நீரில் மூழ்கிய படகின் துடுப்பு ஏன் வளைந்தது போல் தெரிகிறது? வைரம் ஏன் மினுமினுக்கிறது? ஒளி ஒரு மேற்பரப்பில் பட்டுத் திரும்புதல் (எதிரொளிப்பு) அல்லது ஊடகம் மாறும்போது வளைதல் (ஒளிவிலகல்) — இவையே இந்தப் பாடத்தின் அடிப்படை.
1. எதிரொளிப்பு (Reflection)
ஒளி ஒரு மேற்பரப்பில் பட்டுத் திரும்பும்போது: படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம் (i = r); படுகதிர், எதிரொளிப்புக் கதிர், செவ்வன் (normal) — மூன்றும் ஒரே தளத்தில் அமையும்.
2. ஒளிவிலகல் (Refraction)
ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்குச் செல்லும்போது வேகம் மாறுவதால் வளைகிறது. அடர்த்தியான ஊடகத்தை (denser medium) நோக்கிச் செல்லும்போது செவ்வனை நோக்கி வளையும்.
Snell's law
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂ · n = c/v3. முழு அக எதிரொளிப்பு (Total internal reflection — TIR)
அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து அரிய ஊடகத்துக்கு (denser → rarer) ஒளி செல்லும்போது, படுகோணம் மாறுநிலைக் கோணத்தை (critical angle, θc) தாண்டினால் ஒளி முழுவதும் எதிரொளிக்கப்படுகிறது.
Critical angle
sin θc = n₂/n₁ (n₁ > n₂)பயன்பாடு: ஒளியிழை (optical fibre), வைரத்தின் மினுமினுப்பு, prism தொலைநோக்கி.
4. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: கண்ணாடியின் n = 1.5. காற்றுக்குரிய மாறுநிலைக் கோணம்? (n_air = 1)
படி 1: sin θc = n₂/n₁ = 1/1.5.
படி 2: sin θc = 0.667 → θc = sin⁻¹(0.667).
இறுதி முடிவு: θc ≈ 41.8°.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- TIR அடர்த்தி → அரிய திசையில் மட்டுமே நிகழும்.
- n = c/v: n பெரிது எனில் ஊடகத்தில் ஒளி வேகம் குறைவு.
- கோணங்கள் எப்போதும் செவ்வனிலிருந்து அளக்கப்படும், மேற்பரப்பிலிருந்து அல்ல.
5. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
ஒளியிழையில் (optical fibre) ஒளி வெளியேறாமல் எப்படிச் செல்கிறது?
விடையைக் காண்க
அடர் கண்ணாடி உள்ளகத்துக்கும் அரிய உறைக்கும் (cladding) இடையே, ஒளி θc-ஐ விட பெரிய கோணத்தில் படுவதால் முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR) தொடர்ந்து நிகழ்ந்து, ஒளி இழைக்குள்ளேயே பயணிக்கிறது.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
எதிரொளிப்பு விதிப்படி (law of reflection)?
(1) படுகோணம் > எதிரொளிப்புக் கோணம் / i > r
இல்லை.
(2) படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம் / i = r
சரி — i = r.
(3) படுகோணம் < எதிரொளிப்புக் கோணம் / i < r
இல்லை.
(4) i = 2r
இல்லை.
(5) i + r = 90°
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம் (i=r); படுகதிர், எதிரொளிப்புக் கதிர், செவ்வன் மூன்றும் ஒரே தளத்தில். கோணங்கள் செவ்வனிலிருந்து அளக்கப்படும்.
Q2 / 20
★★★★★
ஒளிவிலகல் (refraction) ஏற்படக் காரணம்?
(1) ஒளி நிறம் மாறுகிறது / light changes colour
இல்லை.
(2) ஊடகம் மாறும்போது ஒளியின் வேகம் மாறுகிறது / the speed of light changes as the medium changes
சரி.
(3) ஒளி அழிகிறது / light is destroyed
இல்லை.
(4) அதிர்வெண் மாறுகிறது / frequency changes
இல்லை — f மாறாது.
(5) ஒளி பிரதிபலிக்கிறது / light reflects
அது எதிரொளிப்பு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஊடகம் மாறும்போது ஒளியின் வேகம் மாறுவதால் கதிர் வளைகிறது (ஒளிவிலகல்). அதிர்வெண் மாறாது; வேகமும் அலைநீளமும் மாறும்.
Q3 / 20
★★★★★
ஸ்நெல் விதி (Snell's law)?
(1) n₁/n₂ = sin θ₁
முழுமையற்றது.
(2) n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
சரி.
(3) n₁ θ₁ = n₂ θ₂
sin தேவை.
(4) n₁ cos θ₁ = n₂ cos θ₂
cos அல்ல.
(5) sin θ₁ = sin θ₂
n தேவை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂; கோணங்கள் செவ்வனிலிருந்து. அடர்த்தியான ஊடகத்தை (n அதிகம்) நோக்கி கதிர் செவ்வனை நோக்கி வளையும்.
Q4 / 20
★★★★★
ஒளிவிலகல் சுட்டியின் (refractive index) வரையறை?
(1) v/c
தலைகீழ்.
(2) c/v
சரி — n = c/v.
(3) c×v
தவறு.
(4) c+v
கூட்டல் அல்ல.
(5) v²/c
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): n = வெற்றிடத்தில் ஒளி வேகம் / ஊடகத்தில் வேகம் = c/v. n பெரிது எனில் ஒளி மெதுவாகச் செல்கிறது. பரிமாணமற்றது.
Q5 / 20
★★★★★
கண்ணாடியின் n=1.5 எனில் அதில் ஒளியின் வேகம் (c=3×10⁸)?
(1) 4.5×10⁸
பெருக்கல்.
(2) 2×10⁸
சரி — v = c/n = 3×10⁸/1.5.
(3) 3×10⁸
மாறாது அல்ல.
(4) 1.5×10⁸
தவறு.
(5) 2×10⁻⁸
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): v = c/n = 3×10⁸/1.5 = 2×10⁸ m s⁻¹.
Q6 / 20
★★★★★
முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR) ஏற்படும் நிபந்தனை?
(1) அரிய → அடர் ஊடகம், எந்தக் கோணத்திலும் / rare → dense, any angle
தவறு திசை.
(2) அடர் → அரிய ஊடகம், படுகோணம் > மாறுநிலைக் கோணம் / dense → rare, angle > critical angle
சரி.
(3) அடர் → அரிய, எந்தக் கோணத்திலும் / dense → rare, any angle
கோண நிபந்தனை தேவை.
(4) அரிய → அடர், மாறுநிலையில் / rare → dense at critical
தவறு திசை.
(5) எந்த ஊடகத்திலும் / any media
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): TIR: ஒளி அடர் → அரிய ஊடகம் சென்று, படுகோணம் மாறுநிலைக் கோணத்தை (θc) தாண்டினால் முழுவதும் எதிரொளிக்கப்படும்.
Q7 / 20
★★★★★
மாறுநிலைக் கோணம் (critical angle) θc-இன் சூத்திரம் (அடர் n₁ → அரிய n₂)?
(1) sin θc = n₁/n₂
தலைகீழ்.
(2) sin θc = n₂/n₁
சரி — sin θc = n₂/n₁.
(3) tan θc = n₂/n₁
tan அல்ல.
(4) cos θc = n₂/n₁
cos அல்ல.
(5) θc = n₂/n₁
sin தேவை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): sin θc = n₂/n₁ (n₁ > n₂). காற்றுக்கு (n₂=1): sin θc = 1/n₁.
Q8 / 20
★★★★☆
கண்ணாடியின் (n=1.5) காற்றுக்குரிய மாறுநிலைக் கோணம் (sin⁻¹0.667)?
(1) 30°
தவறு.
(2) 41.8°
சரி — sin θc=1/1.5=0.667 → 41.8°.
(3) 48.6°
தவறு.
(4) 60°
தவறு.
(5) 90°
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): sin θc = 1/n = 1/1.5 = 0.667 → θc = sin⁻¹(0.667) ≈ 41.8°.
Q9 / 20
★★★★☆
ஒளி அடர்த்தியான ஊடகத்தை நோக்கிச் செல்லும்போது செவ்வனை?
(1) செவ்வனை விட்டு விலகி / away from the normal
அது அரிய நோக்கி.
(2) செவ்வனை நோக்கி / toward the normal
சரி.
(3) வளையாது / not at all
இல்லை.
(4) 90° / by 90°
இல்லை.
(5) பின்னோக்கி / backward
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அடர் ஊடகத்தில் ஒளி மெதுவாகிறது → கதிர் செவ்வனை நோக்கி வளையும். அரிய ஊடகத்துக்கு → செவ்வனை விட்டு விலகும்.
Q10 / 20
★★★★☆
ஒளியிழை (optical fibre) எந்தக் கொள்கையில் இயங்குகிறது?
(1) ஒளிவிலகல் / refraction
இல்லை.
(2) முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR) / total internal reflection
சரி.
(3) இடையீடு / interference
இல்லை.
(4) விளிம்பு விளைவு / diffraction
இல்லை.
(5) டாப்ளர் / Doppler
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒளியிழையில் அடர் கண்ணாடி உள்ளகத்துக்கும் அரிய உறைக்கும் இடையே ஒளி θc-ஐ விட பெரிய கோணத்தில் படுவதால் தொடர்ச்சியான TIR-ஆல் இழைக்குள்ளேயே பயணிக்கிறது.
Q11 / 20
★★★★☆
நீரில் (n=1.33) மூழ்கிய துடுப்பு வளைந்தது போல் தோன்றுவது?
(1) எதிரொளிப்பு / reflection
இல்லை.
(2) ஒளிவிலகல் / refraction
சரி — நீர்-காற்று எல்லையில் ஒளிவிலகல்.
(3) இடையீடு / interference
இல்லை.
(4) TIR
இல்லை.
(5) விளிம்பு / diffraction
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நீரிலிருந்து வரும் ஒளி காற்றுக்குச் செல்லும்போது செவ்வனை விட்டு விலகி வளைகிறது; எனவே துடுப்பு வளைந்து/உடைந்து தோன்றுகிறது.
Q12 / 20
★★★★☆
ஒளி காற்றிலிருந்து கண்ணாடிக்குச் செல்லும்போது மாறுவது எது?
(1) வேகம் / speed
மாறும்.
(2) அலைநீளம் / wavelength
மாறும்.
(3) அதிர்வெண் / frequency
சரி — அதிர்வெண் மாறாது.
(4) திசை / direction
மாறும்.
(5) அனைத்தும் / all
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஊடகம் மாறும்போது வேகம், அலைநீளம், திசை மாறும்; ஆனால் அதிர்வெண் (மூலத்தால் தீர்மானம்) மாறாது.
Q13 / 20
★★★★☆
ஒளி காற்றிலிருந்து (θ₁=30°) கண்ணாடிக்கு (n=1.5) செல்கிறது. ஒளிவிலகல் கோணம் (sin⁻¹0.333)?
(1) 19.5°
சரி — sinθ₂=sin30/1.5=0.333 → 19.5°.
(2) 30°
மாறாது அல்ல.
(3) 48.6°
தவறு.
(4) 45°
தவறு.
(5) 60°
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1×sin30° = 1.5×sinθ₂ → sinθ₂ = 0.5/1.5 = 0.333 → θ₂ = 19.5° (செவ்வனை நோக்கி வளைந்தது).
Q14 / 20
★★★☆☆
வைரம் (n=2.42) அதிகம் மினுமினுப்பது ஏன்?
(1) அதிக அடர்த்தி / high density
இல்லை.
(2) மிகச் சிறிய மாறுநிலைக் கோணம் → அதிக TIR / very small critical angle → much TIR
சரி.
(3) மிக கடினம் / very hard
இல்லை.
(4) ஒளி அழிகிறது / light is absorbed
இல்லை.
(5) நிறம் இல்லை / it is colourless
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): n பெரிது (2.42) → மாறுநிலைக் கோணம் மிகச் சிறியது (~24°) → உள் ஒளி பெரும்பாலும் TIR ஆகி பல முறை எதிரொளித்து வெளியேறுவதால் மினுமினுப்பு அதிகம்.
Q15 / 20
★★★☆☆
எதிரொளிப்பில் கோணங்கள் எங்கிருந்து அளக்கப்படுகின்றன?
(1) மேற்பரப்பிலிருந்து / the surface
இல்லை.
(2) செவ்வனிலிருந்து (normal) / the normal
சரி.
(3) கதிரிலிருந்து / the ray
இல்லை.
(4) கிடைமட்டத்திலிருந்து / the horizontal
இல்லை.
(5) எங்கிருந்தும் / anywhere
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): கோணங்கள் எப்போதும் மேற்பரப்புக்குச் செங்குத்தான செவ்வனிலிருந்து (normal) அளக்கப்படும், மேற்பரப்பிலிருந்து அல்ல.
Q16 / 20
★★★★☆
ஒரு ஊடகத்தின் மாறுநிலைக் கோணம் 30° (காற்றுக்கு). அதன் ஒளிவிலகல் சுட்டி?
(1) 1.5
தவறு.
(2) 2.0
சரி — n = 1/sin30° = 1/0.5 = 2.
(3) 0.5
தலைகீழ்.
(4) 1.33
தவறு.
(5) 3.0
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): sin θc = 1/n → n = 1/sin θc = 1/sin30° = 1/0.5 = 2.
Q17 / 20
★★★☆☆
கானல்நீர் (mirage) எந்த நிகழ்வால் ஏற்படுகிறது?
(1) எதிரொளிப்பு மட்டும் / reflection only
போதாது.
(2) படிப்படியான ஒளிவிலகலும் TIR-உம் (சூடான காற்று அடுக்குகள்) / gradual refraction and TIR in hot air layers
சரி.
(3) இடையீடு / interference
இல்லை.
(4) விளிம்பு விளைவு / diffraction
இல்லை.
(5) டாப்ளர் / Doppler
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சூடான தரைக்கு அருகே காற்று அரிதாகி (n குறைவு); ஒளி படிப்படியாக வளைந்து இறுதியில் TIR ஆகி வானத்தின் பிம்பம் தரையில் நீர் போல் தோன்றுகிறது.
Q18 / 20
★★★☆☆
ஒளி வேகமாகச் செல்லும் ஊடகம்?
(1) அதிக n / highest n
n↑ → மெதுவு.
(2) குறைந்த n / lowest n
சரி — v = c/n; n↓ → v↑.
(3) அதிக அடர்த்தி / highest density
இல்லை.
(4) n=1.5
இல்லை.
(5) எல்லாவற்றிலும் சமம் / equal in all
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): v = c/n; குறைந்த n → அதிக வேகம். வெற்றிடம்/காற்று (n≈1) ஒளிக்கு வேகமான ஊடகம்.
Q19 / 20
★★★☆☆
ப்ரிஸம் தொலைநோக்கி/பைனாகுலரில் ஒளியைத் திருப்ப எது பயன்படுகிறது?
(1) ஒளிவிலகல் மட்டும் / refraction only
போதாது.
(2) முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR) / total internal reflection
சரி.
(3) இடையீடு / interference
இல்லை.
(4) உறிஞ்சல் / absorption
இல்லை.
(5) விளிம்பு / diffraction
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ப்ரிஸங்களில் ஒளி 45° (> மாறுநிலைக் கோணம்) படுவதால் TIR ஆகி திசை திருப்பப்படுகிறது — கண்ணாடியை விட இழப்பின்றி.
Q20 / 20
★★★★☆
ஒளி கண்ணாடியிலிருந்து (n=1.5) நீருக்கு (n=1.33) செல்லும்போது மாறுநிலைக் கோணம் காற்றை விட?
(1) சிறியது / smaller
இல்லை.
(2) பெரியது / larger
சரி — sin θc = 1.33/1.5 பெரிது → θc பெரியது.
(3) சமம் / equal
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) 90°
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): sin θc = n₂/n₁. நீருக்கு n₂=1.33 (காற்று 1-ஐ விட பெரிது) → sin θc பெரிது → மாறுநிலைக் கோணம் பெரியது.
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
ஒளி காற்றிலிருந்து கண்ணாடிக்கு (n=1.5) 45° படுகோணத்தில் செல்கிறது. (sin45°=0.707, c=3×10⁸)
(a) ஒளிவிலகல் கோணத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
1×sin45° = 1.5×sinθ₂ → sinθ₂ = 0.707/1.5 = 0.471
θ₂ = sin⁻¹(0.471) ≈ 28.1°
(b) கண்ணாடியில் ஒளியின் வேகத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
v = c/n = 3×10⁸/1.5 = 2×10⁸ m s⁻¹
(c) கண்ணாடியின் காற்றுக்குரிய மாறுநிலைக் கோணத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
sin θc = 1/n = 1/1.5 = 0.667 → θc = 41.8°
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
முழு அக எதிரொளிப்பு (TIR).
(a) TIR ஏற்பட வேண்டிய இரு நிபந்தனைகளைக் கூறுக.
விடை
(1) ஒளி அடர்த்தியான ஊடகத்திலிருந்து அரிய ஊடகத்துக்கு செல்ல வேண்டும். (2) படுகோணம் மாறுநிலைக் கோணத்தை (θc) தாண்ட வேண்டும்.
(b) ஒரு ஊடகத்தின் n=1.6. காற்றுக்குரிய மாறுநிலைக் கோணம்? (sin⁻¹0.625)
விடை
sin θc = 1/n = 1/1.6 = 0.625 → θc = 38.7°
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
எதிரொளிப்பு & ஒளிவிலகல்.
(a) எதிரொளிப்பு விதியையும் ஸ்நெல் விதியையும் கூறுக.
விடை
எதிரொளிப்பு: படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம் (i=r), மூன்றும் ஒரே தளத்தில். ஸ்நெல்: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂.
(b) ஒளி ஓர் ஊடகத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்குச் செல்லும்போது அதிர்வெண் ஏன் மாறாது?
விடை
அதிர்வெண் மூலத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது; ஊடகம் அதை மாற்றாது. வேகம் மாறுவதால் λ = v/f மட்டுமே மாறுகிறது.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) எதிரொளிப்பு விதியையும் ஸ்நெல் விதியையும் கூறுக. (b) ஒளிவிலகல் சுட்டி n = c/v என்பதை விளக்கி, ஒளி அடர்/அரிய ஊடகத்தை நோக்கிச் செல்லும்போது எப்படி வளைகிறது எனக் கூறுக. (c) ஒளி காற்றிலிருந்து நீருக்கு (n=1.33) 53° படுகோணத்தில் செல்கிறது (sin53°=0.8). ஒளிவிலகல் கோணமும் நீரில் ஒளியின் வேகமும் (c=3×10⁸).
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) எதிரொளிப்பு: படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம் (i=r); படுகதிர், எதிரொளிப்புக் கதிர், செவ்வன் ஒரே தளத்தில். ஸ்நெல்: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂.
(b) n = வெற்றிடத்தில் ஒளி வேகம்/ஊடகத்தில் வேகம் = c/v. அடர் ஊடகத்தில் (n↑) ஒளி மெதுவாகி செவ்வனை நோக்கி வளையும்; அரிய ஊடகத்துக்கு செவ்வனை விட்டு விலகும்.
(c)
(b) n = வெற்றிடத்தில் ஒளி வேகம்/ஊடகத்தில் வேகம் = c/v. அடர் ஊடகத்தில் (n↑) ஒளி மெதுவாகி செவ்வனை நோக்கி வளையும்; அரிய ஊடகத்துக்கு செவ்வனை விட்டு விலகும்.
(c)
1×sin53° = 1.33×sinθ₂ → sinθ₂ = 0.8/1.33 = 0.601 → θ₂ ≈ 37°
v = c/n = 3×10⁸/1.33 = 2.26×10⁸ m s⁻¹
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) முழு அக எதிரொளிப்பை (TIR) வரையறுத்து, அதற்கான இரு நிபந்தனைகளைக் கூறுக. (b) sin θc = 1/n எனத் தருவிக்க (காற்றுக்கு). (c) ஒளியிழை (optical fibre) TIR-ஐ எவ்வாறு பயன்படுத்துகிறது என விளக்குக. (d) n=2.0 எனில் மாறுநிலைக் கோணம்.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) TIR = ஒளி அடர் → அரிய ஊடகம் சென்று, படுகோணம் மாறுநிலைக் கோணத்தை தாண்டும்போது முழுவதும் எதிரொளிக்கப்படுதல். நிபந்தனைகள்: (1) அடர் → அரிய; (2) i > θc.
(b) மாறுநிலையில் ஒளிவிலகல் கோணம் = 90°. n₁ sin θc = n₂ sin90° = n₂(1). காற்றுக்கு n₂=1, n₁=n → n sin θc = 1 → sin θc = 1/n.
(c) அடர் கண்ணாடி உள்ளகம் + அரிய உறை (cladding); ஒளி θc-ஐ விட பெரிய கோணத்தில் படுவதால் தொடர்ச்சியான TIR-ஆல் இழைக்குள்ளேயே, இழப்பின்றி நீண்ட தூரம் பயணிக்கிறது (தரவுத் தொடர்பு, எண்டோஸ்கோப்).
(d)
(b) மாறுநிலையில் ஒளிவிலகல் கோணம் = 90°. n₁ sin θc = n₂ sin90° = n₂(1). காற்றுக்கு n₂=1, n₁=n → n sin θc = 1 → sin θc = 1/n.
(c) அடர் கண்ணாடி உள்ளகம் + அரிய உறை (cladding); ஒளி θc-ஐ விட பெரிய கோணத்தில் படுவதால் தொடர்ச்சியான TIR-ஆல் இழைக்குள்ளேயே, இழப்பின்றி நீண்ட தூரம் பயணிக்கிறது (தரவுத் தொடர்பு, எண்டோஸ்கோப்).
(d)
sin θc = 1/2 = 0.5 → θc = 30°
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) ஒளி ஓர் ஊடகத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்குச் செல்லும்போது அதிர்வெண், வேகம், அலைநீளம் ஆகியவற்றுள் எது மாறும், எது மாறாது எனக் காரணத்துடன் விளக்குக. (b) ஒளி காற்றில் λ=600 nm; n=1.5 கண்ணாடியில் அதன் அலைநீளம்? (c) நீரில் மூழ்கிய துடுப்பு ஏன் வளைந்தது போல் தோன்றுகிறது?
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) அதிர்வெண் மாறாது (மூலத்தால் தீர்மானம்). வேகம் மாறும் (ஊடகப் பண்பு). v=fλ-இல் f மாறாமல் v மாறுவதால் அலைநீளமும் மாறும்.
(b)
(c) நீரிலிருந்து வரும் ஒளி காற்றுக்குச் செல்லும்போது (அடர்→அரிய) செவ்வனை விட்டு விலகி வளைகிறது; கண் இவ்வளைந்த கதிர்களை நேராக நீட்டிப் பார்ப்பதால் துடுப்பு வளைந்து/உடைந்து தோன்றுகிறது.
(b)
λ_கண்ணாடி = λ_காற்று/n = 600/1.5 = 400 nm
(அதிர்வெண் அதே).(c) நீரிலிருந்து வரும் ஒளி காற்றுக்குச் செல்லும்போது (அடர்→அரிய) செவ்வனை விட்டு விலகி வளைகிறது; கண் இவ்வளைந்த கதிர்களை நேராக நீட்டிப் பார்ப்பதால் துடுப்பு வளைந்து/உடைந்து தோன்றுகிறது.
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) மாறுநிலைக் கோணத்தை (critical angle) வரையறுத்து sin θc = n₂/n₁ எனத் தருவிக்க. (b) TIR-இன் இரு பயன்பாடுகளை விளக்குக. (c) ஒரு கண்ணாடி (n=1.5) நீரில் (n=1.33) மூழ்கியுள்ளது. கண்ணாடி–நீர் எல்லைக்கான மாறுநிலைக் கோணத்தைக் கணக்கிட்டு, இது கண்ணாடி–காற்று மாறுநிலைக் கோணத்துடன் ஒப்பிட்டால் எவ்வாறு எனக் கூறுக. (sin⁻¹0.887)
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மாறுநிலைக் கோணம் = அடர் ஊடகத்தில், ஒளிவிலகல் கோணம் சரியாக 90° ஆகும் படுகோணம். அப்போது n₁ sin θc = n₂ sin90° = n₂ → sin θc = n₂/n₁.
(b) (1) ஒளியிழை — தரவு/ஒளி இழப்பின்றி நீண்ட தூரம் கடத்தல்; (2) ப்ரிஸ பைனாகுலர்/பெரிஸ்கோப் — ஒளியைத் திருப்ப (கண்ணாடியை விட இழப்பு குறைவு). (வைர மினுமினுப்பும்.)
(c)
(b) (1) ஒளியிழை — தரவு/ஒளி இழப்பின்றி நீண்ட தூரம் கடத்தல்; (2) ப்ரிஸ பைனாகுலர்/பெரிஸ்கோப் — ஒளியைத் திருப்ப (கண்ணாடியை விட இழப்பு குறைவு). (வைர மினுமினுப்பும்.)
(c)
sin θc = n₂/n₁ = 1.33/1.5 = 0.887 → θc = 62.5°
கண்ணாடி–காற்று θc = 41.8° (sin θc=1/1.5). எனவே கண்ணாடி–நீர் மாறுநிலைக் கோணம் பெரியது (62.5° > 41.8°) — அரிய ஊடகம் குறை அரிதானால் θc கூடும்.