மின்காந்த அலைகள் என்றால் என்ன?

இணையம், திறன்பேசி போன்ற நவீன தொழில்நுட்பங்களுக்கு மின்காந்த அலைகளே அடிப்படை. இந்த அலைகளின் இயக்கத்தை விளக்கும் கணிதச் சமன்பாடுகளை ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல் உருவாக்கினார்.

19ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்திலேயே மின்சாரம், காந்த ஆற்றல், ஒளி ஆகியவை பற்றி அறிவியலாளர்கள் அறிந்திருந்தனர். ஆனால், அவை மூன்றும் தனித்தனி விஷயங்கள் அல்ல, ஒன்றே என்று மேக்ஸ்வெல் நிறுவினார்.

1820இல் ஹான்ஸ் கிறிஸ்டியன் ஆர்ஸ்டெட் (Hans Christian Ørsted) ஒரு கம்பியில் மின்சாரத்தைப் பாய்ச்சியபோது, அருகில் இருந்த திசைக்காட்டி (compass) அசைவதைக் கண்டார். திசைக்காட்டி காந்த ஆற்றலால் இயங்குவதால், மின்சாரம் காந்தப் புலத்தை உருவாக்குகிறது என்று அவர் கூறினார்.

இதற்குப் பிறகு, மைக்கேல் ஃபாரடே (Michael Faraday) ஒரு கம்பிச் சுருளில் காந்தத்தை நகர்த்தும்போது மின்சாரம் உருவாவதைக் கண்டறிந்தார். மின்கலங்கள் (batteries) இல்லாமலேயே மின்சாரத்தை உருவாக்க முடியும் என்று ஃபாரடே கூறினார். இவரின் கண்டுபிடிப்பு மின்சாரத் தந்தி (telegraph) தொழில்நுட்பம் உருவாக வழிவகுத்தது.

ஃபாரடே, காந்த ஆற்றலும் மின்னாற்றலும் வெறுமையான வெளியில் நேரடியாகப் பயணிக்காது என்றார். காந்தங்களையும் மின்சாரத்தையும் சுற்றி கண்ணுக்குத் தெரியாத மின்காந்தப் புலம் (electromagnetic field) ஒன்று இருப்பதாகவும், இந்தப் புலம்தான் ஆற்றலைக் கடத்துகிறது என்றும் அவர் கருதினார். ஆனால், இதை அவரால் கணிதரீதியாக விளக்க முடியவில்லை.

ஃபாரடேயின் கருத்துக்களை ஏற்றுக்கொண்ட மேக்ஸ்வெல், அவற்றை வகை நுண்கணிதத்தின் (differential calculus) உதவியுடன் கணிதரீதியாக விளக்கினார். ஒளியும் அலை வடிவில் நகர்கிறது என்பதை அறிவியலாளர்கள் அறிந்திருந்தனர். மின்காந்த ஆற்றலும் ஒளியைப் போலவே அலை வடிவில் நகர்கிறது என்றும், இந்த அலைகள் வெளி முழுவதும் பரவி, கம்பிகளில் மட்டுமல்லாமல் வெறுமையான வெளியிலும் காற்றிலும்கூடப் பயணிக்கின்றன என்றும் மேக்ஸ்வெல் கூறினார்.

மின்காந்த ஆற்றலை விளக்கும் நான்கு கணிதச் சமன்பாடுகளை மேக்ஸ்வெல் உருவாக்கினார். இவை மேக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள் என்று அறியப்படுகின்றன. மின்காந்த அலைகள் பயணிக்கும் அதே வேகத்தில்தான் ஒளியும் பயணிக்கிறது என்பதை உறுதிசெய்து, ஒளியும் ஒரு மின்காந்த அலைதான் என்று அவர் அறிவித்தார்.

இவ்வாறு மின்சாரம், காந்தம், கண்ணுறு ஒளி (visible light) ஆகிய மூன்றும் மின்காந்த அலைகள்தான் என்று மேக்ஸ்வெல் கணிதச் சமன்பாட்டின் கீழ் ஒருங்கிணைத்தார். 1865இல் மேக்ஸ்வெல் வெளியிட்ட இந்தக் கோட்பாடு 1888இல் ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸ் (Heinrich Hertz) என்பவரால் சோதனைக்கூடத்தில் மின்காந்த அலைகளை உருவாக்கி உறுதிசெய்யப்பட்டது. இது ரேடியோ தொழில்நுட்பம் உருவாக அடிப்படையாக அமைந்தது.

இன்றைக்கு நாம் பயன்படுத்தும் ரேடியோ அலைகள், மைக்ரோ அலைகள், அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் (infrared rays), புறஊதாக் கதிர்கள் (ultraviolet rays), எக்ஸ் கதிர்கள் (X-rays), காமா கதிர்கள் (gamma rays) அனைத்தும் மின்காந்த நிறமாலையின் (electromagnetic spectrum) ஒரு பகுதிதான். இவை மின்காந்த அலைகளின் வெவ்வேறு அலைநீளங்கள் (wavelengths) மற்றும் அதிர்வெண்கள் (frequencies) ஆகும். இவற்றின் உதவியுடன் தொலைத்தொடர்பு, மருத்துவம், பிற கோள்களில் உயிர்களைத் தேடும் ஆய்வுகள் எனப் பலவற்றை நாம் செய்கிறோம்.

கண்ணுக்குத் தெரியாத இந்த மின்காந்த அலைகள், அண்டத்தின் பல ரகசியங்களைத் திறக்கும் சாவியாக இருக்கின்றன. இத்தகைய நுட்பமான விதிகளை வகுத்து, அண்டத்தை இயக்கும் இறைவனின் ஆற்றலையும் ஞானத்தையும் நாம் சிந்தித்துப் பார்க்க வேண்டும். அவன் படைத்த ஒவ்வொன்றிலும் அவனது வல்லமை வெளிப்படுகிறது.

ஆதாரம்: இந்து தமிழ் திசை