ஒளியியல் உலகம்!

தொலைபேசி கேபிள்களில் ஒட்டுக் கேட்க முடியும், ஒளியியல் கேபிள்களில் அது முடியாது

தண்ணீருக்குள் மூழ்கியவாறு மேலே பார்த்தால் ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில், கீழேயிருக்கிற பொருட்கள் எல்லாம் தெரியும். இதற்கு ‘முழு அகப் பிரதிபலிப்பு’ என்ற நிகழ்வே காரணம். அடர்த்தி மிகுந்த ஓர் ஊடகத்திலிருந்து அடர்த்தி குறைந்த ஓர் ஊடகத்துக்குள் ஒளி புகும்போது, எடுத்துக்காட்டாகத் தண்ணீருக்குள்ளிருந்து காற்றுக்குள் ஒளி புகும்போது, தண்ணீர்ப் பரப்பில் ஒளிபடும் கோணம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவுக்கு மேலிருந்தால், ஒளி நீர்ப்பரப்பில் பிரதிபலிக்கப்பட்டு நீருக்குள்ளேயே பாயும். அந்தக் கோணம் ‘மாறுநிலைக் கோணம்’ எனப்படும்.

பாலைவனங்களில் கோடைக் காலத்தில் தோன்றும் கானல் நீர், வைரங்களின் சுடரொளி போன்றவற்றுக்கு முழு அகப் பிரதிபலிப்பே காரணம். கண்ணாடிக்குள்ளிருந்து காற்றுக்குப் பாயும் ஒளி, மாறுநிலைக் கோணத்தைவிட அதிகமான கோணத்தில், கண்ணாடிக்கும் காற்றுக்கும் இடையிலான பிரிதளத்தில் படும்போது, அந்த ஒளி கண்ணாடிக்குள்ளேயே திருப்பப்பட்டுவிடும். இந்த நிகழ்வின் அடிப்படையில் ஒளியியல் இழைகள் செயல்படுகின்றன.

இழை ஒளியியல்

1841-ல் ஜீன் டேனியல் கொலாடன் என்ற பேராசிரியர், ஓர் உருளையான ஜாடியிலிருந்த துளைகள் வழியாக நீர் வெளிப்படுவதைத் தமது மாணவர்களுக்குச் செய்முறை விளக்கம் அளித்துக்கொண்டிருந்தார். அப்போது ஜன்னல் வழியே வந்த சூரிய ஒளி தற்செயலாக அந்த ஜாடியின் மேல் பட்டது. துளைகளிலிருந்து வளைந்த தாரையாக விழுந்துகொண்டிருந்த நீர் வெள்ளிக் கம்பியைப் போல ஒளி வீசியது. நீர்த் தாரைக் குள்ளேயே ஒளி திரும்பத் திரும்பப் பிரதிபலிக்கப்பட்டு நீருடனேயே பயணம் செய்ததாகப் பேராசிரியர் புரிந்துகொண்டார். ஒளி நேர்க்கோட்டில்தான் பயணம் செய்யும் என்றபோதும் ஊடகத்தைத் தக்கபடி அமைத்தால், அது வளைந்த பாதையிலும் பயணிக்கும் என்று கொலாடன் கண்டுபிடித்தார். 1854-ல் ஜான் டிண்டால் தமது சோதனைகளின் மூலம் இதே முடிவைக் கண்டறிந்தார்.

1930-ல் ஹெயின்ரிஷ் லாமன் என்ற மருத்துவ மாணவர், ஒரு மின்விளக்கிலிருந்து வெளிப்பட்ட ஒளியைக் கண்ணாடி இழைகளின் மூலம் தேவையான இடத் துக்குச் செலுத்தும் முறையைக் கண்டுபிடித்தார். 1954-ல் வான் ஹீல், ஹெரால்ட் ஹாப்கின்ஸ், நரீந்தர் கப்பானி ஆகியோர் தனித்தனியாக, கண்ணாடி இழைகள் மூலம் பிம்பங்களைக் கடத்தும் உத்திகளை விளக்கும் கட்டுரை களை வெளியிட்டனர். நரிந்தர் கப்பானி அந்த நிகழ்வுக்கு 1956-ல் ‘இழை ஒளியியல்’ என்ற பெயரைச் சூட்டினார்.

குறைந்த சேதாரம்

1960-ம் ஆண்டுக்குள் வளையக்கூடிய கண்ணாடி இழைகளைப் பயன்படுத்தி உடலின் உள்ளுறுப்புகளைப் பார்வையிடவும் படமெடுக்கவும் கூடிய கருவிகள் உருவாக்கப்பட்டுவிட்டன. 1960-ல் தியோடர் மைமன் என்பவர் மாணிக்கக் கல்லிலிருந்து லேசர் ஒளியை உண்டாக்கும் முறையைக் கண்டுபிடித்தார். 1962-ல் அரைக் கடத்திகளிலிருந்து லேசர்களை உண்டாக்கும் முறைகளும் 1970-ல் லேசர் டயோடு கருவிகளும் உருவாக்கப்பட்டன.

ஒளி விலகல் எண் அதிகமாக உள்ள ஓர் இழையின் வெளிப்புறமாக, குறைவான ஒளி விலகல் எண் கொண்ட ஒரு காப்பு உறையை அமைத்து, இழையின் ஒரு முனையில் ஒளியைப் பாய்ச்சினால், அந்த ஒளிக்கதிர் பல முறை முழு அகப் பிரதிபலிப்புச் செய்து, இழையின் மறுமுனைக்குச் செல்லும். அந்த இழைகளைக் கேபிளாக அமைத்து, எவ்வளவு தொலைவுக்கும் அவற்றின் மூலம் ஒளியைக் கடத்தலாம். அந்த இழைகளைத் தேவையானபடி வளைத்து ஒளியை விரும்பிய பாதைகளில் செலுத்தவும் முடியும். 20-ம் நூற்றாண்டின் தலைசிறந்த 20 புதுப் புனைவுகளில் ஒன்றாக இழை ஒளியியலை அமெரிக்க தேசிய அகாடமி பாராட்டுகிறது.

இன்றைய ஒளியிழை கேபிள்களின் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பில் 1% ஒளியைக் கடத்துவது. மீதமுள்ள 99% மைய ஒளியிழையைப் பாதுகாக்கும் கவச உறைகளா யிருக்கும். கடலுக்கு அடியில் பொருத்தப்பட்டிருக்கும் ஒளியிழைகள் பல அடுக்குகள் கொண்ட உறை களால் பாதுகாக்கப்படுகின்றன. ஒரு முனையில் செலுத்தப்படும் ஒளி, மிகக் குறைவான சேதாரத்துடன் மறுமுனையை அடையும் வகையில் மைய ஒளி இழை அமைக்கப்படுகிறது.

சைகைப் பரிமாற்றம்

தகவல்களும் படங்களும் சங்கேதக் குறிகளாக மாற்றப்பட்டு, மின்சைகைகளாக உருமாற்றம் செய்யப்பட்டு, பின்னர் ஒளியியல் சைகைகளாக்கப்பட்டு கேபிளின் ஒரு முனைக்குள் புகுத்தப்படுகின்றன. மறுமுனையில் ஒளியியல் சைகைகள் மின் சைகைகளாக மீள்மாற்றம் செய்யப்படும். அந்த மின் சைகைகள் தக்க கருவிகள் மூலம் ஒளியாகவும் ஒலியாகவும் மாற்றப்படுகின்றன. பின்னர் அவை தகவல்களாகவும் படங்களாகவும் உருமாற்றம் அடைகின்றன.

ஒளியிழை கேபிள்கள் அளவிலும் எடையிலும் குறைந்தவை. ரசாயனங்களால் பாதிப்படையாதவை. செப்புக் கம்பி கேபிள்களைவிடக் குறைவான பராமரிப்பு தேவைப்படுகிறவை. கண்ணாடியிழைகளில் ஆற்றல் இழப்பு குறைவு. அவற்றின் மூலம் சைகைகள் ஒளி வேகத்தில் பயணிக்கும். ஒரே கேபிளுக்குள் நூற்றுக்கணக்கான தனித்தனிக் கண்ணாடியிழைகளை அடக்கிவிடலாம். அவை மின்சாரம் கடத்தாதவை. எனவே, வெளிப்புற மின்புலங்களாலும் காந்தப் புலங்களாலும் வளிமண்டலக் குழப்பங்களாலும் பாதிக்கப்படாது. எனவே, அவற்றை மின்கடத்தும் கம்பி வடங்களை ஒட்டியே பொருத்தலாம். சாதாரண தொலைபேசிகளின் கேபிள்களில் இணைப்புப் போட்டு ஒட்டுக் கேட்க முடியும். ஒளியியல் கேபிள்களில் அது முடியாது.

உருக்கிய சிலிக்காவினால் செய்யப்பட்ட கேபிள் களைத் தொலைத்தொடர்புக்குப் பயன்படுத்தும் முறைகளை உருவாக்கி, சார்லஸ் காவோ, ஜார்ஜ் ஹக்காம் ஆகியோர் பெரும் வளர்ச்சிக்கு அடிகோலினர். காவோ, ‘அகலக் கற்றைத் தகவல் தொடர்பு மற்றும் நவீன ஒளி இழைச் செய்தித் தொடர்பின் பிதா’ எனப் போற்றப்படுகிறார். 2009-ல் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு அவருக்கு வழங்கப்பட்டது.

அரசின் நோக்கம்

கார்னிங் கண்ணாடி ஆலையில் பணியாற்றிய ராபர்ட் மௌரர், டோனல்ட் கெக், பீட்டர் ஷூல்ட்ஸ் ஆகியோர் 1970-ல் ஒளியிழப்பு குறைவான ஒளியியல் இழைகளை உருவாக்குவதில் வெற்றி பெற்றனர். அதன் மூலம் ஒளியிழை செய்திப் போக்குவரத்தில் மாபெரும் முன்னேற்றத்தை ஏற்படுத்த முடிந்தது. ஒளியிழைக் கேபிள்களின் செயல்திறனை அதிகரிக்கும் பல்வேறு உத்திகளும் அடுத்தடுத்து உருவாக்கப்பட்டன. காலியம் - ஆர்சனிக் அரைக் கடத்தி லேசர் கருவி கண்டுபிடிக்கப்பட்டதும் ஒளியைப் பெரும் தொலைவு களுக்குக் கடத்துவதில் மாபெரும் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டது. அதன் விளைவாகத் தகவல்களைக் கடத்தும் வேகம் பன்மடங்காக உயர்ந்தது. தகவல் கடத்தும் வேகம், ஒரு விநாடியில் கடத்தப்படும் சைகைக் கூறுகளின் (பைட்) எண்ணிக்கையாக அளவிடப்படுகிறது. அது அதிகரிக்கிறபோது தகவல்களை உள்ளீடு செய்வதும் பதிவிறக்கம் செய்வதும் அதிக வேகத்துடன் நிகழும்.

உலக அளவில் 42 சதவீதத்தினரும் இந்திய அளவில் 20 சதவீதத்தினரும் இணையத்தைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். 2015 ஜூலை முதல் நாளன்று பிரதமர் மோடி, ‘டிஜிடல் இந்தியா’ இயக்கத்தைத் துவக்கிவைத்தார். அந்தத் திட்டத்தின் இலக்கு டிஜிட்டல் உள் கட்டமைப்பை உருவாக்குதல், டிஜிட்டல் முறையில் சேவைகளை வழங்குவது, டிஜிட்டல் முறைகளில் மக்களைப் பயிற்றுவிப்பது ஆகியவை ஆகும். கிராமப்புறங்களிலும் இணையதளச் சேவைகளின் மூலம் தொடர்புகளை ஏற்படுத்துவதும், மின்னணுச் சாதனங்களின் உதவியுடன் அரசு சேவைகளை மக்கள் அடையும்படி செய்வதும் அரசின் நோக்கம்.

இந்தியாவின் ஜனத்தொகையும் அதிகம். தொலைத் தொடர்பு மற்றும் நாட்டின் வளர்ச்சி ஆகியவற்றுக்கான வாய்ப்புகளும் அதிகம். உலகிலேயே மிக அதிகமான வேகத்தில் தொலைத்தொடர்பு வலையமைப்பு வளர்ந்து வரும் நாடாக இந்தியா விளங்குகிறது. ‘பாரத் சஞ்சார் நிகம் லிமிடெட்’ (பி.எஸ்.என்.எல்.) நிறுவனம் இந்தியாவில் முதன்முதலாகத் துவக்கப்பட்டதும் பெருமளவில் சேவைகளை வழங்குவதுமான அமைப்பாகும். அது 15 கோடிக்கும் மேற்பட்ட சந்தாதாரர்களுக்கு தொலைபேசி சேவைகளையும் 8 கோடி சந்தாதாரர்களுக்கு அகலக் கற்றை சேவைகளையும் வழங்குகிறது. கூடிய விரைவில் எல்லாச் செய்தித் தொடர்புகளையும் ஒளியியல் இழைச் சாதனங்களின் மூலமாகவே பெறும் அமைப்புகளை நிறுவுவதற்கு அது திட்டமிட்டுள்ளது.

- கே.என். ராமசந்திரன், அறிவியல் கட்டுரையாளர்.