📚 Topic: Optics — Light, Reflection, Refraction, Lenses & the Human Eye / ஒளியியல் — ஒளி, எதிரொளிப்பு, ஒளிவிலகல், லென்ஸ்கள் & மனிதக் கண்
🎯 Key Points / முக்கிய குறிப்புகள்
1. Light is a form of electromagnetic wave that travels at 3 × 10⁸ m/s in vacuum. / ஒளி என்பது ஒரு மின்காந்த அலை; வெற்றிடத்தில் அதன் வேகம் 3 × 10⁸ மீ/வி.
2. Light travels in a straight line — this is called rectilinear propagation. / ஒளி நேர்கோட்டில் பயணிக்கிறது; இதை நேர்கோட்டுப் பரவல் என்பர்.
3. Reflection is the bouncing back of light from a surface; angle of incidence = angle of reflection. / எதிரொளிப்பு என்பது ஒளி ஒரு பரப்பிலிருந்து திரும்புவது; படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம்.
4. A plane mirror forms a virtual, erect image of the same size, laterally inverted. / சமதள ஆடி மெய்யற்ற, நேரான, சம அளவு, பக்கவாட்டில் தலைகீழான பிம்பத்தை உருவாக்குகிறது.
5. Concave mirror is converging; convex mirror is diverging. / குழி ஆடி ஒருங்கிணைக்கும்; குவி ஆடி விரியச் செய்யும்.
6. Refraction is the bending of light when it passes from one medium to another. / ஒளிவிலகல் என்பது ஒளி ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு செல்லும்போது வளைவது.
7. Refractive index n = speed of light in vacuum / speed in medium. / ஒளிவிலகல் எண் n = வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் / ஊடகத்தில் வேகம்.
8. Total internal reflection causes mirages and enables optical fibres. / முழு அக எதிரொளிப்பு கானல்நீர் மற்றும் ஒளி இழைகளுக்குக் காரணம்.
9. A convex (converging) lens is thicker at the centre; a concave (diverging) lens is thinner at the centre. / குவி லென்ஸ் நடுவில் தடிமன்; குழி லென்ஸ் நடுவில் மெல்லியது.
10. Power of a lens P = 1/f (in metres); unit is dioptre (D). / லென்ஸின் திறன் P = 1/f (மீட்டரில்); அலகு டையாப்டர் (D).
11. The human eye lens is a convex lens; the retina is the screen where images form. / மனிதக் கண்ணின் லென்ஸ் ஒரு குவி லென்ஸ்; பிம்பம் விழித்திரையில் உருவாகிறது.
12. Accommodation is the eye lens’s ability to adjust focal length. / கண் லென்ஸ் தன் குவியத் தூரத்தை மாற்றிக்கொள்ளும் திறன் “இடமளித்தல்” (accommodation).
13. Myopia (short-sight) is corrected by a concave lens; hypermetropia (long-sight) by a convex lens. / கிட்டப்பார்வை குழி லென்ஸாலும், தூரப்பார்வை குவி லென்ஸாலும் சரிசெய்யப்படுகிறது.
14. Dispersion of white light through a prism produces the seven colours (VIBGYOR). / ஒரு முப்பட்டகத்தின் வழியே வெண்ஒளி பிரிந்து ஏழு நிறங்களைத் (VIBGYOR) தருகிறது.
15. A rainbow is formed by refraction, dispersion and total internal reflection in water droplets. / வானவில் நீர்த்துளிகளில் ஒளிவிலகல், நிறப்பிரிகை மற்றும் முழு அக எதிரொளிப்பால் உருவாகிறது.
📖 Detailed Notes / விரிவான குறிப்புகள்
Optics is the branch of physics that studies the behaviour and properties of light. Light is a transverse electromagnetic wave and does not require a medium to travel, which is why sunlight reaches the Earth through the vacuum of space. In vacuum, light travels at approximately 3 × 10⁸ metres per second — the fastest known speed in the universe. Light exhibits rectilinear propagation, meaning it travels in straight lines, a fact demonstrated by the formation of sharp shadows and the working of a pinhole camera.
Reflection of light occurs when light strikes a surface and bounces back. It obeys two laws: (1) the incident ray, the reflected ray and the normal at the point of incidence all lie in the same plane, and (2) the angle of incidence equals the angle of reflection. A plane mirror produces a virtual, erect, laterally inverted image of the same size as the object, positioned as far behind the mirror as the object is in front. Spherical mirrors are of two types. A concave mirror curves inward and is converging — it is used in shaving mirrors, torches, headlights and solar cookers because it can concentrate light. A convex mirror curves outward and is diverging; it always forms a small, virtual, erect image and gives a wide field of view, which is why it is used as a rear-view mirror in vehicles. The relation connecting object distance (u), image distance (v) and focal length (f) is the mirror formula 1/v + 1/u = 1/f, and magnification m = -v/u.
Refraction of light is the change in direction of light as it passes from one transparent medium into another of different optical density. When light enters a denser medium (say, from air to water or glass), it bends towards the normal; when it enters a rarer medium, it bends away from the normal. The extent of bending is governed by Snell’s law: n₁ sin i = n₂ sin r. The refractive index of a medium (n) equals the ratio of the speed of light in vacuum to the speed of light in that medium; it is always greater than 1 for real media. Everyday effects of refraction include a pencil appearing bent in a glass of water, the apparent shallowness of a swimming pool, the twinkling of stars, and the Sun being visible a few minutes before actual sunrise and after actual sunset. When light travelling in a denser medium strikes the boundary of a rarer medium at an angle greater than the critical angle, it is completely reflected back — this is total internal reflection, the principle behind optical fibre communication, diamonds’ brilliance and the formation of mirages on hot roads.
Lenses are transparent optical devices bounded by two surfaces, at least one of which is curved. A convex (converging) lens is thick at the centre and converges parallel rays to a real focus; it is used as a magnifying glass, in cameras, microscopes and to correct long-sightedness. A concave (diverging) lens is thin at the centre and spreads rays out, forming a virtual focus; it corrects short-sightedness. The power of a lens measures its ability to converge or diverge light and is the reciprocal of the focal length in metres, P = 1/f, measured in dioptres (D). Convex lenses have positive power and concave lenses negative power.
The human eye is a natural optical instrument. Light enters through the cornea, passes through the pupil (whose size is controlled by the iris), and is focused by the eye lens onto the retina, where a real, inverted, diminished image forms. The ciliary muscles change the curvature of the lens to focus on objects at different distances — this power is called accommodation. The nearest point at which the eye can see clearly is the near point (about 25 cm for a normal adult), and the farthest is the far point (infinity). Common defects of vision include myopia or short-sightedness (distant objects blurred, corrected by a concave lens), hypermetropia or long-sightedness (near objects blurred, corrected by a convex lens), presbyopia (age-related loss of accommodation) and astigmatism (uneven curvature, corrected by cylindrical lenses). When white light passes through a glass prism it splits into its seven constituent colours — violet, indigo, blue, green, yellow, orange and red (VIBGYOR) — because different colours travel at different speeds in glass and bend by different amounts; violet bends the most and red the least. This phenomenon, called dispersion, together with refraction and total internal reflection inside raindrops, produces the rainbow.
📖 தமிழில் விரிவான குறிப்புகள் (Detailed Notes in Tamil)
ஒளியியல் என்பது ஒளியின் தன்மைகளையும் நடத்தையையும் ஆராயும் இயற்பியல் பிரிவாகும். ஒளி ஒரு குறுக்குவெட்டு மின்காந்த அலை; பயணிக்க ஊடகம் தேவையில்லை. அதனால்தான் சூரிய ஒளி விண்வெளியின் வெற்றிடத்தின் வழியே பூமியை அடைகிறது. வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் ஏறத்தாழ 3 × 10⁸ மீ/வி — இதுவே பிரபஞ்சத்தில் அறியப்பட்ட மிக அதிக வேகம். ஒளி நேர்கோட்டில் பயணிக்கிறது; இதற்குச் சான்றாக நிழல்களும் ஊசித்துளைப் புகைப்படக் கருவியும் அமைகின்றன.
எதிரொளிப்பு: ஒளி ஒரு பரப்பில் பட்டுத் திரும்புவதே எதிரொளிப்பு. இதற்கு இரண்டு விதிகள் உண்டு: படுகதிர், எதிரொளிப்புக் கதிர், செங்குத்துக் கோடு ஆகிய மூன்றும் ஒரே தளத்தில் இருக்கும்; படுகோணம் = எதிரொளிப்புக் கோணம். சமதள ஆடி மெய்யற்ற, நேரான, பக்கவாட்டில் தலைகீழான, பொருளின் அதே அளவுள்ள பிம்பத்தை உருவாக்குகிறது. குழி ஆடி ஒளியை ஒருங்கிணைக்கும்; இதை சவரக் கண்ணாடி, டார்ச், வாகன முகப்பு விளக்கு, சூரிய அடுப்பு ஆகியவற்றில் பயன்படுத்துகிறோம். குவி ஆடி ஒளியை விரியச் செய்து சிறிய, நேரான பிம்பத்தை உருவாக்குகிறது; பரந்த பார்வைப் புலம் தருவதால் வாகனங்களின் பின்பார்வை ஆடியாகப் பயன்படுகிறது. ஆடிச் சூத்திரம்: 1/v + 1/u = 1/f.
ஒளிவிலகல்: ஒளி வெவ்வேறு அடர்த்தியுள்ள இரு ஊடகங்களுக்கு இடையே செல்லும்போது அதன் திசை மாறுவதே ஒளிவிலகல். அடர்த்தி கூடிய ஊடகத்திற்குள் (காற்றிலிருந்து நீர்/கண்ணாடி) நுழையும்போது ஒளி செங்குத்துக் கோட்டை நோக்கி வளையும்; அடர்த்தி குறைந்த ஊடகத்தில் விலகி வளையும். ஒளிவிலகல் எண் = வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் / ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகம். தண்ணீரில் உள்ள பென்சில் வளைந்து தோன்றுதல், குளத்தின் ஆழம் குறைவாகத் தோன்றுதல், நட்சத்திரங்கள் மின்னுதல், சூரிய உதயத்திற்கு முன்பே சூரியன் தெரிதல் — இவை அனைத்தும் ஒளிவிலகலின் விளைவுகளே. அடர்த்தி கூடிய ஊடகத்தில் செல்லும் ஒளி மாறுநிலைக் கோணத்தை விட அதிக கோணத்தில் படும்போது முழுவதுமாக எதிரொளிக்கப்படுகிறது — இதுவே முழு அக எதிரொளிப்பு; ஒளி இழை தொடர்பு, வைரத்தின் மின்னல், கானல்நீர் ஆகியவற்றுக்கு இதுவே அடிப்படை.
லென்ஸ்கள்: குவி லென்ஸ் நடுவில் தடிமனாக இருந்து இணையான கதிர்களை ஒரு மெய் குவியத்தில் ஒருங்கிணைக்கும்; பூதக்கண்ணாடி, கேமரா, நுண்ணோக்கி ஆகியவற்றிலும், தூரப்பார்வையைச் சரிசெய்யவும் பயன்படுகிறது. குழி லென்ஸ் நடுவில் மெல்லியதாக இருந்து கதிர்களை விரியச் செய்கிறது; கிட்டப்பார்வையைச் சரிசெய்கிறது. லென்ஸின் திறன் P = 1/f; அலகு டையாப்டர் (D). குவி லென்ஸ் நேர் திறனும், குழி லென்ஸ் எதிர் திறனும் கொண்டவை.
மனிதக் கண்: ஒளி கார்னியா வழியாக நுழைந்து, கருவிழி கட்டுப்படுத்தும் கண்பாவை வழியே சென்று, கண் லென்ஸால் விழித்திரையில் குவிக்கப்படுகிறது; அங்கு மெய்யான, தலைகீழான, சிறிய பிம்பம் உருவாகிறது. வெவ்வேறு தூரத்தில் உள்ள பொருள்களைப் பார்க்க கண் லென்ஸ் தன் குவியத் தூரத்தை மாற்றிக்கொள்ளும் திறனை “இடமளித்தல்” (accommodation) என்பர். சாதாரண கண்ணின் அண்மைப் புள்ளி சுமார் 25 செ.மீ, தொலைப் புள்ளி முடிவிலி. கிட்டப்பார்வை (குழி லென்ஸால்), தூரப்பார்வை (குவி லென்ஸால்), முதிர்பார்வை மற்றும் astigmatism (உருளை லென்ஸால்) ஆகியவை பொதுவான கண் குறைபாடுகள். வெண்ஒளி முப்பட்டகத்தின் வழியே செல்லும்போது ஏழு நிறங்களாகப் (VIBGYOR) பிரிகிறது — இதுவே நிறப்பிரிகை; ஊதா நிறம் அதிகமும், சிவப்பு நிறம் குறைவாகவும் விலகுகிறது. நீர்த்துளிகளில் நிகழும் ஒளிவிலகல், நிறப்பிரிகை, முழு அக எதிரொளிப்பு ஆகியவற்றால் வானவில் உருவாகிறது.
❓ Practice MCQs / பயிற்சி வினாக்கள்
1. The mirror used as a rear-view mirror in vehicles is / வாகனங்களில் பின்பார்வை ஆடியாகப் பயன்படுவது
A) Concave / குழி B) Convex / குவி C) Plane / சமதள D) Cylindrical / உருளை
2. The power of a lens is measured in / லென்ஸின் திறன் அளக்கப்படும் அலகு
A) Watt / வாட் B) Dioptre / டையாப்டர் C) Lumen / லுமன் D) Candela / கேண்டெலா
3. Myopia (short-sightedness) is corrected using a / கிட்டப்பார்வை சரிசெய்யப்படுவது
A) Convex lens / குவி லென்ஸ் B) Concave lens / குழி லென்ஸ் C) Cylindrical lens / உருளை லென்ஸ் D) Bifocal lens / இரட்டைக் குவிய லென்ஸ்
4. The splitting of white light into seven colours by a prism is called / முப்பட்டகத்தால் வெண்ஒளி ஏழு நிறங்களாகப் பிரிதல்
A) Reflection / எதிரொளிப்பு B) Refraction / ஒளிவிலகல் C) Dispersion / நிறப்பிரிகை D) Diffraction / விளிம்பு விளைவு
5. Total internal reflection is the working principle of / முழு அக எதிரொளிப்பின் அடிப்படையில் செயல்படுவது
A) Periscope / பெரிஸ்கோப் B) Optical fibre / ஒளி இழை C) Telescope / தொலைநோக்கி D) Camera / கேமரா
Answers / விடைகள்: 1-B, 2-B, 3-B, 4-C, 5-B
💡 Memory Tips / நினைவாற்றல் குறிப்புகள்
1. VIBGYOR — remember the seven colours of the spectrum in order (Violet→Red). / VIBGYOR — நிறங்களின் வரிசையை நினைவில் கொள்க.
2. “Con-Cave = Caves in” — a concave mirror/lens curves inward; concave lens corrects Myopia. / குழி = உள்நோக்கி வளைவு; கிட்டப்பார்வை சரி.
3. “MC & HC” — Myopia → Concave; Hypermetropia → Convex. / கிட்டப்பார்வை–குழி, தூரப்பார்வை–குவி.
4. “Denser → bends towards Normal” — light entering a denser medium bends towards the normal. / அடர்த்தி கூடிய ஊடகம் → செங்குத்தை நோக்கி வளையும்.
5. Power P = 1/f — “Power is one over focal length in metres.” Positive for convex, negative for concave. / திறன் = 1/குவியத்தூரம்.
🔗 Previous Year Questions / முந்தைய ஆண்டு வினாக்கள்
1. Which mirror is used by dentists to see an enlarged image of teeth? — Concave mirror. / பல் மருத்துவர்கள் பயன்படுத்தும் ஆடி எது? — குழி ஆடி. (TNPSC General Science)
2. The refractive index of a medium depends on — the speed of light in that medium (and the colour/wavelength of light). / ஒளிவிலகல் எண் எதைச் சார்ந்தது? — அந்த ஊடகத்தில் ஒளியின் வேகம். (TNPSC Group)
3. The unit of power of a lens is — Dioptre. / லென்ஸின் திறனின் அலகு — டையாப்டர். (TNPSC General Studies)
TNPSC Daily Notes — General Science (Physics). Prepared for athiyamanteam.com. Study smart, revise daily! / தினசரி TNPSC குறிப்புகள் — நன்றாகப் படியுங்கள், தினமும் திரும்பப் பாருங்கள்!