कॅल्साइटपासून निकोलचा लोलक

विल्यम निकोल यांनी कॅल्साइट या खनिजाचा पारदर्शक स्फटिक वापरून १८२८ मध्ये प्रकाशीय उपकरण विकसित केले. त्याला निकोलचा लोलक असे म्हणतात. जे प्रकाशकिरण प्रकाशलहरींच्या स्वरूपात पुढे जाताना त्यांच्यातली विद्युतचुंबकीय आंदोलने एकाच प्रतलात होतात, त्याला प्रतल ध्रुवीकृत प्रकाश म्हणतात. अशा प्रकाशाच्या निर्मितीसाठी निकोलच्या लोलकाचा उपयोग केला जातो.

कॅल्साइटमध्ये द्विप्रमणन दिसून येते. त्यामुळे कॅल्साइटच्या स्फटिकात शिरणारा प्रत्येक प्रकाशकिरण दोन किरणांमध्ये विभागला जातो. दोन्ही किरणांचा अपवर्तनांक भिन्न असल्याने ते वेगवेगळ्या गतीने, आणि वेगवगळ्या दिशेने प्रवास करतात. एखादी वस्तू कॅल्साइटच्या स्फटिकातून आपण पाहिली तर आपल्याला त्या वस्तूच्या दोन प्रतिमा दिसतात. यालाच दुहेरी अपवर्तन म्हणतात. ज्या किरणाचा अपवर्तनांक जास्त आहे त्याला सामान्य किरण आणि ज्याचा अपवर्तनांक कमी आहे त्याला असामान्य किरण म्हणतात. दोन्ही किरणांचा प्रकाश ‘प्रतल ध्रुवीकृत’ असतो.

कॅल्साइटच्या याच गुणधर्माचा उपयोग निकोलच्या लोलकामध्ये करून घेतला जातो. कॅल्साइटचे ‘आइसलँड स्फटिक’ (आइसलँड स्पार) नावाने ओळखले जाणारे स्फटिक पूर्णपणे पारदर्शक असतात. त्यांची प्रत्येक बाजू चतुर्भुजाकृती (ऱ्हॉम्बोहेड्रल) असते. अशा स्फटिकांपासून निकोलचा लोलक तयार केला जातो. स्फटिकाची लांबी त्याच्या रुंदीपेक्षा सुमारे तीनपट जास्त ठेवली जाते. स्फटिकाचे कोन ६८ अंश आणि ११२ अंश असतील अशा रीतीने स्फटिकाच्या कडा घासून घेतात. त्यामुळे एक समांतरभुज चौकोन तयार होतो. आता तो स्फटिक त्याच्या कर्णाला धरून कापतात, आणि कॅनडा बॉल्सम नावाच्या पारदर्शक पदार्थाने पुन्हा जोडतात. कॅनडा बॉल्समचा अपवर्तनांक सामान्य किरणाच्या अपवर्तनांकापेक्षा कमी आणि असामान्य किरणाच्या अपवर्तनांकापेक्षा जास्त असतो.

सामान्य किरण जेव्हा कॅनडा बॉल्समच्या स्तराला जाऊन टेकतो, तेव्हा त्याचा पतनकोन असा राहतो, की त्याचे पूर्ण आंतरिक परावर्तन (टोटल इंटर्नल रिफ्लेक्शन) होते. म्हणजेच सामान्य किरण कॅनडा बॉल्सम पार करून लोलकाच्या समोरच्या बाजूने बाहेर पडू शकत नाही. पण असामान्य किरण मात्र कॅनडा बॉल्समचा थर पार करून लोलकाच्या समोरच्या बाजूने बाहेर पडतो, आणि तो ध्रुवीकृत असतो.

खनिजांचा आणि पाषाणांचा अभ्यास करण्यासाठी सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने अभ्यास करताना ध्रुवीकृत प्रकाशाची गरज असते. त्यासाठी निकोलचा लोलक वापरतात. निकोलचा लोलक अन्यही काही प्रकाशीय उपकरणांमध्ये वापरला जातो. निकोलचा प्रिझम हा प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या संदर्भात क्रांतिकारक शोध मानला जातो.

– चारुशीला सतीश जुईकर

मराठी विज्ञान परिषद

ईमेल : office@mavipa.org

संकेतस्थळ : http://www.mavipa.org