శాస్త్ర విజ్ఞానము

దృగ్గోచర కాంతి మితి – 10వ క్లాసు పాఠంలో దోషాలు
91 పేజీలో
“ 1 ల్యూమెన్ = 1 ఎర్గ్/సె/స్టెరేడియన్/ కాండెలా/స్టెరేడియన్ అవుతుంది” – (1)
అని వుంది. ఈ సూత్రం తప్పు.

ల్యూమెన్ = కాండెలా X స్టెరేడియన్, (2)
అన్నది సరైన సూత్రం.

పై సూత్రం అచ్చుతప్పు అయ్యుంటుంది అనుకోవాలా?
1 ల్యూమెన్ = 1 ఎర్గ్/సె = కాండెలా X స్టెరేడియన్, (3)
అని వుండాల్సింది అలా తప్పుగా అచ్చయ్యింది అనుకొవాలా? కాని (3) కూడా పూర్తిగా సరైనది కాదు.
ల్యూమెన్ కి ఎర్గ్/సె (=సామర్థ్యం లేదా power) కి మధ్య సంబంధం పైన సూత్రంలో సూచింపబడుతోంది అనుకుంటే దాని సంగతేంటో చూద్దాం.

నిజంగానే ల్యూమెన్ కి సామర్థ్యనికి సూటిగా సంబంధం లేదు గాని, ల్యూమెన్ కి సామర్థ్యం/వైశాల్యం కి (దీని ఎస్. ఐ. యూనిట్లు W/m2) మధ్య సంబంధం వుంది.

కాంతి ఒక విధమైన శక్తి రూపం కనుక, కాంతి అభివాహానికి (ల్యూమెన్) శక్తి ప్రవాహానికి మధ్య సంబంధం ఉండి ఉండాలి. అయితే ఆ సంబంధం నిర్ణయించడం అంత సులభం కాదు. ఇక్కడ ముందుగా మనం ఒకటి గమనించాలి. దృగ్గోచర కాంతి మితి అనేది కంటికి కనిపించే కాంతి యొక్క మితి. కంటికి కనిపించకపోతే అక్కడ కాంతి అభివాహం లేనట్టే లెక్క.

ఉదాహరణకి ఒక పరారుణ (infrared) జనకం లోంచి ఉద్గారమయ్యే కాంతి దృశ్య వర్ణపటానికి బయట ఉంది కనుక కంటికి కనిపించదు. దాని నుండి వచ్చే కాంతి అభివాహం విలువ సున్నా ల్యూమెన్ లు. అంత మాత్రాన అందులో శక్తి లేదని కాదు.

మనిషి కన్ను 550 nm తరంగ దైర్ఘ్యం ఉన్న కాంతికి బాగా సునిశితంగా స్పందిస్తుంది. ఇది దృశ్య కాంతిలో ఆకుపచ్చ రంగుకి సన్నిహితంగా ఉంటుంది. ఈ తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి, దానికి పరిసరాలలో ఉన్న కాంతులు, మాత్రమే ‘కాంతి అభివాహం’లో అధిక భాగం పంచుకుంటాయి.

ఉదాహరణకి రెండు విభిన కాంతి జనకాలని పరిగణిద్దాం. రెండింటి నుండి వచ్చే కాంతి (లేదా వికిరణ శక్తి, radiation) యొక్క మొత్తం సామర్థ్యం 1 వాట్ అనుకుందాం.

ఒకటవ జనకం యొక్క వర్ణపటంలో, కింది చిత్రం లో చుపినట్టుగా, ఎన్నో తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉన్నాయి. దానిలో ఉన్న 1 వాట్ సామర్థ్యం ఎన్నో తరంగదైర్ఘ్యాల మీదుగా పంచబడి వుంది. వాటిలో ఆకుపచ్చ రంగు, దాని ఇరుగుపొరుగు రంగులు మాత్రమే కంట్లో స్పందన కలుగజేసి ‘కాంతి అభివాహం’ రూపంలో కనిపిస్తాయి. వర్ణపటంలో దృశ్య కాంతికి సంబంధించని పౌనఃపున్యాలన్నీ ఈ దృగ్గోచర కాంతిమితిలో భాగం కావు.



రెండవ జనకం యొక్క వర్ణపటంలో, కింది చిత్రం లో చూపినట్టుగా, ఎక్కువగా 550 nm తరంగదైర్ఘ్యం పరిసరాలలో వున్న ఆకుపచ్చ రంగు మాత్రమే వుంది. అందులోని 1 వాట్ సామర్థ్యం అంతా ఆ ఒక్క తరంగదైర్ఘ్యం సమీపంలోనే కేంద్రీకృతం అయి వుంది. అలాంటి జనకం నుండి వచ్చే కాంతి అభివాహం ఎక్కువగా ఉంటుంది.
పై రెండు జనకాల గురించి ఒక చిన్న వ్యాఖ్యానం చెయ్యొచ్చు. ఇంట్లో వెలుగు కోసం పై రెండు జనకాల్లో దేన్ని వాడుతారు? నిశ్చయంగా రెండవ దాన్నే. ఎందుకంటే రెండవ జనకంలో శక్తి అంతా కేవలం దృశ్యకాంతికి చెందిన పౌనఃపున్యాల వద్ద, ముఖ్యంగా కన్ను బాగా స్పందించే 550 nm తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఉంది. కనుక శక్తి వృధా కావడం లేదు. మొదటి జనకంలో కూడా 1 W సామర్థ్యమే ప్రవేశపెడుతున్నా, అది దృశ్యకాంతికి చెందిన పౌనఃపున్యాలకి అవతల ఉన్న పౌనఃపున్యాలలో ఎక్కువగా విస్తరించి వుంది. కనుక ఇందులో శక్తి మరింత ఎక్కువగా వృధా అవుతుంది.


ఒక జనకంలో ప్రవేశపెట్టే సామర్థ్యంలో ఎంత భాగం దృశ్యకాంతి శక్తి రూపంలో అభివ్యక్తం అవుతుంది అన్న దాని మీద ఆ జనకం యొక్క సమర్థత అర్థమవుతుంది. దానికి సంబంధించిన భావన ఒకటి పరిచయం చేసుకుందాం.


ఒక వాట్ సామర్థ్యం గల కాంతి జనకం నుండి వచ్చే కాంతి అభివాహం (ల్యూమెన్లు) ని ఆ జనకం యొక్క ల్యూమినస్ ఎఫికసీ (luminous efficacy) అంటారు.

1 Watt సామర్థ్యం ఉన్న ఆకుపచ్చ కాంతి (తరంగదైర్ఘ్యం = 550 nm) జనకం నుండి వచ్చే కాంతి యొక్క ‘అభివాహం’ విలువ 683 ల్యూమెన్లు ఉంటుంది అని ప్రయోగం వల్ల తేలింది.
అంటే 1 వాట్ సామర్థ్యం గల కాంతి జనకం నుండి 683 ల్యూమెన్ల కన్నా తక్కువ కాంతి అభివాహం వెలువడితే ఆ జనకం యొక్క ‘ల్యూమినస్ ఎఫికసీ’ తక్కువ అని అర్థం చేసుకోవాలి.

వివిధ కాంతి జనకాల ల్యూమినస్ ఎఫికసీ-
1) Incandescent lamp = 14 lumens/watt
ఇది మనం ఇంట్లో వాడే ‘పచ్చ బల్బు.’ ఈ రకం బల్బు నుండి వేడి ఎక్కువ పుడుతుంది. కనుక ఒక వాట్ లో అధిక శాతం వేడి రూపంలో పోతుంది. అందుకే దీన్ని తాకితే వేడిగా ఉంటుంది. ఈ కారణం చేతనే ఈ రకం బల్బులని పసికందులని ఉంచే ‘ఇంక్యుబేటర్లలో గాలిని వెచ్చగా ఉంచడానికి వాడుతారు. అందుకే దీని నుండి పుట్టే ల్యూమెన్లు తక్కువ.

2) Fluorescent lamp = 43 lumens/watt
ఇది మనం ఇంట్ళో వాడే ‘ట్యూబ్ లైటు.’ దీని నుండి వేడి తక్కువ పుడుతుంది. అందుకే ట్యూబ్ లైట్ ని తాకినా మరీ వేడిగా ఉండదు. కనుకనే దీని నుండి పుట్టే ల్యూమెన్లు కాస్త ఎక్కువ.

౩) Halogen lamp = 58 lumens/watt
వీధి దీపాల్లో వాడే హాలొజెన్ లాంపుల నుండి పుట్టే కాంతి మరి కాస్త ఎక్కువ.

పాఠంలో ‘లూమినస్ ఎఫికసీని’ కాండిల్ సామర్థ్యం (candle power) అన్నారు. ఇది చాలా తప్పు. కాండిల్ సామర్థ్యం అనేది ‘కాంతి తీవ్రత’కి యూనిట్. ఆధునిక ప్రమాణాల ప్రకారం కాండిల్ సామర్థ్యం అన్నా ‘కాండెలా’ అన్నా ఒకటే.