கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு பற்றி நீங்கள் என்ன அறிந்துள்ளீர்கள்?
பதில்: File:Onde electromagnetique.svg இயற்பியல், மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு (''electromagnetic radiation'') என்பது மின்காந்தப் புலம் அலைகளை (அல்லது அவற்றின் குவாண்டம், அல்லது ஒளியணுக்களைக்) குறிக்கிறது. இவை மின்காந்தக் கதிரியக்க ஆற்றலாக வெறும் வெளியினூடாகப் பயணிக்கக் கூடியவை ஆகும். மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு வானொலி அலைகள், நுண்ணலைகள், அகச்சிவப்புக் கதிர், ஒளி, புற ஊதாக் கதிர், எக்சு-கதிர், காம்மா கதிர் கதிர்கள் ஆகியவைகளாக இருக்கலாம். அலைகள் இருவகைப்படும்: இயக்க அலைகள் (mechanical waves), மின்காந்த அலைகள் (electromagnetic waves). நீர் அலைகள், சத்த அலைகள், கயிற்றலைகள் ஆகியவை இயக்க அலைகள். ஒளி 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.* p 430: "These waves... require no medium to support their propagation. Traveling electromagnetic waves carry energy, and... the ''Poynting'' vector describes the energy flow...;" p 440: ... the electromagnetic wave must have the following properties: 1) The field pattern travels with speed c (speed of light); 2) At every point within the wave... the electric field strength E equals "c" times the magnetic field strength B; 3) The electric field and the magnetic field are perpendicular to one another and to the direction of travel, or propagation."
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - அலைகள் பற்றி அடிப்படை கணித விவரிப்பு குறித்து விரிவாக சொல்லுங்கள்.
பதில்: படிமம்:Wave.JPG அலைகள் பற்றி எண்ணுகையில் கடல் அலைதான் கண் முன் நிற்கும். கடல் அலையை எளிமைப்படுத்தினால் படத்தில் உள்ளது போன்ற sine wave வெளிப்படும். இவ்வரைபடத்தில் சில தகவல்கள் குறிப்பிடத்தக்கவை. அவையானவை: 1. அதிர்வின் வீச்சு (amplitude) 2. முகடு (crest) 3. அகடு (trough) 4. அலைநீளம் (wavelength) மேலும், கிடைகோடு காலத்தையும் நிகழ்கோடு அதிர்வின் வீச்சையும் குறித்து நிற்பதையும் காணலாம். இச்சமயத்தில் ஒரு முக்கிய சமன்பாட்டையையும் குறித்துக் கொள்ளுதல் வேண்டும். அலை வேகம் = அதிர்வெண் X அலை நீளம் \; v= f\lambda அதிர்வெண், அலை நீளம், வீச்சு ஆகிய தகவல்களே அலை பற்றிய ஆழமான ஆய்வுக்கும் விளக்கங்களுக்கும் அடிப்படை. கணித ரீதியாக அலையை பின்வருமாறு விவரிக்கலாம். \; E=A \sin (wt - \beta z) \; A உச்ச வீச்சு \; \sin அலையின் வடிவத்தை விவரிக்கும் சார்பு (function)\; z பரிமாண திசை \; \omega அலையின் கோண அதிர்வெண் \; t நேரம் \; \beta=\frac{2\pi}{\lambda} பரப்புகை மாறிலி-propagation constant
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - மாக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள் பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: காந்த சக்தியிலிருந்து மின் சக்தி: \; \nabla X \vec {E} = -\frac {\vec {dB}}{dt} மின் சக்தியிலிருந்து காந்த சக்தி: \; \nabla X \vec {H} = \vec {J} + \frac {\vec {dD}}{dt} மேலும் இரு சமன்பாடுகளை குறித்துக்கொள்க: \; \nabla \cdot \vec {D} = \rho \; \nabla \cdot \vec {B} = 0 * \;\vec {D} - மின் பாய அடர்த்தி - Electric Flux Density (C/m2) * \;\vec {E} - மின் புலச் செறிவு - Electric Field Intensity (V/C) * \;\Psi - மின் பாயம் - Electic Flux (C) * \;\vec {B} - காந்த பாய அடர்த்தி - Magnetic Flux Density (Wb/m2) * \;\vec {H} - காந்த புலச் செறிவு - Magnetic Field Density (A/m) * \;\Psi - காந்த பாயம் - Magnetic Flux (T) * \;\vec {J} - கனவளவு மின்னோட்ட அடர்த்தி - Volume Current Density (A/m2) * \;\rho - மின்னூட்ட அடர்த்தி - Electric Charge Density (C/m3) * \; tநேரம் * \; dசிறிய மாற்றம் மேலே தரப்பட்ட நான்கு சமன்பாடுகளுமே மின் காந்த இயல்புகளை விபரிக்கும் முக்கிய நான்கு மாக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள் ஆகும். இச்சமன்பாடுகளின் அடிப்படையிலேயே மின் காந்த தொழில் நுட்பங்கள் கட்டமைக்கப்படுகின்றன. இயல்பியலின் பெரும் பகுதி இந்நான்கு 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. \; \nabla 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. 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. பொதுவாக, மின் புலச் செறிவுக்கும் மின் பாய அடர்த்திக்கும் இருக்கும் தொடர்பை பின்வரும் சமன்பாடு கொண்டு விளங்கலாம்: \; \vec {D} = \epsilon \vec {E} அதேபோல் காந்தப் புலச் செறிவுக்கும் காந்தப் பாய அடர்த்திக்கும் இருக்கும் தொடர்பு: \; \vec {B} = \mu \vec {H} இங்கே, \;\epsilonமின்உட்புகுதிறன் (permittivity) ஆகும், மற்றும் \;\muகாந்தவிடுதிறன் (permeability) ஆகும்.
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - மின்காந்த அலை பயண இயல்புகள் பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: மேலே, மின்காந்த அலைகளை விபரிக்கும் மக்ஸ் வெலின் கணித செயல் கூறுகள் தரப்பட்டன. இனி மின்காந்த அலைகள் எப்படி பயணிக்கின்றன, வெவ்வேறு ஊடகங்கள் அல்லது இடங்கள் ஊடாக பயணிக்கும் பொழுது அதன் இயல்புகள் எப்படி மாறுகின்றன என்பது பற்றி அலசப்படும். ஊடகங்கள் அனைத்தையும் நான்காக வகைப்படுத்தலாம். எந்த ஒரு ஊடகத்தையும் மூன்று காரணிகள் வருணிக்கின்றன. அவை, கடத்துதிறன், மின் உட்புகுதிறன், காந்த உட்புகுதிறன் ஆகும். ஊடகங்களும் அவற்றை விவரிக்கும் காரணிகளும் பின்வருமாறு: 1. வெற்றிடம் (\; \sigma=0, \epsilon=\epsilon_0, \mu=\mu_{0} ) 2. இழப்பு இல்லா மின் கடவாபொருள் (\; \sigma=0, \epsilon=\epsilon, \mu=\mu ) 3. இழப்புடைய மின் கடவாபொருள் (\; \sigma \neq 0, \epsilon=\epsilon, \mu=\mu ) 4. நல்ல கடத்திகள் (\; \sigma=\infty, \epsilon=\epsilon_0, \mu=\mu ) 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 விவரிக்கப்படுவதை குறிக்க.) ::\;\overrightarrow {E_{1t}} - \overrightarrow {E_{2t}}= 0 ::\;\overrightarrow {D_{1n}} - \overrightarrow {D_{2n}}= \rho_s ::\;\overrightarrow {H_{1t}} - \overrightarrow {H_{2t}}= \overrightarrow {J_{s}} \times \widehat {a_n} ::\;\overrightarrow {B_{1n}} - \overrightarrow {B_{2n}}= 0 மின் அலையின் சமந்தர கூறுகள் ஊடகம் 1, ஊடகம் 2 இடையான பயணத்தில் ஒரே பெறுமதி கொண்டிருக்கும், அதாவது \;\overrightarrow {E_{1t}} = \overrightarrow {E_{2t}} . அப்படியானால், செங்குத்தான கூறுகளின் கதி என்ன? இரண்டாவது சமன்பாட்டை நோக்குக. எல்லையில், வேறு மின்னூட்டுக்கள் இல்லை எனில், அதாவது \;\rho_s=0, பிரதேசம் 2ல் இருந்து பிரதேசம் 1 நோக்கி செல்லும் மின் அலையின் செங்குத்து கூறு \frac {\epsilon_2}{\epsilon_1} காரணியால் சமன்படும், அதாவது: ::::::::::\;\overrightarrow {D_{1n}} - \overrightarrow {D_{2n}}= 0 ::::::::::\;\overrightarrow {D_{1n}} = \overrightarrow {D_{2n}} ::::::::::\;\overrightarrow {E_{1n}} = \frac {\epsilon_2}{\epsilon_1}\overrightarrow {E_{2n}} காந்த அலைகளின் இயல்பு எப்படி இருக்கும்? மேலே தரப்பட்ட மூன்றாவது சமன்பாடை நோக்குக, எல்லையில் பிற புறபரப்பளவு மின்னூட்டு அடர்த்திகளின் தாக்கம் இல்லாவின், அதாவது K=0, சமன்பாடு இவ்வாறு மருவும் \;\overrightarrow {H_{1t}} = \overrightarrow {H_{2t}}. மேலும், காந்த அலைகளின் செங்குத்தான கூற்றின் இயல்பை பின்வருமாறும் சமன்படுத்தலாம் \;\overrightarrow {B_{1n}} = \frac {\mu_2}{\mu_1}\overrightarrow {B_{2n}}.
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - சக்தி, வலு, பொயின்ரிங் நெறியம் பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: 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. \; \vec {\Rho} \equiv \vec {E} \times \vec {H} (W/m2) மேலே தரப்பட்டது வரைவிலக்கணமே, சமன்பாடு அல்ல என்பதை குறிக்க. பொயின்ர்ங் நெறியம் மின்காந்த வலு எத்திசையில் பாய்கின்றது என்பதை சுட்டி நிற்கும். மின் புலமும், காந்த புலமும் ஒரே அலைவரிசையில் அல்லது ஒரே மாதிரி மாறும் அலைவரிசையில் இருந்தால் மேல் தரப்பட்ட வரைவிலக்கணம் பின்வருமாறு மருவும்: complex\; \vec {\Rho} = \vec {E} \times \vec {H}^* (W/m2)
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - மின்காந்த அலையின் முனைப்பாக்கம் (Wave Polorization) பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: மின்காந்த அலையின் மின் புலத்தின் திசையை அலையின் முனைப்பாக்கம் எனப்படும். மின் புல முனைப்பாக்கத்தை கொண்டே மின்காந்த அலையின் முனைப்பாக்க தளத்தை (plane of polarization) விபரிப்பர். மின்காந்த அலையின் முனைப்பாக்க தளம் மின் புலத்தின் திசைக் கோட்டினாலும், மின்காந்த அலையின் பரவு திசைக் கோட்டினாலும் கட்டமைக்கப்பட்ட தளத்தை குறிக்கும். இத் தளம் இட கால காரணிகளின் ஒரு செயல்கூறு ஆகும். மிகவும் எளிய உதாரணம்: மின் புலம் x-அச்சு திசையிலும் மின்காந்த அலையின் பரவு திசை z-அச்சு திசையிலும் இருந்தால் அம் மின்காந்த அலையின் முனைப்பாக்க தளம் x-z தளம் ஆகும்.
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - மின்காந்த குறுக்கலைகள் (Transverse Electromagnetic Waves) குறித்து விரிவாக சொல்லுங்கள்.
பதில்: அலை பரவும் திசையும் அலையின் அதிர்வுகளும்/அசைவுகளும் செங்குத்தாக இருக்குமானால் அவ் வலைகள் குறுக்கலைகள் எனப்படும். மின்காந்த அலையின் அதிர்வும் அது பரவும் திசையும் செங்குத்தாக இருப்பதால் மின்காந்த அலைகள் குறுக்கலைகள் ஆகும்.
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - சீரான சமதள மின்காந்த அலைகள் (Uniform Plane TEM) என்பது என்ன?
பதில்: 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.
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - மின்காந்த அலைகளை வகைப்படுத்தல் பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: File:EM spectrum.svg மற்றும் வேறாக எடுத்துக்காட்டப்பட்டுள்ள ஒளியின் திருசியம்]] File:EM Spectrum Properties ta.svg மின்காந்த அலையை அலை எண்ணை கொண்டு பல வேறாக வகைப்படுத்தலாம். அவ்வாறு வகைப்படுத்தும் மின்காந்த அலைகள் வெவ்வேறு தன்மைகளை கொண்டிருக்கும். * காம்மா அலைகள் (1010 - 1013 GHz) * ஊடு கதிர் அலைகள் (108 - 109 GHz) * புற ஊதா கதிர்கள் (106 - 108 GHz) * ஒளி அலைகள் (105 - 106 GHz) * அகச்சிகப்பு கதிர்கள் (103 - 104 GHz)( * மைக்ரோ வேவ் அலைகள் (3 – 300&nbsp;GHz) * ரேடியோ அலைகள் (535 kHZ - 806&nbsp;MHz)
கேள்வி: மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு - நுண்ணலைகள் பற்றி விளக்கவும்.
பதில்: மிகக் குறைந்த அலைநீளம் உள்ளதால் இந்த அலைகள் கதிரலைக் கும்பா மற்றும் செய்தித் தொடர்புக்குப் பயன்படுகின்றன. வீட்டு உபயோகப் பொருளான மைக்ரோ அலை சமையல்கலன்கள், இந்த அலைகளின் சிறந்த பயன்பாடு ஆகும்.