నీటి ఆవిరి పొగల్లోంచి ఎదుటి వస్తువు కదులుతున్నట్లు కనిపిస్తుంది ఎందుకు?

నీటిని వేడి చేసినపుడు వచ్చే ఆవిరి పొగల్లోంచి ఎదుటి వస్తువుల్ని చూస్తే అవి కదులుతున్నట్టు, షేక్‌ అవుతున్నట్టు కనిపిస్తాయి. ఎందుకని?- అఫ్రీన్‌, 10వ తరగతి, అశ్వని విద్యాపీఠం, చిన్నవాల్తేరు, విశాఖపట్నం.

కాంతి విశ్వంలో ఓ అద్భుతమైన శక్తి రూపం. ఏ యానకం (medium)లేకుండా శూన్యంలోనైనా ఒక ప్రాంతం నుంచి మరో ప్రాంతానికి వెళ్లగలిగిన శక్తి స్వరూపం (energy format) ఇదొక్కటేనంటే ఆశ్చర్యం కలగకమానదు. మనకు తెలిసినంతవరకూ శూన్యంలో కాంతి ప్రయాణించే వేగమే అత్యంత వేగవంతమైన తంతువు (entity). అది సెకనుకు సుమారు మూడు లక్షల కిలోమీటర్లు.

అంటే దాదాపు లక్షన్నర కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉన్న చందమామ వెన్నెల మనల్ని చేరడానికి పట్టే సమయం కేవలం అర సెకను మాత్రమే. ఒక సంవత్సరం పాటు కాంతి శూన్యంలో ఎక్కడా కాఫీ, టీ కోసం దారిలో ఆగకుండా వెళితే అది దాదాపు తొమ్మిదిన్నర లక్షల కోట్ల కిలోమీటర్లు (వాస్తవానికి 9429264000000 కిలోమీటర్లు) ప్రయాణం చేస్తుంది. ఈ దూరాన్ని ఒక కాంతి సంవత్సరం (light year) అంటారు.

అది వేరే విషయం. కాంతికి తరంగ - కణ స్వభావం (wave-particle duality) లక్షణాలున్నాయి. కాంతికున్న తరంగ స్వభావం రీత్యా కొన్ని ఫలితాల(effects) ను, కణ స్వభావం రీత్యా మరికొన్ని ఫలితాలను ప్రదర్శిస్తుంది. కాంతికున్న తరంగ స్వభావం వల్ల ప్రదర్శితమయ్యే ఫలితాల్లో ప్రధానమైంది కాంతికున్న వక్రీభవన (refraction) గుణం. ఒక నిర్దిష్ట యానకంలో ఋజుమార్గం (straight line) లో కాంతి వెళ్లినా ఒక యానకం నుంచి మరో యానకంలోకి వెళ్లే క్రమంలో అంతర్యానక ప్రాంతం (intermediate zone) దగ్గర వంగి ఆ తర్వాత రెండో యానకంలో మళ్లీ ఋజుమార్గంలోనే వెళుతుంది. ఇందుకు కారణం వివిధ యానకాలలో కాంతికి వివిధ రకాలైన వేగాలుండడమే.

యానక పదార్థం దట్టంగా ఉన్నా, ఆ పదార్థంలోని పరమాణువుల దగ్గర ఎలక్ట్రాను మేఘ సాంద్రత (electron cloud density) బాగా చిక్కగా ఉన్నా, యానక పదార్థంలో పరమాణువులు (atoms) లేదా అణువుల మధ్య అంతరం (interatomics distance) బాగా తక్కువగా ఉన్నా, యానక పదార్థంలోని అణువులకు విద్యుధృవణత (electrical polarity) బాగా ఉండి ఆ ధృవణత అడ్డదిడ్డంగా ఉన్నా ఆ యానకంలో కాంతి వేగం మందగిస్తుంది. అయితే కాంతి ఇలా ఒక యానకం నుంచి మరో యానకంలోకి వెళ్లే క్రమంలో కాంతి వేగంలో మార్పు వస్తుందిగానీ ఆయా కాంతి కిరణాలకున్న తరంగ పౌనఃపున్యం (wave frequency- లేదా ఒక సెకనులో కదిలే తరంగాల సంఖ్య) యానకాన్ని బట్టి మారదు.

దీనర్థం ఏమిటంటే కాంతి కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం కాంతి వేగంతో పాటు మారిపోవాలి. తత్ఫలితంగా కాంతి ఋజుమార్గాన్ని వదిలి, అంతర్యానక ప్రాంతంలో వంగి మరో మార్గంలో ప్రయాణించాలి. కాంతి ఒక యానకంలో ఎంత తక్కువ వేగంతో వెళితే ఆ యానకానికి అంత ఎక్కువగా వక్రీభవన గుణకం (refractive index) ఉన్నట్టు అర్థంచేసుకోవాలి. అందుకే కాంతి వక్రీభవన గుణకాన్ని శూన్యంలో కాంతి వేగానికి, ఆయా యానకంలో ఉన్న కాంతి వేగానికి ఉన్న నిష్పత్తిగా చూపుతారు. సూత్రం ప్రకారం..

ఇప్పుడిక అసలు విషయానికి వద్దాము. మనం ఒక వస్తువును చూస్తున్నామంటే అర్థం ఆ వస్తువు మీద లేదా వ్యక్తిమీద లేదా రూపం మీద బయటికాంతి పడి పరావర్తనం చెందగా ఆ కాంతి మన కంటికి చేరి, మన కంటి రెటీనా తెరమీద పడి నాడీ సంకేతాలనివ్వగా మన మెదడు ఆ రూపాన్ని గ్రహించడమే! అంటే వస్తువు మీద కాంతి పడి, ఆ కాంతి మన కంటికి చేరడం వల్ల మాత్రమే మనం ఆ వస్తువును చూడగలం. అందుకే చీకట్లో వస్తువుని చూడలేము.

మరి కన్ను తనను చేరిన వస్తు కాంతినే వస్తువుగా గ్రహిస్తుంది కాబట్టి వస్తువు కూడా కాంతి వస్తున్న దిశలో ఉన్నట్టే పరిగణిస్తుంది. ఇందువల్లే నీళ్ల బకెట్‌ అడుగున ఉన్న రూపాయ బిళ్ల పైకి లేచినట్లు, బకెట్లో మునిగిన కడ్డీ నీటిమట్టం దగ్గర వంగినట్టు కనిపి స్తాయి. ఇదే సూత్రం ఆధారంగా నువ్వడిగిన ప్రశ్నకు సమా ధానం దొరుకుతుంది. దీన్ని పటం రూపంలో వివరిస్తాను. A దగ్గర ఓ పక్షి ఉందనుకున్నాం. ఆ పక్షి నుంచి బయలుదేరిన AB కాంతికిరణం AB మార్గంలో నీటిఆవిరి లేనట్లయితే AB దిశలోనే ఉన్న BC దిశలో కొనసాగి‘O’ దగ్గర ఉన్న పరిశీలకుడి కంటిని చేరుతుంది. అప్పుడు‘O’ దగ్గరున్న పరిశీలకుడికి ABC దిశలోనే సరళమార్గంలో కాంతిరేఖ A దగ్గర నుంచి వచ్చింది కాబట్టి పక్షి ాA్ణ దగ్గరే ఉన్నట్టు కనుగొంటాడు.

కానీ వేడి నీటిఆవిరి తుంపర vapour) అడ్డం వచ్చినపుడు అది వేరే యానకం కాబట్టి, గాలి యానకం, నీటి తుంపర యానకం కలిసే ఉపరితలం B దగ్గర AB కాంతిరేఖ వంగి BL మార్గంలో బయలుదేరి 'O’ దగ్గరున్న పరిశీలకుడికి చేరుతుంది. అయితే BL రేఖ కొనసాగింపు అదే దిశలో వెనక్కి గీస్తే BL కాబట్టి 'O’ దగ్గరున్న పరిశీలకుడికి KBL మార్గంలో కాంతిరేఖ వచ్చినట్టు భ్రమ కలుగుతుంది. అంటే పక్షి ‘K’ దగ్గరున్నట్టు భావిస్తాడు. వాస్తవానికి పక్షి మాత్రం‘A’ దగ్గరే ఉంది. కేవలం ABL మార్గంలో కాంతి రావడం వల్ల పరిశీలకుడికి పక్షి ‘K’ దగ్గర ఉన్నట్టు భావన కలుగుతుంది.

వేడి నీటి నుంచి ఆవిర్లు ఆగి ఆగి పలుచగా, దట్టంగా, మధ్యస్తంగా రకరకాల సాంద్రతల్లో రావడం వల్ల ABL కోణాలు కూడా రకరకాలుగా ఉంటాయి. కాబట్టి ‘K’ స్థానం మారుతున్నట్టు తోస్తుంది. అందువల్లే వస్తువులు కదులుతున్నట్టూ, షేక్‌ అవుతున్నట్టూ అనిపిస్తుంది. నీటిఆవిరి లేనపుడు ABL దారిలోను, నీటి తుంపర అడ్డం వస్తేABLదారిలోను కాంతి కిరణాలు పక్షి నుంచి రావడం వల్ల పక్షి స్థానం ఒకసారి‘A’ దగ్గర ఉన్నట్టు, మరోసారి ‘K’ దగ్గర ఉన్నట్టు భావిస్తాము.