10232020Fri
Last updateFri, 23 Oct 2020 11am

அலை இயந்திரவியல், அலை நீளம், தூய அலை - பகுதி 2

அலைநீளம், அலையின் வேகம், தூய அலை (pure wave) ஆகியவை பற்றி இந்தப் பதிவில் பார்க்கலாம்.
இதற்கு முந்திய பதிவில் அலையின் வளம் (amplitude), கட்டம் (phase), அதிர்வெண் (frequency), பீரியட் (period) ஆகியவற்றைப் பார்த்தோம். இந்த இடத்தில், அலைநீளம், அலையின் வேகம் ஆகியவற்றையும் பார்க்கலாம்.

ஒரு நூல் அல்லது கம்பியானது, இரண்டு சுவர்களுக்கு நடுவில் இருப்பதாகவும், அந்த நூலின் இரு முனைகளும் இரண்டு சுவர்களிலும் இணைக்கப்பட்டு இருப்பதாக கற்பனை செய்து கொள்ளவும்.
நூல் முழுவதும் வெள்ளையாக இருக்கும், ஆனால், நடுவில் ஒரு இடத்தில் மட்டும் நீல நிற இங்க் பட்டு ஒரு சிறிய புள்ளி நீல நிறமாக இருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம்.


இப்போது இந்த நூலை சிறிது கீழே இழுத்து விட்டால், அது அலைகள் போல மேலும் கீழும் அதிரும். ஒரு வீடியோ காமிராவை வைத்து, இதைப் படம் பிடித்தால், இந்த நீல நிறப் புள்ளியானது, எந்த சமயத்தில் எந்த இடத்தில் இருக்கிறது என்பதை சொல்ல முடியும். அதைத்தான் நாம் முந்திய பதிவில் வளம் என்பதை Y-axis இலும், நேரத்தை X-axis இலும் வரைந்து பார்த்தோம். அதே படத்தை மீண்டும் கீழே பார்க்கலாம்.



ஆனால், இந்த நீலப் புள்ளியை மட்டும் பார்க்காமல், மொத்த நூலையும் ஒரு சமயத்தில் பார்த்தால்? அதாவது, வீடியோவை பாஸ் (pause) செய்து பார்த்தால் எப்படி இருக்கும்? அந்தப் படம் கீழே இருக்கிறது.




இந்தப் படத்தில் அலை நீளம் என்று ஒன்று இருப்பதை பார்க்கலாம். இது, அலையில் ஒரேமாதிரி இருக்கும் இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் என்று சொல்லலாம். அதாவது, ஏதாவது ஒரு நேரத்தில், இந்த நூலை (அலையை) ஒரு போட்டோ எடுத்தால், அதில் அடுத்து அடுத்து வரும் மேடு (அல்லது பள்ளம் ) இரண்டுகளுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு அலை நீளம் ஆகும்.
அலை நீளம் என்பது 1 செ.மீ. அல்லது 1 மீட்டர் அல்லது 1 நே.மீ என்று சொல்லப் படலாம்.

இந்த சமயத்தில், பீரியட் என்பதற்கும், அலை நீளத்திற்கும் உள்ள வித்தியாசத்தை நன்றாக கவனிக்க வேண்டும். பீரியட் என்பது, நூலில் ஏதாவது ஒரு புள்ளியை மட்டும் எடுத்துக் கொண்டு, அது நேரம் மாற மாற எப்படி அசைகிறது என்பதை கண்காணித்து, அசைவு (அல்லது வளம்) என்பதை நேரத்திற்கு எதிரே படம் வரைந்து, எந்த இரண்டு சமயங்களில் அந்த புள்ளி ஒரே அளவு வளம் கொண்டு, ஒரே திசையில் நகர்கின்றதோ அந்த இரண்டு சமயங்களுக்கு இடையே உள்ள நேரம்தான் பீரியட். பீரியட் என்பது 1 நொடி அல்லது 1 நிமிடம் அல்லது 1 மில்லி செகண்ட் என்று சொல்லப்படலாம்.

பீரியடை திருப்பிப் போட்டால் வருவது அதிர்வெண்.

அதிர்வெண் = 1/ பீரியட்.

அதிர்வெண் என்பது 1/நொடி என்று சொல்லப்படலாம். இதை ஹெர்ட்ஸ் என்று சொல்வார்கள். ஒரு நொடிக்கு எவ்வளவு முறை திரும்பத்திரும்ப ரிப்பீட் ஆகும் என்பதுதான் அதிர்வெண். கம்ப்யூட்டரில் 3 GHz என்று சொல்வது, ஒரு குறிப்பிட்ட கணக்கை அல்லது செயலை அது ஒரு நொடியில் 300 கோடி முறை திரும்பத்திரும்ப செய்ய முடியும் என்பதை குறிக்கிறது. kHz என்றால் 1000, MHz என்றால் 10 லட்சம், GHz என்றால் 100 கோடி, எனவே 3GHz என்றால் 300 கோடி.

அலை நீளத்தையும், அதிர்வெண்ணையும் பெருக்கினால் வருவது அலையின் வேகம். எ.கா. அலை நீளம் 1 செ.மி.. அதிர்வெண் 5 Hz , அதாவது நொடிக்கு 5 முறை அல்லது 5 / நொடி. இரண்டையும் பெருக்கினால் வருவது 1*5 செ.மீ/நொடி = 5 செ.மீ/நொடி . இதுதான் அலைவேகம்.

ஒரு அலையின் வேகம் அந்த அலையின் தன்மையையும், அது செல்லும் பொருளையும் பொருத்து இருக்கும்.

அதிர்வெண் அதிகம் என்றால் வேகம் அதிகம் என்று பொருள் அல்ல. அதிர்வெண் என்பது ஒரு புள்ளியே எவ்வளவு வேகமாக அதிர்கிறது என்றுதான் சொல்லும். அந்த இடத்திலேயே சும்மா அடித்துக்கொண்டு இருப்பது அதிர்வெண்ணைக் கூட்டும். ஆனால் அலையின் வேகத்தை கூட்டாது.

எடுத்துக்காட்டாக, நாம் ரேடியோவில் கேட்கும் எல்லா நிகழ்ச்சிகளும் மின்காந்த அலைகள் மூலம் வருகின்றன. எல்லா ரேடியோ ஸ்டஷனில் இருந்து வரும் அலைகளின் வேகம் ஒன்றுதான். ஆனால், அவற்றின் அலை நீளம் (99 மீட்டர், 110 மீட்டர்) மாறினால், அதிர்வெண்ணும் மாறித்தான் இருக்கும்.

சரி இப்போது நூலில் ஒரு புள்ளியை மட்டும் எடுத்துக்கொண்டு, தூய அலை என்றால் என்ன என்று பார்க்கலாம். நாம் பார்த்த எடுத்துக்காட்டில், நூலை நாம் இழுத்து விட்டதால் அது அதிர்கிறது. அதற்கு முன் நூல் அதிரவில்லை.

  • இது தவிர உராய்வு காரணமாக நூல் கொஞ்ச நேரத்தில் நின்று விடும், ஆனால் அதை நாம் கண்டுகொள்ளாமல் இருப்போம். ஒரு முறை இழுத்து விட்டால், தொடர்ந்து அதிர்ந்து கொண்டு இருக்கும் என்றும், நாமாக நிறுத்தினால்தான் நிற்கும் என்றும் கற்பனை செய்து கொள்வோம்



இப்போது, இந்த புள்ளியின் வளத்தை நேரத்துடன் நாம் படமாகப் பார்த்தால், உண்மையில் எப்படி இருக்கும்? படத்தில் நேரத்தை பூஜ்யத்தில் ஆரம்பிக்காமல், ஆதிகாலத்தில் தொடங்கி (மைனஸ் இன்ஃபினிடி - infinity), கடைசிவரை ( ப்ளஸ் இன்ஃபினிடி + infinity) போனால் ?


இது பூஜ்ய நேரத்திற்கு முன்னால் ஒரே இடத்தில் இருக்கிறது, எனவே இது எல்லா சமயங்களிலும் சைன்வேவ் போல இல்லை. ஒரு குறிப்பிட்ட நேரம் முதல் வேறு ஒரு நேரம் வரை, அல்லது முடிவில்லாத நேரம் வரைதான் சைன் வேவ் போல இருக்கிறது.

ப்யூர் வேவ் அல்லது தூய அலை என்பது எல்லா சமயங்களிலும் சைன் வேவ் போல இருக்க வேண்டும். ஆதிமுதல் அந்தம் வரை சைன் வேவ் போல இருப்பதுதான் தூய அலை.




அடுத்த பதிவில் ஃபூரியெ மாற்றம் பற்றி பார்க்கலாம். ஃபூரியெ மாற்றம் என்றால் என்ன? இதற்கும் ஒரு எடுத்துக்காட்டு.

மேலே பார்த்த கம்பியில் அல்லது நூலில், தூய அலை இருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம். அதில் நீல நிறப் புள்ளி எப்படி நகர்கிறது என்பதை ஒருவர் உங்களுக்கு விளக்குகிறார்.

”புள்ளி மேலே செல்லும், அடுத்த நொடியில் நடுவில் வரும், அடுத்த நொடி கீழே வரும், நாலாவது நொடி மறுபடி நடுவில் வரும், ஐந்தாவது நொடி மேலே செல்லும், ஆறாவது நொடி நடுவில் வரும், ஏழாவது நொடி கீழே வரும்” என்று அரை மணி கதை சொன்னால் என்ன சொல்வீர்கள்?

  • புள்ளி சைன் வேவ் மாதிரி வரும்
  • ஐந்து நொடிக்கு ஒருமுறை அதே இடத்திற்கு வரும்
  • இப்படி தொடர்ந்து நடந்துகிட்டு இருக்கும்

என்று சொன்னால் மேட்டர் ஓவர், இதை எதுக்கு மெகா சீரியல் மாதிரி இழுத்துக்கிட்டு இருக்கே?” என்று கேட்பீர்கள் இல்லையா?

இப்படி தூய அலைகளை சுருக்கமாக சொல்வதுதான் ஃபூரியெ மாற்றத்தின் தன்மை. அதை பார்த்து விட்டு, அலை குறுக்கீடு (interference) பற்றியும், பல அலைகள் கலந்த கலப்பு அலைகள் தனித்தனியாக தரம் பிரிக்க ஃபூரியெ மாற்றம் எப்படி உதவுகிறது என்பதையும் பார்க்கலாம்.

 

http://fuelcellintamil.blogspot.com/2008/09/2.html