அதிர்வெண்

அதிர்வெண் அல்லது அலைவெண் (Frequency) என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட நேர அலகிற்குள் எத்தனை முறை ஒரு சுழற்சி நிகழ்வு நிகழ்கிறது என்பதற்கான அளவையாகும். இதனை எளிமையாக விளக்க ஓர் ஊஞ்சலை எடுத்துக்கொள்ளலாம். ஊஞ்சலை ஆட்டிவிட்டால் அது அசையாது நிற்கும் நிலையில் இருந்து முன்னே நகர்ந்து எட்ட விலகி ஓர் எல்லைக்குப் போய், பிறகு மீண்டும் தொடங்கிய இடத்துக்கு வந்து, பின் எதிர்ப்புறமாகப் போய்ப் பின்னர் தொடங்கிய இடத்துக்கே வரும் பொழுது அது ஒரு சுழற்சி அடைகிறது. ஆனால் அது மேலும் முன்னும் பின்னுமாய் அலையும்.  ஒரு மணித்துளி நேரத்தை ஓர் அலகு நேரம் என்று எடுத்துக்கொண்டால், எத்தனை முழுச் சுழற்சிகள் அந்த நேரத்தில் நிகழ்ந்தன என்பது அதிர்வெண் அல்லது அலைவெண் ஆகும். ஒரு நொடிக்கு ஒரு முழு சுழற்சி என்னும் கணக்கு ஓர் ஏர்ட்சு (Hertz) என்று கூறப்பெறுகின்றது. முன்னர் இதனை நொடிக்கு ஒரு சுழற்சி (cycle per second) என்று குறித்தனர்.

ஒலியலைகளும்,  ஒளியலைகளும் ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லைகளுக்குள் நாம் உணருமாறு பண்புகள் கொண்டிருக்கும். ஒலியினது அதிர்வெண் அதன் சுருதியைத் தீர்மானிக்க உதவுகின்றது. அதிக அல்லது உயர்ந்த அதிர்வெண் கொண்ட துடிப்பலைகள் "கீச்" என்று உணரப்படும் அவை உயர்ந்த சுருதியுடையனவாகவும், குறைந்த அதிர்வெண்கள் கொண்ட ஒலியலைகள் (அடிவயிற்றில் இருந்து எழுவதுபோன்ற ஒலியாகிய) தாழ்ந்த சுருதி உடையனவாகவும் இருக்கும்.

இதே போல ஒளியலையின் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து, அதன் நிறம் தென்படுகின்றது. அதிக அதிர்வெண் கொண்ட காணக்கூடிய ஒளி அலைகள் நீலமாகவும், குறைந்த அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள் சிவப்பு நிறமாகவும் கண்ணுக்குத் தெரியும்.

அளவீட்டு முறைகள்

எண்ணிக்கை முறை
ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்தில், மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் நிகழ்வு நிகழும் எண்ணிக்கைக் கணக்கிடப்பட்டு பின்னர் அந்த எண்ணிக்கைக் கால நீளம் மூலம் வகுக்கப்பட்டு அந்நிகழ்வின் அதிர்வெண் கணக்கிடப்பட்டது.

எடுத்துக்காட்டாக, 15 வினாடிகளில் 71 முறைகள்  நிகழும் நிகழ்வின் அதிர்வெண்:

ஸ்ட்ரோபோஸ்கோப் முறை
ஸ்ட்ரோபோஸ்கோப் முறை என்பது பொருள்கள் சுழலும் அல்லது அதிர்வுறும் பொருட்களின் அதிர்வெண் அளவிடும் பழைய முறை ஆகும். ஸ்ட்ரோபோஸ்கோப் என்பது அளவிடப்பட்ட நேரச்சுற்றின் உதவியுடன் அதிர்வெண்ணைச் சரிசெய்து கொள்ளக்கூடிய ஒரு மிளிரும் ஒளிவிளக்கு. இந்த விளக்கு, சுழலும் அல்லது அதிர்வுறும் பொருளை நோக்கி செலுத்தப்பட்டு அதிர்வெண் மேலும் கீழும் சரிசெய்யப்படுகிறது. விளக்கின் அதிர்வெண்ணும் சுழலும் பொருளின் அதிர்வெண்ணும் சமமாக இருக்குப்போது அப்பொருளின் ஒரு சுழற்சி முழுமையடைந்து அது தனது பழைய நிலைக்குத் திரும்பும். ஸ்ட்ரோபோஸ்கோப்பின் அளவிடப்பட்ட நேரச்சுற்றிலிருந்து அதிர்வெண்ணைக் கண்டு கொள்ளலாம்.

அதிர்வெண் எண்ணி முறை
அதிக அதிர்வெண்கள் பொதுவாக ஒரு அதிர்வெண் எண்ணி கொண்டு அளவிடப்படுகிறது. இது மீண்டும் மீண்டும் வரும் மின்னணு சமிக்ஞையின் மூலம் அதிர்வெண் கணக்கிடப்படும்.மேலும் ஒரு மின்னணு ஒளிப்படக்கருவி மூலம் முடிவு காட்டப்படுகிறது.

வரைவிலக்கணமும் அலகும் 
அனைத்துலக அடிப்படை அலகின் படி, அதிர்வெண் ஏர்ட்சு (Hertz) என்ற அலகில் அளக்கப்படுகிறது. இந்தப் பெயரானது, ஜெர்மனியை சேர்ந்த இயற்பியலாளரான, என்றிக் ஏர்ட்சு அவர்களின் நினைவாக வழங்கப்பட்டது. ஒரு ஏர்ட்சு என்பது, ஒரு நிகழ்வில் ஒரு நொடியில் எத்தனை முழுச் சுழற்சிகள் இடம்பெறும் என்கின்ற அளவாகும்.

அதிர்வெண்ணை பொறுத்து அலையின் வகைப்பாடு

ஒளி இயற்பியல்
ஒளி என்பது மின்சார மற்றும் காந்த புலங்களசையும் ஒரு பயணிக்ககூடிய மின்காந்த அலை ஆகும். 
ஒளியலையின் அதிர்வெண் அதன் நிறத்தைத் தீர்மானிக்கிறது:
4×1014 ஹெர்ட்ஸ் கொண்டது சிவப்பு ஒளி; 8×1014 ஹெர்ட்ஸ் கொண்டது ஊதா ஒளி; 
இந்த வரைமுறைக்குள் (4-8 ×1014 ஹெர்ட்ஸ்) இடையே வானவில்லின் அனைத்து மற்ற நிறங்களும் உள்ளன.  மின்காந்த அலைகள், 4×1014 ஹெர்ட்ஸினை விட குறைவாக அதிர்வெண் கொண்டிருக்கலாம். மனித கண்ணுக்கு புலப்படாத அத்தகைய அலைகள் அகச்சிவப்பு (IR) கதிர்வீச்சு என அழைக்கப்படுகின்றன. அதைவிடக் குறைந்த அதிர்வெண் அலை நுண்ணலை என அழைக்கப்படுகிறது. மற்றும் இன்னும் குறைந்த அலைவரிசைகளில் இது ரேடியோ அலை என அழைக்கப்படும். அதேபோல், ஒரு மின்காந்த அலை 8×1014 விட அதிக ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் உடையதெனில் அத்தகைய அலைகள் புற ஊதாக் கதிர்களென (UV) அழைக்கப்படுகின்றன. அதைவிட அதிக அதிர்வெண் உடைய அலைகள் எக்சு-கதிர்கள் எனவும், காமாக் கதிர்கள் எனவும் அழைக்கப்படுகின்றன.

ஒலி இயற்பியல்
ஒலி அலைகள்  காற்று அழுத்தத்தின் மாற்றங்கள் மூலம் உருவாகின்றன. ஒலியின் சுருதியை அதன் அதிர்வெண் தீர்மானிக்கிறது. காதால் கேட்கக் கூடிய அதிர்வெண்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் வீச்சுக்குள் அமையும்.

வாயுக்கள், திரவங்கள், திடப்பொருட்களில் ஒலி பயணிப்பது, இயந்திர அதிர்வுகள் மூலம்  அறிந்து கொள்ளப்படுகிறது. ஒலி ஒரு வெற்றிடம் மூலம் பயணிக்காது.

அலைகளின் அதிர்வெண்
ஆவர்த்தன அலைகளின் அதிர்வெண் மற்றும் அலைநீளம் இடையே எதிர்மறையான தொடர்பு உண்டு; அதிர்வெண் f அலைநீளம் λ (லேம்டா) க்கு நேர்மாறான விகிதசமத்தில் உள்ளது. அலைவேகம் V ஐ அலைநீளம் λ ஆல் வகுக்க வருவது அதிர்வெண் f இற்கு சமமாக இருக்கும்: 

வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் c ஆக இருக்க இம்மின்காந்த அலையின் அதிர்வெண்:

ஒருநிற அலைகள் ஒரு ஊடகத்தில் இருந்து இன்னொரு ஊடகத்திற்கு செல்லும் போது அதன் அதிர்வெண் மாறுவது இல்லை. வேகம், அலைநீளம் ஊடகத்திற்கு தக்கவாறு மாறுகிறது.

அதிர்வெண் மற்றும் காலத்திற்கான தொடர்பு
ஆடியோ மற்றும் வானொலி போன்ற குறுகிய மற்றும் நெடிய அலைகள் வழக்கமாக அவற்றின் அலைவுகாலத்திற்கு பதிலாக அதிர்வெண் மூலம் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் தொடர்புகள் கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன

அதிர்வெண்களின் வகைகள்

மின்னியல் அதிர்வெண்
மின்னியல் அதிர்வெண் என்பது மாறு மின்னழுத்தத்தின் அதிர்வெண் ஆகும். இது ஒரு நொடியில் மாறும் மின்னோட்ட விகிதம் ஆகும். இது இந்தியா, ஐரோப்பா, ஆப்பிரிக்கா, ஆஸ்திரேலியா, தென் அமெரிக்கா, ஆசியா மற்றும் ரஷ்யாவில் வீடு மற்றும் மின் நிலையங்களில் உள்ள மின்மாற்றிகளின் தற்போதைய அதிர்வெண் 50 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும். அதேசமயம் இது வடஅமெரிக்கா மற்றும் வட தென்அமெரிக்காவில் உள்ள வீடு மற்றும் மின் நிலையங்களில் உள்ள மின்மாற்றிகளின் தற்போதைய அதிர்வெண் 60 ஹெர்ட்சு ஆகும். இந்த அதிர்வெண்தான் மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகளின் செயல்பாட்டுக்குக் காரணமாகும்.

கோண அதிர்வெண்
கோண அதிர்வெண் (Angular frequency) ω என்பது கோண இடப்பெயர்ச்சியின் (θ) மாற்ற வீதமாகும். 

கோண அதிர்வெண்ணிண் அலகு ரேடியன்/நொடி.

வெளி அதிர்வெண்
வெளி அதிர்வெண் (Spatial frequency) என்பது பொதுவான அதிர்வெண்ணை ஒத்ததாகும். ஆனால் நேர அச்சிற்குப் பதில் ஒன்று அல்லது ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட வெளி இடப்பெயர்ச்சி அச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக:

செவியுணர் அதிர்வெண்
செவியுணர் அதிர்வெண் என்பது 20-20000 ஹெட்சு வரையுள்ள அலைகள் ஆகும்.

மின்காந்த அதிர்வெண்
மின்காந்த நிறமாலை என்பது 20000 ஹெர்ட்சுக்கு அதிகமான அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள் ஆகும். அவை புலப்படும் ஒளி, அகச்சிவப்பு அல்லது புற ஊதா கதிர்கள், ரேடியோ அலைகள், எக்ஸ் கதிர்கள் என பல வகைப்படும்.

அலைவுக்காலம் 
ஒரு முழு அலைவை நிறைவு செய்யத் தேவைப்படும் கால அளவே அலைவுக்காலம் (period) ஆகும். இது இயற்பியலில் 'T' எனும் ஆங்கில எழுத்தின் மூலம் குறிக்கப்படுகின்றது.

அலைவுக்காலம், T, அதிர்வெண்ணின் பெருக்கல் நேர்மாறு ஆகும்:

அலைவுக்காலத்தின் அலகு அனைத்துலக முறை அலகுகளில் (SI) செக்கண்டு ஆகும்.

விம்மல்கள்

சற்றேறக்குறைய சம அதிர்வெண்கள் கொண்ட இரண்டு அலைகள் ஊடகமொன்றில் ஒரே திசையில் பயணிக்கும்போது ஒன்றுடன் மற்றொன்று மேல் பொருந்தி விம்மல்கள் உருவாகின்றன. தொகுபயன் ஒளியின் வீச்சும், செறிவும், ஒரு புள்ளியில் சீரான கால இடைவெளியில் இதன் காரணமாக அதிகரிக்கவும் குறையவும் செய்கிறது.இவ் ஒலிச் செறிவு பெரும அளவிற்கு அதிகரிப்பதை  ஒலியின் வளர்ச்சி என்றும், சிறும அளவிற்கு குறைவதைத் தேய்வதை ஒலியின் தேய்வு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.அதாவது, விம்மல்கள் எனப்படுவது சற்றேறக்குறைய சம அதிர்வெண்கள் கொண்ட இரு ஒலி அலைகள் குறுக்கிடுவதால் உண்டாகும் ஒலி வளர்ச்சி மற்றும் ஒலித் தேய்வு நிகழ்வாகும்.

ஒரு நொடியில் தோன்றும் விம்மல்களின் எண்ணிக்கையானது, அடுத்தடுத்த இரு பெருமங்களுக்கான கால இடைவெளியின் தலைகீழியாகவோ அல்லது இரு சிறுமங்களுக்கான கால இடைவெளியின் தலைகீழியாகவோ அமையும்.

விம்மல்களின் பயன்கள்

விம்மல்கள் இரு அதிர்வுறும் பொருள்களின் அதிர்வேங்களைச் சமமாக்கி ஒரே அதிர்வூட்டுவதற்குப் பயன்படுகின்றன.உதாரணத்திற்கு, சுரமானிக் கம்பியின் அதிர்வெண்ணை இசைக்கவை ஒன்றின் அதிர்வெண்ணிற்கு விம்மல்களைக் கொண்டு சமப்படுத்திட இயலும். அதிர்வூட்டப் பெற்ற இசைக்கவையைச் சுரமானியின் மீது பொருந்தச் செய்யும்போது சுரமானிக் கம்பியின் அதிர்வெண்ணும் இசைக்கவையின் அதிர்வெண்ணும் சற்றேறேக்குறைய சமமாக இருக்குமேயானால் விம்மல்கள் வெளிப்படும்.கம்பியின் நீளத்தைச் சரிசெய்திடும்போது விம்மல்களின் எண்ணிக்கைக் குறைந்து இறுதியில் பூச்சியமாகும். தற்போது சுரமானிக் கம்பியின் அதிர்வெண்ணும் இசைக்கவையின் அதிர்வெண்ணும் சமமாகக் காணப்படும். பெரும்பாலான இசைக்கருவிகளில் இத்தகைய முறையானது பயன்படுத்தப்பட்டு ஒத்ததிர்வு உருவாக்கப்படுகின்றன.
அதுபோல்,விம்மல்களைப் பயன்படுத்தி இசைக்கவை ஒன்றின் அதிர்வெண்ணைக் கண்டுபிடிக்க இயலும். அதிர்வெண் N உடைய படித்தற இசைக்கவையை, அதிர்வெண் தெரியாத இசைக்கவையுடன் சேர்த்து அதிர்வூட்டம் செய்ய வேண்டும். அப்போது ஒரு நொடியில் உருவாகும் விம்மல்களின் எண்ணிக்கை n எனில் தெரியாத அதிர்வெண் N+/-n ஆகும். தெரியாத அதிர்வெண் கொண்ட இசைக்கவையில் சிறிதளவு தென் மெழுகினை ஒட்டி, அதிர்வெண் குறைக்கப்படுதல் வேண்டும். மறுபடியும் மேற்குறிப்பிட்ட இரு இசைக்கவைகளையும் ஒருங்கே அதிர்வூட்டப்படுத்திடுதல் வேண்டும். தற்போது, விம்மல்களின் எண்ணிக்கை முன்பைவிட மிகுதி எனில், தெரியாத அதிர்வெண் N-n ஆகும். விம்மல்களின் எண்ணிக்கை முன்பைவிடக் குறைவு எனில், தெரியாத அதிர்வெண் N+n ஆகும்.

மேற்கோள்கள்

மேலும் பார்க்க 
 அலைநீளம்

அலை இயக்கவியல்
ஒலியியல்
ஒலி