ආලෝකය, ගම්යතාවය සහ විකිරණ පීඩනය පිටුපස ඇති සත්යය ගැන තමයි අද මේ කතාව
හැඳින්වීම
අපි සෑම දිනකම සෙවනැලි දකිනවා – ගස් යට, ගොඩනැගිලි පිටුපස හෝ අපගේ පාද යට. නමුත් ඔබ කවදා හෝ කල්පනා කර තිබේද: සෙවනැල්ලක් බරද? “නැහැ” යැයි පැවසීම පහසු වුවත්, ගැඹුරට යාමෙන් බැලීමෙන් ආලෝකය, විකිරණ සහ ගම්යතාව පිළිබඳ ආකර්ශනීය සත්යයන් හෙළි වේ, ඒවා සරල දෙයක් නොවේ. මෙම ලිපිය සෙවනැලි පිටුපස ඇති විද්යාව, ආලෝකයේ ස්වභාවය සහ Radiation pressure ලෙස හඳුන්වන භෞතික බලය – සහ සෙවනැල්ලක් දැමීම ඕනෑම මැනිය හැකි ආකාරයකින් වස්තුවක භෞතික විද්යාවට බලපාන්නේද යන්න ගවේෂණය කරයි.
සෙවනැල්ලක් යනු කුමක්ද?
සෙවනැල්ලක් යනු වස්තුවක් මගින් ආලෝකය අවහිර කරන කලාපයකි. එය භෞතික ද්රව්යයක් නොවේ – එහි ස්කන්ධයක්, පරමාණු හෝ අංශු අඩංගු නොවේ. සෙවනැල්ලක් අර්ථ දැක්වෙන්නේ ආලෝකය නොමැතිකම මගින් මිස පදාර්ථයේ පැවැත්මෙන් නොවේ.
එබැවින්, භෞතික විද්යා දෘෂ්ටි කෝණයකින්,සෙවනැල්ලකට ස්කන්ධයක් නොමැති අතර එබැවින් එයට බරක් නොමැත.
නමුත් මෙම ප්රශ්නය මේ කීවාටත් වඩා වඩාත් ගැඹුරට යයි: ආලෝකය ගම්යතාව ගෙන යයි නම්, සහ එම ගම්යතාව වස්තූන් මත බලයක් ක්රියාත්මක කළ හැකි නම්, ආලෝකය අවහිර වූ විට කුමක් සිදුවේද? සෙවනැල්ලක් වැටීමේ ක්රියාව වක්රව භෞතික බලපෑමක් ඇති කළ හැකිද? පිළිතුර Radiation pressure කියන දෙය තේරුම් ගැනීම තුළින් තේරුම් ගත හැකිය.
ආලෝකයට ගම්යතාවක් ඇත – ස්කන්ධය නොමැතිව පවා
ආලෝකය (ෆෝටෝන) ස්කන්ධ රහිත ය, නමුත් එය තවමත් ශක්තිය සහ ගම්යතාව රැගෙන යයි. මෙය ක්වොන්ටම් භෞතික විද්යාවේ සහ අයින්ස්ටයින්ගේ සාපේක්ෂතාවාදයේ අමුතු, සුන්දර ලක්ෂණයකි.
ෆෝටෝනයක ශක්තිය යනු:
E = hf
මෙහි h යනු ප්ලාන්ක්ගේ නියතය වන අතර f යනු සංඛ්යාතයයි.
ෆෝටෝනයක ගම්යතාව යනු:
P = E/C
P= hf/c
මෙහි c යනු ආලෝකයේ වේගයයි.
ආලෝකය වස්තුවකට පහර දෙන විට විකිරණ පීඩනය ඇති කරන්නේ මෙම ගම්යතාවයයි.
විකිරණ පීඩනය යනු කුමක්ද?
අර්ථ දැක්වීම:
විකිරණ පීඩනය යනු මතුපිටකට පහර දෙන විට විද්යුත් චුම්භක විකිරණ (සූර්යාලෝකය හෝ ලේසර් කිරණ වැනි) මගින් ඇති කරන පීඩනයයි. ෆෝටෝනවලට ස්කන්ධයක් නොමැති වුවද, ඒවා පහර දෙන විට ගම්යතාව මාරු කර අවශෝෂණය කර හෝ පරාවර්තනය වේ.
විකිරණ පීඩන සූත්ර:
කොහෙද:
උදාහරණය: හිරු එළියෙන් ලැබෙන විකිරණ පීඩනය සලකා බලමු
පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ:
ඒ 6.67 ක්ෂුද්ර පැස්කල්, ඉතා කුඩා බලයක් — නමුත් වායු ප්රතිරෝධයක් නොමැති අභ්යවකාශ පරිසරවල සැලකිය යුතු ය.එනම් මෙහි බලයක් ඇතිවේ
ඉතින්, ඔබ සෙවනැල්ලක් දැමූ විට කුමක් සිදුවේද?
දැන් අපි ඔබේ මූලික ප්රශ්නයට පැමිණෙමු.
වස්තුවක් ආලෝකය අවහිර කරන විට:
එය ආලෝකය එහි පිටුපස කලාපයට (සෙවනැල්ල) ළඟා වීම වළක්වයි.
එම ආලෝකය ගම්යතාව රැගෙන යන්නට ඇත, එය වස්තුව පිටුපස ඇති ඕනෑම දෙයකට බලය (Radiation pressure) යෙදිය හැකිය.
ආලෝකය දැන් අවහිර කර ඇති බැවින්, වස්තුව පිටුපස කිසිදු බලයක් යොදනු නොලැබේ.
ඒ වෙනුවට, අවහිර කිරීම සිදු කරන වස්තුව ගම්යතාව අවශෝෂණය කරයි හෝ පරාවර්තනය කරයි.
මේ අර්ථයෙන්,ආලෝකය අවහිර කිරීමේ ක්රියාව බලයක් නිර්මාණය කරයි මේ බලය ඇතිවන්නේ සෙවනැල්ලට බරක් ඇති නිසා නොව, වස්තුව තවදුරටත් ඉදිරියට යා හැකි ගම්යතාව බාධා කරන බැවිනි.
ගම්යතා හුවමාරුව: ක්රියාකාරීත්වයේ සැබෑ භෞතික විද්යාව
- ආලෝකය අවහිර කිරීම = බලය ලබා ගැනීම(Gaining Force)
සෙවනැල්ල දමන වස්තුව එය පිටුපස අවකාශයට යොදන විකිරණ පීඩනය ලබා ගනී. අභ්යවකාශයේදී, මෙය අභ්යවකාශ යානයක් මන්දගාමී කිරීමට, අංශු මාරු කිරීමට හෝ කක්ෂවලට බලපෑම් කිරීමට හැකිය.
- සෙවනැල්ලක් නැත = සම්පූර්ණ ගම්යතා හුවමාරුව(Full Momentum Transfer)
ආලෝකය රුවල් එකකට (solar sail වැනි) පහර දෙන විට, එය එය තරමක් තල්ලු කරයි. රුවල් මත යමක් සෙවනැල්ලක් දැමුවහොත්,තල්ලු කිරීම නතර වේ – සහ ගම්යතාවය සෙවනැලි වස්තුවට යයි.
විකිරණ පීඩනයේ යෙදීම්
- සූර්ය රුවල්
නාසා සහ අනෙකුත් අභ්යවකාශ ආයතන සූර්ය රුවල් සංවර්ධනය කර ඇත, විකිරණ පීඩනයෙන් පමණක් තල්ලු කරන අතිශය ආලෝක පරාවර්තක තහඩු. සංකල්පය:
හිරු එළිය රුවල් වලට පහර දෙයි
ආලෝකය පරාවර්තනය කරයි, ගම්යතාව මාරු කරයි
ඉන්ධන නොමැතිව අභ්යවකාශ යානය සෙමින් වේගවත් වේ
මෙය ක්රියාත්මක වන්නේ ආලෝකය ගම්යතාව රැගෙන යන නිසා පමණි – සහ එම ආලෝකය අවහිර කිරීමෙන් ප්රචාලනය නතර වේ.
- වල්ගා තරු වලිග
වල්ගා තරුවක නිරූපිත වලිගය සැමවිටම සූර්යයාගෙන් ඉවතට යොමු වන්නේ සුළඟ නිසා නොව (අභ්යවකාශයේ වාතය නොමැති නිසා),නමුත් සූර්ය විකිරණ පීඩනය වල්ගා තරු න්යෂ්ටියෙන් අංශු ඉවතට තල්ලු කරන බැවිනි.
- තරු සහ තාරකා පරිණාමය
දැවැන්ත තරු වල, දැඩි ආලෝකයෙන් ලැබෙන විකිරණ පීඩනය ගුරුත්වාකර්ෂණ බිඳවැටීමට ප්රතික්රියා කළ හැකිය. මෙම සමතුලිතතාවය අසාර්ථක වූ විට, එය සුපර්නෝවා හෝ කළු කුහර ඇති කළ හැකිය.
සෙවනැලි කිසිවක් “බර” කරනවාද?
නිරවද්යතාවයෙන් සාරාංශ කරමු:
නිගමනය
එදිනෙදා ජීවිතයේදී, සෙවනැල්ලක් හානිකර නොවන අතර බර රහිත ය. නමුත් භෞතික විද්යාවේ ක්ෂේත්රය තුළ, එහි නොමැති ආලෝකය බලවත් කතාවක් කියයි. ආලෝකයේ ගම්යතාවය නිසා ඇතිවන විකිරණ පීඩනය(Radiation Pressure) – අභ්යවකාශ යානයට තල්ලු කිරීමට, චලනය කිරීමට සහ බලය ලබා දීමට පවා හැකිය.
එබැවින්, ඊළඟ වතාවේ ඔබ සෙවනැල්ලක් දකින විට, මතක තබා ගන්න:
එය කිසිවක් බර නොවිය හැකි නමුත්, එම පැමිනෙන ආලෝකයේ තිබෙන ෆෝටෝන අපහට නොපෙනුනත් එහි පවතින ගම්යතාවන නිසාවෙන් විශ්මජනක සිදූවීම් ගොඩක් හා නූතන අභ්යවකාශ තාක්ශයේ විශාල පෙරලියක් සිදුවී ඇතිබව..වැඩි විස්තර සදහා අප සමගම රැදී සිටින්න…