logo3.gif (702 bytes)

HOME


ක්‌වොන්ටාවේ කතාව 02

විශ්වය ම තමන් විසින් විසඳ හමාර යෑයි සිතූ නිව්ටන් කීවේ ආලෝකය යනු අංශු ප්‍රවාහයක්‌ ය යන්නයි. එහෙත් ආලෝකයේ තරංග ගුණ මතු වීම නිව්ටන් ගේ අධිපත්‍යයෙන් යට කිරීමට නොහැකි විය.

ආලෝක තරංගයට නිව්ටන් ගසාගෙන යයි

ලියන්නේ - සමිත ප්‍රසන්න හේවගේ

"අලුතෙන් සොයාගැනීමට කිසිදු දෙයක්‌ දැන් තවදුරටත් භෞතික විද්‍යාවේ ඉතිරි වී නැත. අවශ්‍ය වන්නේ වඩ වඩාත් නිවැරැදි මිනුම් ලබා ගැනීමයි" කෙල්වින් සාමිවරයා, විලියම් තොම්සන් (William Thomson) 1894 දී එසේ ලීවේ ය.

එහෙත් 1900 වන විට කෙල්වින් සාමිවරයා සහ අනෙක්‌ බොහෝ අය සිතූ තරම් ස්‌වභාවලෝකය සරල නො වන බවට ප්‍රබල ලකුණු පහළ වන්නට විය. නිව්ටන් ගේ චලිත නියම මගින් සහ ගුරුත්වාකර්ශණ නියමය මගින් සියල්ල පැහැදිලි කළ හැකි ය යන සිතිවිල්ල බොඳ වන්නට විය. නිව්ටන් හිර වුණ බොහෝ දේ අතර කෘෂ්ණ වස්‌තු විකිරණයේ ව්‍යාප්තිය සහ ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණය ඉහළින් ම විය. මේ දෙක ම ආලෝකය මූලික කොටගත්තේ විය. ආලෝකය වැටී නිව්ටන් හෙළිදරව් වෙමින් තිබිණි.

වසර 1669යේ දිනක එංගලන්තයේ වූල්ස්‌ත්‍රොaප්හි පිහිටි නිවෙසක සිටින ඒ 23 හැවිරිදි තරුණයාට සිය කාමරයට කුඩා කවුළුවෙන් ගලා එන ආලෝක ධාරාව පෙනේ. ග්‍රීකයන් කී ලෙස මේ ආලෝකය අප දකින දේ හා අපේ ඇස අතර පාලමක්‌ තනයි. ඔවුන් කීවේ ආලෝකය නළයකින් වතුර ඉවතට විදින්නාක්‌ මෙන් අපේ ඇසෙන් ඉවතට විදින බව ය. එහෙත් පයිතගරස්‌ නම් කීවේ ආලෝකය අප දකින දේ සිට ඇසට පැමිණෙන බවයි. යුක්‌ලීඩ් ආලෝකය සරල රේඛාවල ගමන් කරන්නේ යෑයි ගෙන ගණිත මාදිලි ද තැනුවේ ය. දැන් මේ තරුණයාට ද ආලෝකය කුමක්‌ ද යන්න ගැන කතාවක්‌ ඇත. වීදුරු ප්‍රිස්‌මයක්‌ අතට ගත් හෙතෙම එය කවුළුවෙන් ගලා එන ආලෝක ධාරාවට අල්ලා බැලුවේ ය. ඔහු දුටුවේ ප්‍රිස්‌මය මගින් දේදුන්නක්‌ මෙන් ඇති කරනු ලබන වර්ණ රටාවයි. මේ දේදුනු රටාව දුටු පළමු මිනිසා ඔහු නො වූවත් අනෙක්‌ අය නො කී අලුත් දෙයක්‌ ඔහු කීවේ ය. එනම්( මේ සූර්යයා ගෙන් ගලා එන සුදු ආලෝකය ලෙස අප අත්විඳින දේ අර වර්ණවල මිශ්‍රණයක්‌ බව ය. මේ තරුණයා ඉන් පසු තවත් බොහෝ අලුත් දේවල් කී අතර, භෞතික විද්‍යාවේ බිහි වූ විශිෂ්ටතම මිනිසා ඔහු විය. ඒ අයිසැක්‌ නිව්ටන් ය.

"මගේ මේ අරමුණ ආලෝකයේ ස්‌වභාවය පිළිබඳ අනුමාන කිරීම නො ව, එය එසේ ම බව තහවුරු කොට පෙන්වීමයි" 1704 දී අයිසැක්‌ නිව්ටන් සිය ප්‍රකාශ විද්‍යාව (Optics) යන ග්‍රන්ථය අරඹමින් ලීවේ ය.

නිව්ටන්ට පෙනී ගියේ ප්‍රිස්‌මය හරහා යැමේ දී ආලෝකය වර්ණ හතකට බෙදී වෙන් වන ආකාරයයි. ඒ රතු, තැඹිලි, කහ, කොළ, නිල්, ඉන්ඩිගෝ සහ දම් ලෙස ය. එයට අපි සූර්ය වර්ණාවලිය යෑයි කියමු. හිරු ගෙන් එන ආලෝකය සමන්විත වන්නේ මේ වර්ණ හතෙන් පමණක්‌ ද?

රූපය 1 - සුදු ආලෝකය සුදු නැත

නිව්ටන් තවදුරටත් මෙසේ කීවේ ය: "කාමරයක මුල්ලක සැඟවී සිටින කෙනෙක්‌ කතා කරනවා අපට ඇහෙනවා, නමුත් ඔහු පෙනෙන්නේ නැහැ. ශබ්ද තරංග බිත්තිවලින් නැමී ගමන් කරනවා. ආලෝකය එසේ නො වේ. ඒ ආලෝකය අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නිසයි." එම අංශු ලවක (Corpuscles) ලෙස ඔහු නම් කළේ ය. ඔහු ම නිර්මාණය කොට තිබූ චලිත නියම යොදාගෙන ඔහු මේ ආලෝක අංශුවලින් පරාවර්තනය, වර්තනය වැනි ගුණ ඇති වන අයුරු විස්‌තර කළේ ය. ආලෝකයේ පරාවර්තනය වීම යනු බිත්තියකට දමාගසන බෝලයක්‌ නැවත ඒමට වඩා වැඩි දෙයක්‌ නො වන බව ඔහු කීවේ ය. ඝනත්වය වැඩි මාධ්‍යයක සිට ඝනත්වය අඩු මාධ්‍යයකට ආලෝකය (ජල වීදුරුවක්‌ තුළට ආලෝකය යැම) යන විට එය නැමී යන ලෙස පෙනීම පැහැදිලි කරමින් නිව්ටන් කීවේ ඔහු ගේ ලවක අංශුවල වේගය වාතයට වඩා ජලයේ වැඩි බවයි.

'දේව නියම' හඳුනාගත් නිව්ටන් එවකට භෞතික විද්‍යාවේ ආඥාදායකත්වයක්‌ පිහිටුවාගෙන සිටියත් ඔහු ගේ මේ ලවක සිද්ධාන්තය ඔහු ගේ ම යුගයේ සිටි ඕලන්ද ජාතික ක්‍රිස්‌ටියන් හයිජින්ස්‌ (Christiaan Huygens) දැඩි ලෙස ප්‍රශ්න කළේ ය. 1678 දී හයිජින්ස්‌ කීවේ ආලෝකය කිසි සේත් ම අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නො ව තරංගයක්‌ විය යුතු බව ය.

නිසල ජල පොකුණක මැදට ගල් කැටයක්‌ දැමුව හොත් සිදු වන්නේ කුමක්‌ ද? දැන් ඉවුරේ ඇති යමක්‌ චලනය කිරීමේ හැකියාව ජලයට ලැබේ. එනම් ගල් කැටය වැටුණ තැන සිට පොකුණේ ඉවුරු දක්‌වා අර ගල් කැටයේ තිබූ ශක්‌තිය (කාර්යයක්‌ කිරීමේ හැකියාව) ප්‍රචාරණය වනවා ලෙස සැලකිය හැකි ය. එහෙත් මෙහි ජල අංශු ගල් කැටය වැටුණ තැන සිට ඉවුරට ගමන් කිරීමක්‌ සිදු වන්නේ නැත. එනම්( මේ ශක්‌තිය එක තැනක සිට තවත් තැනකට ගමන් ගත්තේ චලනය වන වස්‌තුවක ඇති චාලක ශක්‌තියක්‌ නිසා නො වේ. ජල අංශු එකිනෙක ආකර්ෂණ බලවලින් බැඳී ඇති බැවින් ගල් කැටය වැටුණ විට ඒ ස්‌ථානයේ ජල අංශු ඉහළ පහළ ලෙස අනුවර්තීය ව චලිත වීමට පටන්ගැනේ. එමෙන් ම අංශු එකින් බැඳී ඇති බැවින් ක්‍රමයෙන් මේ ඉහළ පහළ චලිතය යාබද අංශුවලට මාරු වෙමින් ඉවුර දක්‌වා ම ගමන් කරයි. ජල අංශු චලිත වන්නේ ඉහළ පහළ පමණි. ඒවායේ තිරස්‌ දිශාවට චලිතයක්‌ නැත. එහෙත් ශක්‌තිය තිරස්‌ අතට ප්‍රචාරණය වේ. කෙසේ වෙතත් මෙහි දී වැදගත් වන්නේ තරංගයක ශක්‌තිය ගමන් කරන්නේ අංශු ප්‍රවාහයක චාලක ශක්‌තියක්‌ ලෙස නො වන බව ය. එනම්( මෙහි දී පෙනී යන තවත් දෙයක්‌ නම්, තරංගයක්‌ ගොඩ නැෙගන්නේ කොටස්‌ (උදා: ජල අණු) අතර ඇති බැඳීමෙන් බවයි. එහි දී කොටස්‌ අතර ඇති සම්න්බන්ධය නිසා සමස්‌තය රටා මවයි. ඒ රටාවට තරංගයක්‌ යෑයි අපි කියමු.

හයිජින්ස්‌ කීවේ ආලෝකය තරංගයක්‌ බවත් එය ප්‍රචාරණය වන්නේ "ඊතරය" නම් මාධ්‍යයක බවත් ය (එනම් ජල තරංගයක දී ශක්‌ති ජලය මාධ්‍යය කරගෙන ප්‍රචාරණය වන ලෙසින් ම). ඔහු නිව්ටන් ගෙන් ඇසුවේ ආලෝකය යනු අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නම් ආලෝක ධාරා දෙකක්‌ එකිනෙක හරහා යන විට ගැටීමක්‌ ඇති වී ඒවායේ ගමන් මඟ වෙනස්‌ නො වන්නේ මන්ද කියා ය. එයට පිළිතුරු නො දුන්නත් නිව්ටන්ට වාසි සහගත ප්‍රබල සාක්‌කියක්‌ තිබිණි. එනම් ආලෝකය මගින් ඉතා තියුණු සෙවණැලි ඇති කිරීමයි. ආලෝකය ජල තරංගයක්‌ මෙන් වූ තරංගයක්‌ නම් එය යම් වස්‌තුවක්‌ වටා යම් ප්‍රමාණයකට එතී යා යුතු ය. එනම් සෙවණැලි මායිම් බොඳ වී යා යුතු වේ. ඉතාලි ජාතික ෆ්රැන්සිස්‌කෝ ග්‍රිමැල්ඩි (Francesco Grimaldi) කීවේ ආලෝකය ඉතා පටු සිදුරුවලින් යන විට එම සිදුරේ දාරය වටා යම් නැමීමකට ලක්‌ වන බව යි. මේ සියල්ල නො සලකා හැර නිව්ටන් ජය ගත්තේ ය.

කෙසේ වුවත් ඉන් පසු සියක්‌ වසක්‌ පමණ ආලෝකය සම්බන්ධයෙන් ද එක ම දැක්‌ම වූයේ නිව්ටන් ගේ ලවක සිද්ධාන්තයයි. එහෙත්, 1800 දී ඉංග්‍රීසි ජාතිකයකු ම සිදු කළ පරීක්‌ෂණයකින් නිව්ටන් ගේ ආලෝකය පිළිබඳ සිද්ධාන්තය සම්පූර්ණයෙන් ම භෞතික විද්‍යාවෙන් පලවා හැරිණි. එපමණක්‌ නො ව, එම පරීක්‌ෂණය මගින් ම ඊට වසර 130කට පමණ පසුව නිව්ටන්ලා ම ගොඩනැඟු නිරීක්‌ෂකයා ගෙන් තොර ව පවතින යථාර්ථ ලෝකය ද ප්‍රශ්න කරනු ලැබිණි. ඒ තෝමස්‌ යන්ග් ගේ (Thomas Young) ප්‍රසිද්ධ ද්විත්ව සිදුරු පරීක්‌ෂණයයි. (Double Slit Experiment).

ඔබ ජල පොකුණකට ගල් කැට දෙකක්‌ එකවර දැම්මේ යෑයි සිතන්න. දැන් ඒ දෙතැනින් ම ජල තරංග දෙකක්‌ ඇති වී ප්‍රචාරණය වේ. එමෙන් ම මේ ජල තරංග දෙක එකට මුසු වීම ද සිදු වේ (රූපය 3 බලන්න). ඒ මුසු වී හැදෙන පොදු තරංගය යම් තාක්‌ දුරකට සංකීර්ණ එකකි. එනම්( තරංග දෙකේ ම ශීර්ෂ එකතු වන තැන්වල පොදු තරංගයේ ශීර්ෂ උස දෙගුණ වන අතර තරංග දෙකේ එකක නිම්නය හා අනෙකේ ශීර්ෂ එක්‌ වන ස්‌ථානවල තරංගය නැති වී ගොස්‌ සාමාන්‍ය ජල මට්‌ටම පවතී. එනම් මේ සංයුක්‌ත තරංගය අලුත් ම රටාවක්‌ මවයි. මේ රටාවලට විවර්තන රටා (Diffraction Pattern) යෑයි කියනු ලැබේ.

තෝමස්‌ යන්ග් සිදු කළේ මේ විවර්තනය ආලෝකයේ ද සිදු වන්නේ දැයි බැලීමයි. ඔහු එක ම ප්‍රභවයකින් එන ආලෝකය ඉතා කුඩා සිදුරු දෙකක්‌ තුළින් යැමට සැලස්‌සුවේ ය. දැන් එය හරියට තවත් ආලෝක ප්‍රභව දෙකක්‌ මෙනි. ඉදිරිපසින් තිරයක්‌ තැබූ ඔහු ඒ මත මැවෙන රටාව කෙසේ දැයි බැලුවේ ය. ඒ රටාව හරියට ම අර සංයුක්‌ත ජල තරංගයෙන් ඇති වනවා මෙන් ම වූ අඳුරු සහ ඉතා ආලෝකවත් කලාප සහිත වූවක්‌ විය. එවැනි රටාවක්‌ අංශු ප්‍රවාහයකට ඇති කළ නොහැකි ය. එවා අංශු ප්‍රවාහයක්‌ නම් ඇති විය යුත්තේ ආලෝක කලාප දෙකක්‌ පමණි, රටාවක්‌ නො වේ. ආලෝකය යන්න තරංගයක්‌ ලෙස ප්‍රචාරණය වන ශක්‌ති විශේෂයක්‌ බව තහවුරු විය.

යන්ග් ගේ සොයාගැනීම් පසුව හොඳින් විස්‌තරාත්මක ව ප්‍රංශ ජාතික ජීන් ෆේ‍රස්‌නල් (Jean Fresnel) ඉදිරිපත් කළේ ය. එමෙන් ම තෙල් පටලයක්‌ වැනි යමක්‌ මගින් දේදුනු වර්ණ රටා මැවීම ද ඔහු විස්‌තර කළේ මේ තරංග විවර්තනය යොදාගෙන ය. නිව්ටන් ගේ තර්කයක්‌ වූ බිත්තිවලින් ආලෝකය ශබ්ද තරංග මෙන් නැමීමකට ලක්‌ නො වේ යන්නට පිළිතුරක්‌ ද ෆේ‍රස්‌නල් දුන්නේ ය. ඔහු කීවේ ඇත්තෙන් ම ආලෝකය නැමී යන බවත්, එහෙත් එහි තරංග ආයාමය ඉතා කුඩා බැවින් නැමී යැම ඉතා කුඩා බවත් ය. ආලෝකය, ශබ්දය දෙක ම තරංග වුවත් සැඟවී ඉන්නකු ගේ ශබ්දය ඇසුණත් රූපය නො පෙනෙන්නේ ඒ නිසා යෑයි ෆේ‍රස්‌නල් කීවේ ය. පසුව ප්‍රංශ ජාතිකයකු ම වූ ලියොන් ෆොaකල්ට්‌ (Leon Foucault) සොයාගත්තේ නිව්ටන් කියන ලෙස නො ව, ජලය තුළ ආලෝකයේ වේගය වාතය තුළට වඩා අඩු බව ය. දැන් සියල්ලට ම පැහැදිලි වූයේ ආලෝකය යනු ඊතරය නම් මාධ්‍යයයේ කම්පනයෙන් ප්‍රචාරණය වන තරංගයක්‌ බවයි. එහෙත් මේ තරංගයේ කම්පනය වන්නේ කුමක්‌ ද?

ලබන සතියේ 3 වැනි කොටස: දෙවියන් ගේ සමමිතිකතාවෙන් ඉපදුණ තරංගය