සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amaeur radio) 4

මූලික දැනුම, හා විදුලිය

ආධුනික ගුවන් විදුලිය යනු විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරකමක්/විනෝදාංශයක් (scientific hobby) වේ. රේඩියෝ තාක්ෂණය හා ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් යනු විද්‍යා දැනුම මත ගොඩනැගූ එකක් බව අමුතුවෙන් කිව යුතු නැහැනෙ. එහෙත් විද්‍යාව යනු ඉතාම ගැඹුරට ගමන් කරන අධ්‍යනයක් වේ (ක්වන්ටම් භෞතික විද්‍යාව වැනි නම් සමහරවිට ඔබ අසා ඇති). තවද, විද්‍යාවේදී එකම දේ පැහැදිලි කිරීමට ක්‍රම/ආකෘති කිහිපයක්ම තිබිය හැකියි. ඉතිං මා මෙම පාඩම්වලදී අනුගමනය කරන්නට යන්නේ පහසුවෙන් බොහෝ දෙනෙකුට අවබෝධ කරගත හැකි විද්‍යා ආකෘති ඔස්සේ පැහැදිලි කිරීමටයි (ඇත්තටම මෙලෙස ඉගෙන ගැනීමෙහි කිසිදු වරදක් හෝ අවාසියක් නැත; මෙලෙස හොදින් එම දේවල් අවබෝධ කර ගත් පසු, ඔබට අවශ්‍ය නම්, ඒවා ගැන තව දුරටත් ගැඹුරින් පසුවට ඉගෙන ගත හැකියි). මා මෙහි කියා දෙන කරුණු සියල්ලම ආධුනික ගුවන් විදුලියට සම්බන්ද දේවල් පැහැදිලි කර ගැනීමට අවශ්‍ය බව ඔබට ඉදිරි පාඩම් කියවාගෙන යන විට පැහැදිලි වේවි (එනිසා මේ කියන දේවල් අදාල නොවේ යැයි සිතා මග හැරියොත් පසුවට කියාදෙන පැහැදිලි කිරීම් ඔබට අවබෝධ කර ගැනීමට අපහසු වනු ඇත).

සාම්ප්‍රදායික භෞතික විද්‍යාව (classical physics) අනුව, සියලුම දේ අඩංගු වන්නේ විශ්වය තුළයි. විශ්වයේ තිබෙන සියලුම දේවල් මූලිකව කොටස් දෙකකට වර්ග කළ හැකියි - පදාර්ථ (matter) හා ශක්ති (energy). මේ වර්ග දෙකම තිබෙන්නේ හිස් අවකාශය (free space) හෙවත් රික්තකය (vacuum) තුලයි.

පදාර්ථ යනු අවකාශයෙන් යම් ඉඩක් (space) ගන්නා හා යම් ස්කන්ධයක් (mass) සහිත දේවල්ය. මේසය උඩ ඇති පොතක් හෝ පරිගනකයක් ගැන සිතන්න. එම පොත හෝ පරිගනකය විසින් ඔබේ කාමරයේ ඇති ඉඩ ප්‍රමාණයෙන් යම් කුඩා ඉඩක් ගත්තා නේද? එම ඉඩ ලබා ගත් බව පහසුවෙන්ම ඔප්පු කරන්නට හැකියි ඔබ එම වස්තුව තිබෙන තැනම තවත් වස්තුවක් තබන්නට උත්සහ කළොත්. ඔබට එසේ කරන්නට නම්, පොත හෝ පරිගනකය එතැනින් ඉවත් කර අලුත් වස්තුව එතැනින් තැබීමට සිදු වේවි. එසේ කරන්නට සිදු වූයේ තිබූ වස්තුව විසින් දැනටමත් ඉඩ අයිතිකරගෙන තිබූ නිසා නේද? එලෙසම, පදාර්ථවලට අනිවාර්යෙන්ම ස්කන්ධයකුත් ("බරක්") ඇත. මෙම ස්කන්ධය තරුවක් තරම් අති දැවැන්ත මට්ටමක සිට බැක්ටීරීයාවක් වැනි ඉතා කුඩා මට්ටමක් දක්වා අගය පරාසයක පැවතිය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉලෙක්ට්‍රෝනකයක බර (කිලෝග්‍රෑම්වලින්) 0 ලියා දශම තිතක් තබා දශම තිතට පසුව තවත් 0 විසි නවයක් ලියා ඉන්පසුව 1ක් ලියූ විට ලැබෙන අගයට (එනම්, 10^-30) සමාන වේ.

අප අවට කෝටි ගණනක් වූ විවිධාකාරයේ පදාර්ථ ඇත. අප අවට ඇති දේවල් විවිධ ද්‍රව්‍යවලින් නේද සෑදී තිබෙන්නේ? ඒවා එකිනෙකට වෙනස් නේද? මේ සියලු දේවල් කුඩා කොටස්වලට කැඩිය හැකියිනෙ. ඔබේ අතේ තිබෙන කොල කැබැල්ලක් කුඩා කැබැලිවලට කැඩිය හැකියි. එසේ ලැබෙන කැබැලි නැවත නැවත ඊටත් කුඩා කැබලිවලට කැඩිය හැකියි. මෙලෙස කඩාගෙන කඩාගෙන යෑමේදී අපේ ඇසටවත් නොපෙනෙන තරමේ අංශු (particle) ලැබේවි.

ශක්ති යනු අවකාශයෙන් කිසිදු ඉඩක් ලබා නොගන්නා හා කිසිදු ස්කන්ධයක් රහිත තත්වයකි. එනිසා මුලු විශ්වය පුරාම පැතිරී තිබෙන සිතාගත නොහැකි තරම් වූ විශාල ශක්තිය පවා කුහුඹුවකු තරම් ඉතා කුඩා ඉඩකඩක ගබඩා කළ හැකියි (එසේ වුවත්, විශ්වය පුරාම ඇති ශක්තිය එලෙස එක තැනකට රැස් කර ගබඩා කර තබා ගැනීමට ප්‍රායෝගික ක්‍රමයක් නැති බවද සිහිතබා ගන්න). ඇත්තටම එම කුහුඹුවා තරම්වත් ඉඩක් ඊට අවශ්‍ය නැත මොකද ශක්තියට අවකාශයක්/ඉඩක් අවශ්‍ය නොවන බැවිනි (කුහුඹුවා උදාහරණය සදහා ගත්තේ අච්චර විශාල ශක්තියක් මෙච්චර කුඩා ඉඩක වුවද පැවතිය හැකි බව පෙන්වීමට පමණි). එහෙත් ශක්තියකින් වැදගත් වැඩ හෙවත් කාර්යන් (work) සිදු කර ගත හැකියි. උදාහරණ ලෙස, ආලෝක ශක්තියෙන් (light energy) අපට ආලෝකය ලැබේ (එය ප්‍රයෝජනවත් කාර්යකි). තාපය නම් ශක්තියෙන් (heat) අපට රස්නය/උෂ්ණ්තවය ලබා ගෙන ඉන් කොතරම් වැඩ කර ගත හැකිදැයි සිතා බලන්න (වතුර උනු කිරීම, කෑම පිසීම ආදී ලෙස). චාලක ශක්තියෙන් (kinetic energy) අප විශාල යන්ත්‍රසූත්‍ර ක්‍රියාත්මක කරනවා (මෝටර් මගින්). විදුලි ශක්තිය (electricity හෙවත් electric energy) වලින් කොතරම් කාර්යන් කර ගන්නවාද යන්න ඉතිං පැහැදිලියිනේ. මේ ආදී ලෙස තවත් ශක්ති ප්‍රභේද ගැන සිතා බලන්න.

ශක්තිය සම්බන්දයෙන් පවතින වැදගත්ම න්‍යාය වන්නේ ශක්තිය අලුතින් නිපදවීමට හෝ තිබෙන ශක්තියක් විනාශ කිරීමට බැරි බවයි. මෙය ශක්ති සංස්තිථික මූලධර්මය (conservation of energy) ලෙස හැදින්වෙනවා. එහෙත් ශක්තියක් ඉතා පහසුවෙන් තවත් ශක්තියක් බවට පත් කළ හැකියි (උදාහරණයක් ලෙස, විදුලි ශක්තිය තාප ශක්තිය බවට පත් කිරීම). මෙය ශක්ති පරිවර්තනය (conversion of energy) නම් වේ. තවද, ශක්තියක් අප කුමක් හෝ වැඩක් සදහා යොදා ගැනීම නිසා, එම ශක්තියේ තිබෙන ප්‍රයෝජනවත්බව ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, බැටරියක් ගමු. එහි ඇති රසායනික ද්‍රව්‍ය තුළ රසායනික ශක්තියක් ඇති අතර, ඊට වයර් කැබැල්ලක් සම්බන්ද කර පරිපථයකට යෙදූ විට ප්‍රයෝජනවත් විදුලි ශක්තියක් බවට පරිවර්තනය වේ. මෙවිට පරිපථය විසින් ශක්තිය පාවිච්චි කර දැමුවේය. එනිසා ක්‍රමයෙන් බැටරිය බසී (ඩිස්චාජ් වේ). මෙය අපට පෙනෙන්නේ දැන් බැටරියෙ අඩු විදුලි ශක්තියක් තිබෙන්නා සේය. එය සත්‍යයකි. එහෙත් එය විදුලි ශකිතිය විනාශ වී යෑමක් ලෙස නොදැකිය යුතුය. සිදු වූයේ ප්‍රයෝජනවත් රසායනික ශක්තිය ප්‍රයෝජනවත් විදුලි ශක්තියක් බවට පත්ව පරිපථය හරහා ගමන් කිරීමේදී එම ශක්තිය තාපය, ආලෝකය, රේඩියො තරංග වැනි තවත් ශක්තින් බවට පරිවර්තනය වී බැටරියෙන් (පද්ධතියෙන්) ඉවතට එම ශක්තිය ගලා යෑමයි.

පදාර්ථ හා ශක්තිය අතර නිරන්තරයෙන්ම අන්තර්-ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇත. ඉහතදී කතා කළා අංශු ගැන. එසේ යම් ද්‍රව්‍යයක් අංශු මට්ටමට කඩන්නට පෙර තිබුණේ තවත් අංශු සමග බන්ධනය/ආකර්ශනය වෙලාය. අප කැඩීමේදී සිදු කළේ අංශු අතර තිබූ එම බන්ධන කැඩීම තමයි. ඉතිං මෙම බන්ධන යනු ශක්තියකි (එය රසායනික ශක්තියයි). එය ශක්ති හා පදාර්ථ (අංශු) අතර සදාකාලිකව තිබෙන අන්තර්ක්‍රියාකාරිත්වයකි. ඔබ අවට තිබෙන දේවල්වලට ඇස යොමු කර බලන විට, ඒවා විවිධ වර්ණවලින් පෙනේ. සාමාන්‍යයෙන් (සූර්යාගෙන් ලැබෙන) ආලෝකය සුදු ආලෝකය කියා කියනවා. එහි රතු, කොල, නිල් ආදී ලෙස අති විශාල වර්ණ සංඛ්‍යාවක් අඩංගු වෙනවා (එනිසාමයි එය අපට සුදුවට පෙනෙන්නෙ). එහෙත් එම ආලෝකය වස්තුන් මත වැටුණු විට, එම සුදු ආලෝකය ලෙස පවතින "වර්ණ මිශ්‍රණයේ" තිබෙන සමහර වර්ණයන් එම වස්තුව විසින් උරා ගෙන ඉතිරි වර්ණයන් පරාවර්තනය කරනවා. අන්න එනිසයි ඔබට විවිධ වස්තුන් විවිධ පාටින් පෙනෙන්නේ. මෙය ආලෝක ශක්තිය හා පදාර්ථ අතර පවතින සම්බන්ධතාවට ඉතාම හොද නිදසුනකි. රේඩියෝ තරංග හා පදාර්ථ අතරද එවැනි අන්‍යොන්‍ය සම්බන්ධතාවක් පවතී (ඒ ගැන පසුවට විස්තරාත්මකව ඇත). යම් ලෝහයක් ගෙන එය රත් කළ විට, එම ලෝහයේ පරිමාව විශාල වේ (මෙය ප්‍රසාරණය ලෙස හැදින්වේ). තාප ශක්තිය හා පදාර්ථ අතර ඇති අන්තර්-ක්‍රියාකාරිත්වයට එය උදාහරණයකි. මෙලෙස විවිධාකාරයේ ශක්ති හා විවිධාකාරයේ පදාර්ථ අතර ඇති සම්බන්ධතා ගැන ඔබ තවත් සිතා බලන්න.

පරිසරයේදී පදාර්ථ පවතින ආකාර 4ක් පවතී - ඝන (solid), ද්‍රව (liquid), වායු (gas), ප්ලාස්මා (plasma). මෙය පදාර්ථයේ අවස්ථා (state of matter) ලෙස හැදින්වෙනවා. අංශු ඉතාම ළගින් ළගින් පිහිටා එකිනෙකා අතර තදින් ආකර්ශනය වී තිබෙන විට ඝන අවස්ථාව ඇති වේ. ඊට වඩා දුර්වලව ආකර්ශනය අංශු අතර පවතින විට ද්‍රවද, අංශු එකිනෙකා අතර ආකර්ශන ඉතාම දුර්වල අවස්ථාවල වායුද ඇති වේ. ඇත්තටම මෙම අවස්ථා තුල ඕනෑම පදාර්ථයක් පවතින්නට පුලුවන් ඊට ලබා දෙන ශක්තිය අඩු වැඩි කිරීමෙන් (විශේෂයෙන් තාප ශක්තිය මගින් යම් ද්‍රව්‍යයක/පදාර්ථයක අවස්ථාව වෙනස් කළ හැකියි). උදාහරණයක් ලෙස ජලය සලකමු. එහි උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් 0 දී (හා ඊට පහල උෂ්ණත්වයකදී), ජලය ඝන වේ (අයිස්). 0 ට වඩා වැඩි කළ විට, එය ද්‍රව බවට පත් වේ. එය 100 ට වැඩි උෂ්ණත්වයකට පත් කළ විට වායු බවට පත් වේ (ජල වාෂ්ප). මෙය අප හැමදාම දකින කරන දෙයක්නෙ. ප්ලාස්මා යනු කුමක්දැයි මොහොතකින් පැහැදිලි කෙරේ.

උෂ්ණත්වයට අමතරව පදාර්ථයේ අවස්ථාවට තදින්ම බලපාන අනෙක් සාධකය නම් පීඩනයයි (pressure). පීඩනය වැඩි කරන විට අංශු ළං වේ. ඒ කියන්නේ යම් වායුවක් අධික පීඩනයට පත් කළොත් එය ද්‍රව බවට පත් වේ. ඔබ දැක ඇති සිගරට් ලයිටර්. එහි ඔබට පේනවා ප්ලාස්ටික් කොපුව තුල ද්‍රවයක්. ඇත්තටම එය ද්‍රවයක් ලෙස පෙනුනත් එය අධික පීඩනයකට පත් කර තිබෙන වායුවකි. නිවසේ තිබෙන ගෑස් සිලින්ඩරයේ තිබෙන වායුද අධික පීඩනයක් යොදා ද්‍රව වශයෙන් තමයි පවතින්නේ (මෙමගින් විශාල වායු ප්‍රමාණයක් කුඩා ඉඩ ප්‍රමාණයක තැන්පත් කළ හැකියි). ද්‍රවයක් තවදුරටත් පීඩනයට පත් කළ විට, එය ඝන බවට පත් වේ.

කෝටි ගණනක් වන විවිධාකාරයේ පදාර්ථ සියල්ලම සෑදී තිබෙන්නේ "මූලික ද්‍රව්‍ය" කිහිපයකිනි. මෙම මූලික ද්‍රව්‍ය තමයි හයිඩ්‍රජන්, ඔක්සිජන්, රත්තරං ආදී නම්වලින් ඇති මූලද්‍රව්‍ය (elements) ලෙස හදුන්වන්නෙත්. මූලද්‍රවය ඇත්තේ 120කටත් අඩු ප්‍රමාණයකි. ඒවා යම්කිසි රටාවකට/ක්‍රමයකට වගු ගත කර තිබෙන අතර, එම වගු ආවර්තිතා වගුව (periodic table) ලෙස හැදින්වේ. ඒ එක් එක් මූලද්‍රව්‍යයක රසායනික හා භෞතික ගතිගුණ එකිනෙකට වෙනස්ය. උදාහරණයක් ලෙස හයිඩ්‍රජන් යනු වායුවකි; එය රත් කළ විට පුපුරනසුලුය; වෙනත් මූලද්‍රව්‍ය සමග ඉක්මනින් ප්‍රතික්‍රියා කරයි; විදුලිය සන්නයනය නොකරයි. එහෙත් රන් යනු ඝනයකි; එය රත් කළ විට පුපුරා යන්නේ නැතිව ද්‍රව බවට පත් වේ; ඉතා හොදින් විදුලිය සන්නයනය කරයි. මේ ආදී ලෙස විවිධාකාරයේ ගතිගුණ (තාප සන්නයකතාව, විද්‍යුත් සන්නයකතාව, ඝනත්වය, දෘඩතාව, භංගුරතාව, විද්‍යුත් ඍණතාව, අයණීකරණ ශක්තිය ආදී ලෙස) ඒ ඒ මූලද්‍රව්‍යයට පවතී.

 

ඔබ යම් මූලද්‍රව්‍යක් ගෙන එය කුඩාවට නැවත නැවත කඩමින් ගියොත් කුමක් වේද? ඉහතකදී පැවසූ ලෙසම ඉතාම කුඩා අංශුවක් දක්වා එසේ කඩාගෙන යා හැකියි. යම් මූලද්‍රව්‍යයක ගතිගුණ එලෙසම ප්‍රදර්ශනය කරන එම මූලද්‍රව්‍යයේ කුඩාම අංශුව පරමාණුව (atom) ලෙස හැදින්වේ. එනම්, රත්තරං කැබැල්ලක් (මූලද්‍රව්‍යයක්) කඩාගෙන කඩාගෙන යෑමේදී රත්තරංවල ගුණ එලෙසම පවතින කුඩාම අංශුව රත්තරං පරමාණුව වේ. එලෙසම හයිඩ්‍රජන් පරමාණු, ඔක්සිජන් පරමාණු ආදී ලෙස එකිනෙකට වෙනස් පරමාණු ඇති බව ඔබට පැහැදිලියිනෙ. එහෙත් ඒකෙන් අදහස් වෙන්නේ නැහැ පරමාණුව තවදුරටත් කැඩිය නොහැකි බව. ඇත්තටම ඕනෑම පරමාණුවක් ඊටත් කුඩා තවත් අංශු තුන් වර්ගයකට කැඩිය හැකියි. එම අංශු "අනුපරමාණුක අංශු" (sub-atomic particles) යන පොදු නමින් හැදින්වේ. අනුපරමාණුක අංශු තුන් වර්ගය වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන (electron), ප්‍රෝටෝන (proton), හා නියුට්‍රෝන (neutron) වේ. මෙම අනුපරමාණුක අංශුවලට කිසිදු මූලද්‍රව්‍යයක ගති ගුණ නැති අතර, සෑම මූලද්‍රව්‍යයකටම අයත් පරමාණු සාදන මෙම අංශු එකම ගති ගුණ දක්වයි. එනම්, ඔක්සිජන් පරමාණුව සාදන යම් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ගතිගුණමයි හයිඩ්‍රජන් පරමාණුව සාදන ඉලෙක්ට්‍රෝනයෙත් තිබෙන්නේ. මේ ගැන මදක් විමසා බලමු දැන්.

විශ්වයේ ඇති කුඩාම පරමාණුව වන හයිඩ්‍රජන් සලකමු (තවද, හයිඩ්‍රජන් යනු මේ මොහොත වන විට විශ්වයේ බහුලවම ඇති මූලද්‍රව්‍යය වේ. තව අවුරුදු ට්‍රිලියන ගණනකින් එම පළමු ස්ථානය හීලීයම් මූලද්‍රව්‍යයට ලැබේවි). හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවක් යනු ඉලෙක්ට්‍රෝන එකකුත්, ප්‍රෝටෝන එකකුත් ඇති පරමාණුවකි. හැමවිටම ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණනට සමාන ප්‍රෝටෝන ගණනක් පරමාණුව තුල තිබිය යුතුය. ඉන්පසු ගමු හයිඩ්‍රජන්වලට පසුව ඊළගට කුඩාම පරමාණුව වන හීලියම්. එහි ප්‍රෝටෝන 2ක් ඇත. එවිට ඉහත කියූ රීතිය අනුව, එහි අනිවාර්යෙන්ම ඉලෙක්ට්‍රෝනද 2ක් තිබිය යුතුයි. ඔක්සිජන් පරමාණුවක් තුළ ප්‍රෝටෝන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන 8 බැගින් ඇත. න්‍යෂ්ටික බෝම්බ ආදිය තැනීමට ගන්නා යුරේනියම් පරමාණුවක ප්‍රෝටෝන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන 92 බැගින් ඇත. මේ ලෙස එක් එක් පරමාණුවක් එකිනෙකට වෙනස් වන්නේ ප්‍රෝටෝන/ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන වෙනස් වීමෙන් බව පැහැදිලියිනෙ. පරමාණුවක ඇති ප්‍රෝටෝන ගණන පරමාණුක ක්‍රමාංකය (atomic number) ලෙස හැදින්වෙනවා. එක් එක් පරමාණු වෙන් කොට පවසන්නටම පරමාණුක ක්‍රමාංකය භාවිතා කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, පරමාණුක ක්‍රමාංකය 8 ක් වන පරමාණුව වන්නේ ඔක්සිජන්ය. ඔබ මතක තබා ගත යුතු කරුණ වන්නේ එක් ප්‍රෝටෝනයක් තවත් ප්‍රෝටෝනයකට වඩා වෙනස් නොවන බවයි. විද්‍යාවේදී එය 100% සමාන යැයි ඔප්පුකොට තිබෙනවා. එලෙසම එක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් විශ්වයේ වෙනත් ඕනෑම තැනක තිබෙන තවත් ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට 100% සමාන වේ. එලෙසමයි නියුට්‍රෝනත්.

ඉතිං පරමාණුවක ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝනවලට අමතරව නියුට්‍රෝනත් තිබෙනවානෙ. ඇත්තටම ප්‍රෝටෝන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙන් නොවෙයි නියුට්‍රෝන. යම් පරමාණුවක් ගත් විට, එහි තිබිය යුත්තේ ඉලෙක්ට්‍රෝන/ප්‍රෝටෝන අච්චරක් යැයි නිශ්චිතව කිව හැකියි. එහෙත් නියුට්‍රෝන එලෙස නිශ්චිතවම කිව නොහැකියි. දළ වශයෙන් ප්‍රෝටෝන ගණනට ආසන්න ගණනක් තිබේ යැයි මතක තබා ගන්න. උදාහරණයක් ලෙස හයිඩ්‍රජන් ගමු. එහි ඉලෙක්ට්‍රෝනය හා ප්‍රෝටෝනයට අමතරව නියුට්‍රෝනයක්ද තිබිය හැකියි. තවද, සමහර හියිඩ්‍රජන් පරමාණුවක නියුට්‍රෝන 2ක් තිබෙනවා. ඒ විතරක්ද නොවෙයි; නියුට්‍රෝන එකක්වත් නැති හයිඩ්‍රජන් පරමාණුද පවතිනවා. මේ ආකාර තුනම හයිඩ්‍රජන් වේ (ඊට හේතුව නියුට්‍රෝන ගණන මූලද්‍රව්‍යයේ ගතිගුණ වෙනස් නොකිරීමයි). මෙලෙස, එකම පරමාණු වර්ගයක විවිධ නියුට්‍රෝන ගණනක් පවතින විට, ඒවා සමස්ථානික (isotope) ලෙස හැදින්වෙනවා. හයිඩ්‍රජන්වලට පමණක් නොව, අනෙක් සෑම මූලද්‍රව්‍ය පරමාණුවක් සදහාම මෙලෙස සමස්ථානික පවතිනවා.

දැන් ප්‍රශ්නය වන්නේ පරමාණුව තුල ඉහත අනුපරමාණුක අංශු පවතින්නේ කෙසේද යන්නයි. ඇත්තටම කවුරුත් අද වෙනකන් පරමාණුවක් ඇසෙන් හෝ ඡායාරූපයකින්වත් දැක නැත. ඊට හේතුව ඒවා එතරම්ම කුඩා වීමයි. එහෙත් විවිධ පර්යේෂණ මගින් ලබා ගත් දත්ත විශ්ලේෂණය කිරීමෙන්, පරමාණුවක් "මෙන්න මේ විදියටයි තිබෙන්නේ" යැයි නිශ්චය කරගෙන තිබෙනවා (ආකෘති ලෙස ඒවා හැදින්වෙනවා). ඇත්තටම එවැනි ආකෘති කිහිපයක්ම තිබෙනවා. ඒ අනුව මෙම පාඩම් මාලාවට ප්‍රමාණවත් ආකෘතිය පමණක් මා කියා දෙනවා. ප්‍රොටෝන හා නියුට්‍රෝන සියල්ලම ඉතාම කුඩා ඉඩකයි පවතින්නේ. මෙම පෙදෙස පරමාණුවේ න්‍යෂ්ඨිය (nucleus) ලෙස හැදින්වෙනවා. මෙම න්‍යෂ්ඨිය වටා ඉලෙක්ට්‍රෝන කැරකි කැරකි පවතිනවා (මලක් වටා මීමැස්සන් කැරකෙන්නා සේ).

මෙහි සුවිශේෂිතා දෙකක් තිබෙනවා. එකක් නම්, න්‍යෂ්ටියට සාපේක්ෂව ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරනා අවකාශය/හිඩ ඉතා විශාලය. උපමාවකින් කියතොත් පරමාණුව විශාල ක්‍රිකට් ක්‍රීඩාංගණකයට සමාන කළොත් න්‍යෂ්ටිය එම පිට්ටනිය හරි මැද තැබූ කඩල ඇටයක් තරම් කුඩා වේ. ඒ කියන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කිරීම සිදු වන්නේ ඉතා විශාල ඉඩ ප්‍රමාණයක් තුලයි. ඒ අනුව පරමාණුවක් තුල අතිවිශාල හිස් අවකාශයක් පවතිනවා නේද? අනෙක් විශේෂත්වය වන්නේ එම ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉතාම වේගයෙන් (ආලෝකයේ වේගයට ආසන්න වේගයෙන්) කැරකීමයි. මෙහි ප්‍රතිපලය වන්නේ පරමාණුවේ ඇති අතිවිශාල හිස් අවකාශය සත්‍ය වශයෙන්ම හිස් නොවීමයි. මෙම කාරණාව පහසුවෙන්ම වටහගන්නට පුලුවන් ඔබේ නිවසේ ඇති ෆෑන් එකක් ගැන කල්පනා කිරීමෙන්. ෆෑන් එකේ තටු 3ක් තිබෙනවා. තටු 3 අතර තිබෙන්නේ විශාල හිඩැස් නේද? ඔබට අවශ්‍ය නම්, එම හිඩැස් අතරට ඔබේ ඇගිල්ල වුවත් දැමිය හැකියිනෙ (අනතුරක් සිදු නොවී). එහෙත් දැන් ෆෑන් එක ක්‍රියාත්මක කරවන්න. එවිට තටු කරකැවෙන්නට පටන් ගනී. දැනුත් ෆෑන් එකේ අර තිබූ හිඩැස එලෙස පවතිනවානෙ. එහෙත් දැන් ඔබට හැකියිද එම හිඩැසට ඔබේ ඇගිල්ල දමන්න? (එසේ දැමුවොත් ඇගිල්ල කපා වෙන් වී යනු ඇති). ඒ කියන්නේ තටු කරකැවීම නිසා තිබෙන හිඩැස සත්‍ය ලෙසම දැන් පවතින්නේ නැහැ වගේ නේද? පරමාණුව ගැනද තත්තවය එසේමය. එහි ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉතාම වේගයෙන් සීසීකඩ වටේට චලනය වන නිසා, හිඩැස ඉන් ආවරණය වේ. පහත දැක්වෙන්නේ මෙම ආකෘතියට අනුව පවතින පරමාණුවකි.

ඉලෙක්ට්‍රෝනයක පවතින ස්කන්ධය ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය මෙන් ආසන්න වශයෙන් 1840න් පංගුවක් තරම් කුඩා වේ. ඒ කියන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 1840ක් එකට ගත් විට, එය එක් ප්‍රෝටෝනයකට සමාන වේ. මෙතරම් ගණන් ගත නොහැකි තරම් කුඩා නිසා ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ස්කන්ධය 0 ක් ලෙස සලකනවා (එහෙත් සත්‍ය ලෙසම එය 0 නොවන බවද මතක තබා ගන්න). නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධය දළ වශයෙන් ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධයට සමාන වේ. මේ අනුව පෙනෙන්නේ පරමාණුවේ ස්කස්ධයට වග කියන්නේ න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධය බව නේද? ඔව්, පරමාණුවක ඇති ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝනවල එකතුවට එම පරමාණුවේ සකන්ධ ක්‍රමාංකය (atomic mass) කියා පවසනවා.

ස්කන්ධයට අමතරව උපපරමාණුක අංශුවලට ආරෝපණය (charge) නම් තවත් ඉතාම වැදගත් ගතිගුණයක් පවතී. ආරෝපණයක් යනු කුමක්ද කියා සිත සිත ඉන්නට එපා. එය වැදගත් නැත. වැදගත් වන්නේ ආරෝපණය කියා යම් ගුණයක් පවතින බවත් එහි ඇති ලක්ෂණ මොනවාද යන්නයි. සංකල්ප පහසුවෙන් තේරුම් ගැනීමට ඉන් හැකි වෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, ස්කන්ධය (බර) යන සංකල්පය ගැන ඔබ දන්නේ මොනවාද? ඔබට එම වචනය/සංකල්පය නුහුරු එකක් නොවෙයිනෙ. එහෙත් මා අභියෝග කරනවා පුලුවන් නම් ස්කන්ධය යනු කුමක්දැයි නිවැරදි පිළිතුරක් දෙන මෙන්. ඇත්තටම අප ස්කන්ධය යනු කුමක්දැයි කියා සිතා බලා නැත. කුඩා කල සිටම බර/ස්කන්ධය යන වචනය භාවිතා කිරීම හේතුවෙන් ඒ ගැන ගැඹුරු දැනුමක් නැතත් ඒ ගැන පහසුබවක් හොදින් දන්නා බවක් අපට දැනෙනවා. මා යෝජනා කරන්නේ ආරෝපණය ගැනත් වෙනත් බොහෝ කරුණු ගැනත් එලෙසම කටයුතු කරන්න කියාය. එම වචන/සංකල්ප නිතර නිතර භාවිතා කළ පසු ඔබට ඒ ගැන ගැඹුරින් පසුවට සිතිය හැකියි. ආරෝපණ වර්ග දෙකක් සොයාගෙන ඇත. ඒවා ධන (positive) හා ඍණ (negative) ලෙස නම් කර ඇත. නැවතත් මා කියන්නේ ධන, ඍණ යන වචන වැදගත් නැත. ඒවා A, B ලෙස හෝ ඇලිස්, විමල් ලෙස නම් කර තිබුණත් වෙනසක් නැත. එකිනෙකට වෙනස් අවස්ථා දෙකක් වෙන් වෙන්ව හදුනාගැනීමට යෙදූ නම් දෙකකි ඒ. ස්කන්ධය කිලෝග්‍රෑම් නම් ඒකකයෙන් මනින්නා සේම, ආරෝපණය මනින්නට කූලෝම් (Coulomb) නම් සම්මත ඒකකය භාවිතා කෙරේ. සෑම ඒකකයකටම සංඛේතයක් ඇත. ඒ අනුව, කිලෝග්‍රෑම්වල සංඛේතය kg වන්නා සේ, කූලෝම්වල සංඛේතය C වේ.

ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට ඍණ 1ක ආරෝපණයකුත් ප්‍රෝටෝනයට ධන 1ක ආරෝපණයකුත් ඇති අතර, නියුට්‍රෝනයට කිසිදු ආරෝපණයක් නැත හෙවත් උදාසීන (නියුට්‍රෝන යන නමෙහි තේරුමත් "උදාසීන" (neutral) යන්නයි) වේ. සමාන ආරෝපණ විකර්ෂණය කරන අතර, අසමාන ආරෝපණ එකිනෙකට ආකර්ෂණය වේ. ඒ අනුව. ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙකක් (හෝ ප්‍රෝටෝන දෙකක්) එකිනෙකාට ළගින් තැබූ විට, ඒවා එකිනෙකාගෙන් විකර්ෂණය/ඈත් වේ. තවද, ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හා ප්‍රෝටෝනයක් ළගින් තැබූ විට, ඒවා එකිනෙකාට ආකර්ෂණය (ළං) වේ.

ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා පවතින්නේ න්‍යෂ්ටියේ සිට ක්‍රමයෙන් ඈත්වන ගෝලාකාර/වෘත්තාකාර ගමන් මාර්ගවල වේ. මෙලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරන නිශ්චිත ගමන් මාර්ග ශක්ති මට්ටම් (energy levels) ලෙස හැදින්වෙනවා. ඊට හේතුව මෙයයි. සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම න්‍යෂ්ටියේ ඇති ප්‍රෝටෝනවලට ආකර්ෂණයක් පවතී. න්‍යෂ්ටියට ළගින්ම ඇති ශක්ති මට්ටමේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටියේ ප්‍රෝටෝනවලට ඇති දුර අඩු නිසා ඉතා හොදින් න්‍යෂ්ටියට ආකර්ෂණය වී පවතී. එලෙස, න්‍යෂ්ටියේ සිට ක්‍රමයෙන් ඈතට යන විට, අනෙක් ශක්ති මට්ටම්වල තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රෝනවල න්‍යෂ්ටියට බැදී පවතින ආකර්ෂණය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. ඒ කියන්නේ, අවශ්‍ය තරම් ශක්තිය සැපයීමෙන්, පිටතින්ම ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් පහසුවෙන් ගලවා දැමිය හැකියි ඇතුලතින් තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට වඩා. එය ඉලෙක්ට්‍රෝනවල දුර්වලතාවක් නොව, ඉලෙක්ට්‍රෝන පිහිටි ගමන්පථවල ලක්ෂණයකි. ඒ අනුව ඉලෙක්ට්‍රෝනවල පවතින ශක්ති ප්‍රමාණය තීරණය වන්නේ ඒවා ගමන් කරන පථය විසිනි. එම පථ ශක්ති මට්ටම් ලෙස හදුන්වන්නේ එනිසාය.

කෙසේ හෝ වේවා, පරමාණුවකින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීම අයණීකරණය (ionization) ලෙසයි හදුන්වන්නේ. අයණීකරණය සිදු වන විට, මුලින්ම පිට වන්නේ පිටතින්ම ඇති ශක්ති මට්ටමේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයකි. තවදුරටත් වැඩිපුර ශක්තියක් සපයාගෙන ගිය විට, ඊළගට ඈතින්ම ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයත් ගැලවී යයි. ශක්තිය තවත් වැඩි කරගෙන ගිය විට, ඈතින්ම ඇති ඊළග ඉලෙක්ට්‍රෝනයත් ගැල වී යයි. ඇත්තටම ක්‍රමයෙන් ඇතුලත ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීමට ලබා දිය යුතු ශක්තිය එන්න එන්න ඉතා ඉහල අගයන්ගෙන් වැඩි වේ. සමහර පරමාණුවල ඇතුලත ඇති ශක්ති මට්ටම්වල ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීමට කොතරම් ශක්තියක් අවශ්‍ය වේද කියතොත්, ප්‍රායෝගිකව එය සිදු කළ නොහැකි වේ (සූර්යා වැනි ඉතා ප්‍රබල ශක්තියක් සහිත තැනකදීත් මෙලෙස ඇතුලත ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් වන්නේ නැති පරමාණු තිබේ).

ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් කිරීම අයණීකරණය ලෙසත්, එලෙස අයණීකරණය සිදු කිරීමට පිටතින් ලබා දිය යුතු ශක්තිය අයණීකරණ ශක්තිය (ionization energy) ලෙසත් හැදින් වේ. ආලෝකය, රේඩියෝ තරංග, තාපය, ඝට්ඨනය/ඇතිල්ලීම/චලනය ආදී ක්‍රමවලින් තමයි එම භාහිර ශක්තිය පරමාණුවට ලබා දෙන්නේ. අයනීකරණය යන නම ලබා දීමට හේතුවක් තිබේ. සාමාන්‍යයෙන් පරමාණුවක් උදාසීන වේ (එනම් එය ධන හෝ ඍණ ආරෝපිත නොවේ). ඊට හේතුව උදාසීන පරමාණුවක් තුළ ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන ගණන සමාන වීමයි. එහෙත් පිටතින් ශක්තය ලබා දුන් විට, උදාසීන පරමාණුවක ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් දෙකක් ඉන් ඉවත් කළ හැකියි. එවිට, ප්‍රොටෝන ගණනට වඩා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන අඩු වීම නිසා, පරමාණුව දැන් ධණ ආරෝපිත වේ. තවද, එලෙස ඉවත්ව ගිය ඉලෙක්ට්‍රෝන සමහරවිට වෙනත් උදාසීන පරමාණුවකට "සෙට්" විය හැකියි. එවිට, එම පරමාණුවේ ප්‍රෝටෝන ගණනට වඩා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන වැඩි වේ. මෙවිට පරමාණුව ඍණ ආරෝපිත වේ. ධන හෝ ඍණ ආරෝපිත පරමාණු හදුන්වන්නේ අයන (ion) ලෙසයි. ධන අයන හා ඍණ අයන ඒ අනුව පවතී. ඍණ අයන ඇනායන (anion) ලෙසත්, ධන අයන කැටායන (cation) ලෙසත් හැදින්විය හැකියි. ඉතිං පිටින් ශක්තිය ලබා දුන් විට අයන සෑදෙන නිසා, එම ක්‍රියාවලිය අයණීකරණය ලෙස හැදින් වූවා.

  

යම් වායුවකට විශාල ශක්තියක් අඛණ්ඩව සපයන විට, එම වායු පරමාණු සියල්ලම හෝ යම් ප්‍රමාණයක් අයනීකරණයට බදුන් වේ. දැන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ගැලවී ගිය ධන අයනත්, ගැලවී ගිය ඉලෙක්ට්‍රෝනත් වෙන වෙනම එම පරිසරය තුල පවතී. මෙලෙස වායු පැවතීම තමයි ප්ලාස්මා යනුවෙන් හැදින්වෙන්නේ. සූර්යා තුල පදාර්ථය පවතින්නේ ප්ලාස්මා ලෙසයි. ඒ විතරක් නොවේ, සීඑෆ්එල් බල්බය තුලත් එය ක්‍රියාකාරි අවස්ථාවේදී පවතින්නේ ප්ලාස්මා වේ (අපට වුවත් පහසුවෙන් ප්ලාස්මා සෑදීය හැකි බව සිහිතබා ගන්න).