ஒரு கல்லைக் குளத்தில் எறிந்தால், நீரின் மேல் வட்ட வடிவ அலைகள் சுற்றிலும் பரவுவதைப் பார்க்கின்றோம். காதில் ஓசை கேட்பதும், ரேடியோவில் பாட்டு ஒலிப்பதும், சூரியனிலிருந்து ஒளி பூமியை அடைவதும் — எல்லாமே அலைகளின் செயல். அலை என்பது ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்குச் சக்தியை எடுத்துச் செல்லும் அடிக்கடி நிகழும் சீரான இடப்பெயர்வு. மிக முக்கியமான உண்மை — அலை சக்தியைக் கடத்துகிறது, ஆனால் பொருளை எடுத்துச் செல்வதில்லை! குளத்தில் எறியப்பட்ட கல்லால் உண்டான அலையில், நீர் மூலக்கூறுகள் உண்மையில் கல்லுடன் பயணிப்பதில்லை — ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் நீர் மேலும் கீழும் மட்டும் அசைகிறது; சக்தி மட்டும் கிடைமட்டமாக ஒரு அலையாக வெளியே செல்கிறது.
பொறிமுறை அலைகள் (Mechanical waves) செல்ல ஒரு ஊடகம் (medium) அவசியம் — நீர் அலை, ஒலி அலை, கயிற்றில் ஏற்படும் அதிர்வு எல்லாம் இதற்குள் அடங்கும். இவை வெற்றிடத்தில் பரவாது. மின்காந்த அலைகள் (Electromagnetic waves)-க்கு ஊடகம் தேவையில்லை — வெற்றிடத்திலும் பரவும். சூரியனிலிருந்து ஒளி வாயுவையும் வெற்றிடத்தையும் கடந்து பூமியை அடைவதே இதற்குச் சான்று.
அசைவின் திசையை வைத்து அலைகளை மேலும் இரண்டு வகையாகப் பிரிக்கலாம்.
| குறுக்கலை (Transverse) | நெட்டு அலை (Longitudinal) | |
|---|---|---|
| அதிர்வுத் திசை | அலை பயணிக்கும் திசைக்குச் செங்குத்து | அலை பயணிக்கும் திசைக்கு இணையாக |
| சிகரம்/பள்ளம் அல்லது நெருக்கம்/விரிவு | சிகரம் (crest) / பள்ளம் (trough) | நெருக்கம் (compression) / விரிவு (rarefaction) |
| ஊடகம் | திண்ம, திரவ, வாயு | திண்ம, திரவ, வாயு |
| எடுத்துக்காட்டு | ஒளி, நீர் அலை, S-அலை (நில அதிர்வு) | ஒலி அலை, P-அலை (நில அதிர்வு) |
அலைவளி (Wavelength, λ): அலையின் இரு அடுத்த சிகரங்களுக்கு (அல்லது இரு அடுத்த பள்ளங்களுக்கு) இடையேயுள்ள தூரம். அலகு: m. வீச்சு (Amplitude, A): சமநிலைக் கோட்டிலிருந்து அதிகபட்ச இடப்பெயர்ச்சி. அலகு: m; சக்தி வீச்சின் இருமடங்குக்கு (A²) விகிதசமமானது — அதனாலேயே அதிக வீச்சுள்ள ஒலி உரத்ததாக இருக்கும். அதிர்வு எண் (Frequency, f): ஒரு வினாடியில் ஒரு புள்ளியைக் கடக்கும் முழு அலைச் சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கை. அலகு: ஹெர்ட்ஸ் (Hz) = சுழற்சிகள்/வினாடி. அலைக்காலம் (Period, T): ஒரு முழு சுழற்சிக்கு ஆகும் நேரம். அலகு: s.
ஏன் இந்தச் சமன்பாடு உண்மை என்று பாருங்கள் — ஒரு அலை ஒரு சுழற்சியில் λ தூரம் நகரும். வினாடிக்கு f முறை இது நிகழ்ந்தால், மொத்தம் f × λ தூரம் பயணிக்கும் — அதுவே வேகம் v.
ஒளி, ரேடியோ, மைக்ரோவேவ், அகச்சிவப்பு, ஊதாவீச்சு, X-கதிர், காமா கதிர் — இவை அனைத்தும் மின்காந்த அலைகள்; வெற்றிடத்தில் அனைத்தும் ஒரே வேகத்தில் — c = 3×10⁸ m/s — பயணிக்கும், ஆனால் ஒவ்வொன்றின் அலைவளியும் வேறுபடும். அலைவளி அதிகமாக இருந்தால் அதிர்வெண் குறையும், ஆற்றலும் குறையும்; அலைவளி குறைவாக இருந்தால் அதிர்வெண் அதிகமாகி ஆற்றலும் அதிகமாகும் (X-கதிர், காமா கதிர் போன்றவை அதிக ஆற்றல் கொண்டு தீங்கு விளைவிக்கும்).
| அலை வகை | அலைவளி | பயன்பாடு |
|---|---|---|
| வானொலி அலை (Radio) | 1 m – 10 km | AM/FM ஒலிபரப்பு, TV, மொபைல் நெட்வொர்க் |
| நுண்ணலை (Microwave) | 1 mm – 1 m | நுண்ணலை அடுப்பு, செயற்கைக்கோள், Radar, Wi-Fi |
| அகச்சிவப்பு (Infrared) | 700 nm – 1 mm | TV remote, வெப்ப படம், night vision, ஹீட்டர் |
| தெரியும் ஒளி (Visible) | 400 – 700 nm | நாம் கண்ணால் பார்ப்பது |
| ஊதாவீச்சு (Ultraviolet) | 10 – 400 nm | வெயிலால் தோல் கருகுதல், கிருமி நாசினி, fluorescent விளக்கு |
| X-கதிர் (X-ray) | 0.01 – 10 nm | மருத்துவப் படம், விமான நிலைய பாதுகாப்பு |
| காமா கதிர் (Gamma) | < 0.01 nm | புற்றுநோய் கதிர் சிகிச்சை |
ஒலி என்பது நெட்டு வகை பொறிமுறை அலை — ஊடகம் அவசியம், வெற்றிடத்தில் ஒலி இல்லை. ஒலியின் வேகம் ஊடகத்தின் அடர்த்தியையும் மீள்தன்மையையும் பொறுத்தது.
| ஊடகம் | ஒலி வேகம் (தோராயம்) |
|---|---|
| காற்று (20°C) | 343 m/s |
| நீர் | 1500 m/s |
| இரும்பு | 5000 m/s |
திண்மம் > திரவம் > வாயு — இந்த வரிசையில் ஒலி வேகம் கூடுதலாக இருக்கும். இது ஆச்சரியமாகத் தோன்றலாம், ஆனால் அடர்த்தி கூடிய ஊடகத்தில் மூலக்கூறுகள் நெருக்கமாக பிணைக்கப்பட்டிருப்பதால் சக்தி வேகமாகக் கடத்தப்படுகிறது.
உச்சவீடு (Pitch): அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது — அதிக f = உயர்ந்த pitch (விசில், பறவை ஓசை). உரத்தம் (Loudness): வீச்சைப் பொறுத்தது — அதிக A = உரத்த ஒலி; அலகு டெசிபல் (dB). தரம் / Timbre: அலைவடிவத்தைப் பொறுத்தது — பியானோவும் கிட்டாரும் ஒரே குறிப்பை (note) அதே f, A-வுடன் வாசித்தாலும் அலைவடிவம் வேறுபடுவதால் வெவ்வேறாகக் கேட்கும்.
மனிதனின் கேட்கும் எல்லை 20 Hz முதல் 20,000 Hz வரை. 20 Hz-க்குக் கீழ் அதோ ஒலி (Infrasound) — யானைகள் இதன் மூலம் கிலோமீட்டர் தூரம் தொடர்பு கொள்கின்றன, நில அதிர்வுகளும் இதில் அடங்கும். 20,000 Hz-க்கு மேல் மேலொலி (Ultrasound) — வெளவால்களின் echolocation, sonar, மருத்துவமனை scanner (X-ray போல் கதிர்வீச்சு இல்லாமல் உடலுக்குள் பார்க்க உதவும்).
நாண்படு கருவிகள் (string): கிட்டார், வயலின், சித்தார் — நாண் அதிர்வதால் ஒலி. காற்றுக் கருவிகள் (wind): புல்லாங்குழல், டிரம்பெட் — காற்று நெடுவரிசை அதிர்வதால் ஒலி. தாளக் கருவிகள் (percussion): மேளம், தபேலா — சவ்வு அதிர்வதால் ஒலி.
ஒலி அலை ஒரு கடினமான பரப்பில் (கல், சுவர்) தாக்கி திரும்புவதே எதிரொலி. தெளிவான எதிரொலி கேட்க, மனித காதின் "கேள்வித் தொடர்ச்சி" (persistence of hearing ≈ 0.1s) காரணமாக, எதிரொளிக்கும் பரப்பு குறைந்தது 17 m தூரத்திற்கு அப்பால் இருக்க வேண்டும் (காற்றில் v=340 m/s என்பதால் சென்று-திரும்பி வர 34 m தேவை). எதிரொலி தூரத்தைக் கணக்கிட d = v × t/2 — ÷2 ஏன் எனில் ஒலி சென்று திரும்பி வர வேண்டும்.
📌 அலைகளின் பொது பண்புகளான பிரதிபலிப்பு, ஒளிமுறிவு, விரிதல் (diffraction), தடைப்படல் (interference) ஆகியவை மனப்படத்தில் தரப்பட்ட, O/L பாடத்திட்டத்தின் நிலையான அலையியல் உண்மைகள் — பாடவுரையில் நேரடியாக விரிவாகப் பேசப்படவில்லை; இவை அனைத்து அலை வகைகளுக்கும் பொருந்தும் பொதுவான பண்புகள்.
| பண்பு | விளக்கம் |
|---|---|
| எதிரொளிப்பு (Reflection) | மேற்பரப்பில் திரும்புதல் — எதிரொலி இதற்கு உதாரணம் |
| ஒளிமுறிவு (Refraction) | ஊடகம் மாறும்போது அலையின் திசை மாறுதல் |
| விரிதல் (Diffraction) | திடமான ஓரம் அல்லது துவாரத்தைச் சுற்றி அலை வளைதல் |
| தடைப்படல் (Interference) | இரண்டு அலைகள் ஒன்றுசேரும்போது நிகழும் விளைவு |
ஒலியின் நடைமுறைப் பயன்பாடுகள் பல. SONAR (Sound Navigation And Ranging): கடல் ஆழம் அளத்தல், மீன் கூட்டம் கண்டறிதல், நீர்மூழ்கிக் கப்பல் கண்டறிதல் — வெளவாலின் echolocation-ஐ தொழில்நுட்பமாக்கியது. Medical ultrasound: கருவில் இருக்கும் சிசுவைப் படமெடுக்க — X-ray-ஐ விட பாதுகாப்பானது, நேரடி காட்சி தரும். தொழிற்துறை: உலோக இணைப்புகளை (welds) சேதப்படுத்தாமல் சோதிக்க. சுத்தம் செய்தல்: நகை, ஆய்வுக்கூடக் கண்ணாடிப் பொருட்களை மேலொலி மூலம் சுத்தம் செய்யும் கருவிகள்.