ஒளிச்சிதறல்

ஒளிச்சிதறல் அல்லது மின்காந்தக் கதிர்ச் சிதறல் என்பது, ஒளியூடகம் ஒன்றில் செல்லும்போது, அவ்வூடகத்தில் உள்ள குறைபாடுகளாலோ அல்லது வேறு ஊடகத்துடன் சேருமிடத்திலோ, ஒளி அலைகள்  எதிர்பார்க்க இயலாத பல திசைகளில் சிதறடிக்கப்படுவதைக் குறிக்கும். ஒரு பரப்பிலிருந்தோ இடைமுகத்திலிருந்தோ சிதறுவதை பரவல் எதிரொளிப்பு என்றும் கூறலாம்.

நாம் காணும் பல பொருட்களும் அவை தம்மீது விழும் ஒளியைச் சிதறடிப்பதாலேயே காண முடிகிறது. இதுவே நமது முதன்மையான இயற்பியல் கவனிப்பாக உள்ளது. ஒளிச்சிதறல் சிதறடிக்கப்படுகின்ற ஒளியின் அலைநீளம் அல்லது அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்துள்ளது. காணுறு ஒளியின் அலைநீளம் ஓர் மைக்ரான் அளவில் உள்ளதால், மைக்ரானைவிடச் சிறியப் பொருட்களை, நுண்ணோக்கிகள் மூலம்கூட, காண இயலாது. ஒரு மைக்ரான் அளவுள்ள நீரில் மிதக்கும் கூழ்மப் பொருட்களை நேரடியாக கண்டுள்ளனர்.

பல்வேறு அலை அதிர்வெண்கள் உடைய ஒளியை செலுத்துதல் பல பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான ஒன்றாகும். சாளரக்கண்ணாடி முதல் ஒளியிழை தொலைதொடர்பு மற்றும் அகச்சிவப்பு வெப்பநோக்கு ஏவுகணை வரை இது முதன்மையானத் தேவையாகும். அத்தகையச் செலுத்தலின்போது ஒளி உட்கவர்தல்,எதிரொளிப்பு மற்றும் ஒளிச்சிதறல் ஆகியவற்றால் ஆற்றல் குன்றுகிறது.

அறிமுகம்
ஒளி ஒரு பொருளின்மீது பட்டு எதிர்வினையாற்றுவதைக் கொண்டு அப்பொருளின் கட்டமைப்பு மற்றும் இயக்காற்றல் குறித்த பல முதன்மையானத் தகவல்களைப் பெற முடியும். சிதறடிக்கும் கூறுகள் நகர்வதாக இருந்தால் சிதறிடிக்கப்பட்ட ஒளியின் அலைநீளம் டாப்ளர் விளைவினை ஏற்றிருக்கும். ஒளிநிறமாலையை அலசுவது மூலம் நகரும் சிதறடிக்கும் பொருளின் விரைவினைக் குறித்தத் தகவல்களைப் பெறலாம்.சிதறடிக்கும் ஊடகம் ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பைத் திரும்பத் திரும்பக் கொண்டிருந்தால் சிதறடிக்கப்பட்ட ஒளியின் நிறமாலையில் குறுக்கீடுகள் ஏற்படுத்தும். வெவ்வேறு கோணங்களில் இத்தகவலைப் பெற்று ஊடகத்தின் அணுக்கட்டமைப்பு, இடை அளவுத் தகவல்கள், உருவியல் போன்றவற்றை அறியலாம். நீர்மம், திண்மப் பொருட்களில் கீழ்வரும் பண்புகள் அறியலாம்:

படிகத்தன்மை: அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் எத்தனை அண்மித்து அமைக்கப்பட்டுள்ளன, அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் படிகத்தன்மை பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றனவா போன்றவை
கண்ணாடி கட்டமைப்பு: சிதறடிக்கும் கூறுகள் கண்ணாடியின் அடர்த்தியில்/வேதிச்சேர்க்கையில் காணும் வேறுபாடுகள்.
நுண்ணியக் கட்டமைப்பு: நீர்மங்களில் அகப்பரப்புகளில் காணப்படும் அடர்த்தி வேறுபாடுகள் மற்றும் திண்மங்களில் உள்ள நுண்குறைகள் (பருக்கள், பரு விளிம்புகள் மற்றும் நுண்ணிய ஓட்டைகள்) சிதறடிக்கும் மையங்களாக உள்ளன.

ஒளிச்சிதறலின் நிகழ்முறையில் மிகவும்  முதன்மையான காரணியாக, சிதறடிக்கப்படும் ஒளியின் அலைநீளமளவே இக்கட்டமைப்பின் எந்த அல்லது அனைத்து நீள அளவுகள்  அமைந்திருத்தலாகும்.

ஒளிச்சிதறல் வகைகள்
ராலே சிதறல்:எதிர்படும் ஒளியின் அலைநீளத்தைவிட மிகச்சிறிய பொருட்களினால் ஏற்படும் ஒளிச்சிதறல். பொதுவாக எந்தவொரு தெளிந்த ஊடகத்தில் செல்லும்போதும் காணலாம் என்றாலும் வளிமங்களிலேயே முதன்மையாக கவனிக்கப்படுகிறது. சிதறடிக்கும் கூறுகள் ஒளியை உட்கவர்ந்து பின் வேறு திசைகளில் வெளியிடுவதால் ஒளி சிதறடிக்கப்படுகிறது. சிதறலடையும் அளவு ஒளியின் அலைநீளத்தின் நான்குமடி மதிப்பிற்கு எதிர்விகிதத்தில் உள்ளது. இதனை ராலே ஒளிச்சிதறல் விதி என்று குறிப்பிடுகின்றனர். இதன்படி குறைந்த அலைநீளங்கள் (நீலம்) நீண்ட அலைநீளங்களை(சிகப்பு) விட கூடுதலாக சிதறல் அடைகின்றன. இதனாலேயே வானவெளி நீலநிறமாக காட்சியளிக்கிறது.
மீ சிதறல்:இது கோள வடிவப் பொருட்களால் நிகழும் ஒளிச்சிதறல் ஆகும்.  ராலே சிதறல் மீச்சிதறலின் ஓர் அங்கமாகும்; சிதறடிக்கும் கூற்றின் விட்டம் ஒளியின் அலைநீளத்தைவிட மிகச்சிறியதாக உள்ள மீ சிதறலே ராலே சிதறலாகும்.
பிரில்லோயன் சிதறல்:இது ஒளியன்கள் ஊடக்கத்தின் ஒலியன்கள் அல்லது அதிர்வுகளுடன் எதிர்மறிவினையாற்றுகையில் ஏற்படுவன. சமதள ஒருநிற ஒளியானது சைன் வகையான அடர்த்தி மாறுதல்களினால் விளிம்பு விளைவு பெற்று சிதறடிக்கப்படுகிறது. ஓர் திண்மத்தில் படிகத்தளங்களால் எவ்வாறு எக்ஸ்ரே கதிர்கள் சிதறடிக்கப்படுகின்றனவோ அவ்வாறே ஒளியலையும் மிகுந்த அடர்த்தியால் (அல்லது ஒலியன்களின் மிகுந்த  வீச்சால்) சிதறடிக்கப்படுகின்றன. இந்த வினையாற்றுகையால் ஒலியன்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன அல்லது அழிக்கப்படுகின்றன. சிதறிய ஒளியின் ஆற்றலும் ( சார்ந்த அதிர்வெண்ணும்)சற்றே ஏற்றமோ இறக்கமோ பெறுகிறது.

 டின்டால் ஒளிச்சிதறல்:இது கூழ்மத்துகள்கள் மீது ஒளிக்கற்றை விழும்போது அவற்றால் ஒளி சிதறடிக்கப்படுவதைக் குறிக்கும்.இதன் காரணமாகவே ஒளிக்கற்றை ஓர் கூழ்ம கரைசல் வழியாகச் செல்லும்போது அதன் பாதைத் தெளிவாகப் புலனாகிறது.
இராமன் சிதறல்:இது பிரில்லோயன் சிதறலைப்போன்றதே. ஒளியன்கள் மூலக்கூறுகளின் அதிர்வுகள் மற்றும் சுழற்சிகளுடன் எதிர்மறிவினையாற்றி சிதறடிக்கப்படுகின்றன.  சிதறலடைந்த ஒளி படுகின்ற அதிர்வெண்ணை மட்டுமல்லாது புதிய அதிர்வெண்களையும் கொண்டிருக்கும். இதனை இராமன் விளைவு என்றும் புதியதாக நிறமாலையில் தோன்றும் வரிகளை இராமன் வரிகள் என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது. இராமன் நிறமாலை மூலம் வேதிச்சேர்க்கை, மூலக்கூற்றமைப்பு போன்ற பண்புகள் அறியப்படுகின்றன.

மேற்கோள்கள்

மேலும் படிக்க
P. W. Barber, S. S. Hill: Light scattering by  particles: Computational methods.  Singapore, World Scientific, 1990.
G. Mie,  “Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen,”  Leipzig, Ann.  Phys. 330,  377–445 (1908) 
M. Mishchenko,  L. Travis, A. Lacis: Scattering,  Absorption, and Emission of Light by Small Particles, Cambridge University Press, 2002.

ஒளியியல்