 139:
== சீரான சமதள மின்காந்த அலைகள் (Uniform Plane TEM) ==
மின் புலம் ஒரு திசையில் மட்டுமே பயணிக்குமாய் இருந்தால், அதற்கு செங்குத்தாக காந்த புலமும், இவை இரண்டுக்கும் செங்குத்தாக மின்காந்த அலையின் பரவு திசையும் அமையுமாக இருந்தால், இம் மின் காந்த அலை சீரான சமதள முனைப்பாங்குடன் பயணிக்கும்.
மாறக, மின் புலத்தின் திசை மாறி மாறி அமைந்தும், அதற்கு அமைய காந்த புலமும், மின்காந்த அலையின் பரவு திசையும் அமையுமாக இருந்தால் அம் மின் காந்த அலை சீரான சமதள முனைப்பாங்குடன் பயணிக்க மாட்டாது.
வரி 160 ⟶ 147:
[[File:EM spectrum.svg|thumb|490px|right|[[மின்காந்த திருசியம்]] மற்றும் வேறாக எடுத்துக்காட்டப்பட்டுள்ள ஒளியின் திருசியம்]]
மின்காந்த அலையை அலை எண்ணை கொண்டு பல வேறாக வகைப்படுத்தலாம். அவ்வாறு வகைப்படுத்தும் மின்காந்த அலைகள் வெவ்வேறு தன்மைகளை கொண்டிருக்கும்.
* [[காம்மா அலைகள்]] (10<sup>10</sup> - 10<sup>13</sup> GHz)
வரி 167 ⟶ 154:
* [[ஒளி அலைகள்]] (10<sup>5</sup> - 10<sup>6</sup> GHz)
* [[அகச்சிகப்பு கதிர்கள்]] (10<sup>3</sup> - 10<sup>4</sup> GHz)(
* [[மைக்ரோ வேவ் அலைகள்]] (3
* [[ரேடியோ அலைகள்]] (535 kHZ - 806
== பயன்கள் ==
=== ரேடியோ அலைகள் ===
இந்த அலைகள் ரேடியோ மற்றும் [[தொலைக்காட்சி]]
செய்தித் தொடர்புக்குப் பயன்படுகிறது. 530
அலைகள் AM வரிசையிலும், 54
குறைந்த அலை வரிசையிலும் பயன்படுகின்றன.
தொலைக்காட்சி அலையின் நெடுக்கம் 54
வரையிலும் FM வரிசையில் 88
மிக உயர் அதிர்வெண் (ultra high frequency) வரிசையிலும் [[ரேடியோ அலைகள்]]
பயன்படுகின்றன.
| |||