कई लोगों ने इस तरह की अवधारणा के अस्तित्व के बारे में बचपन से "प्रकाश की गति" के रूप में जाना है। लेकिन हर कोई घटना के बारे में विस्तार से नहीं जानता है।
कई लोगों ने इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित किया कि एक गरज के दौरान बिजली की चमक और गड़गड़ाहट की आवाज़ के बीच देरी होती है। प्रकोप, एक नियम के रूप में, हमें तेजी से पहुंचता है। इसका मतलब है कि इसमें ध्वनि की तुलना में अधिक गति है। इसका कारण क्या है? प्रकाश की गति क्या है और इसे कैसे मापा जाता है?
प्रकाश की गति क्या है?
आइए पहले समझते हैं कि प्रकाश की गति क्या है। वैज्ञानिक रूप से, यह एक ऐसी मात्रा है जो यह बताती है कि किरणें वैक्यूम या हवा में कितनी जल्दी चलती हैं। आपको यह भी जानना होगा कि प्रकाश क्या है। यह विकिरण है जो मानव आंख द्वारा माना जाता है। गति पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर करती है, साथ ही अन्य गुण, उदाहरण के लिए, अपवर्तन।
रोचक तथ्य: पृथ्वी से एक उपग्रह, चंद्रमा तक यात्रा करने के लिए प्रकाश में 1.25 सेकंड लगते हैं।
आपके अपने शब्दों में प्रकाश की गति क्या है?
इसे सीधे शब्दों में कहें तो प्रकाश की गति वह समय अवधि है जिस पर प्रकाश किरण किसी भी दूरी की यात्रा करती है। समय आमतौर पर सेकंड में मापा जाता है। हालांकि, कुछ वैज्ञानिक विभिन्न इकाइयों का उपयोग करते हैं। दूरी को विभिन्न तरीकों से भी मापा जाता है। मूल रूप से - यह एक मीटर है। अर्थात्, यह मान m / s में माना जाता है। भौतिकी इसे इस प्रकार समझाती है: एक घटना जो एक निश्चित गति (स्थिर) के साथ चलती है।
समझने में आसान बनाने के लिए, आइए निम्नलिखित उदाहरण देखें। साइकिल चालक 20 किमी / घंटा की गति से चलता है। वह कार के चालक को पकड़ना चाहता है, जिसकी गति 25 किमी / घंटा है। अगर आप गिनें, तो कार एक साइकिल चालक की तुलना में 5 किमी / घंटा अधिक तेज चलती है। प्रकाश की किरणों के साथ, चीजें अलग होती हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता कि कितनी तेजी से पहले और दूसरे लोग चलते हैं, प्रकाश, उनके संबंध में, निरंतर गति के साथ चलता है।
प्रकाश की गति क्या है?
जब वैक्यूम में नहीं होता है, तो विभिन्न स्थितियां प्रकाश को प्रभावित करती हैं। वह पदार्थ जिससे किरणें गुजरती हैं, जिसमें शामिल हैं। यदि ऑक्सीजन पहुंच के बिना प्रति सेकंड मीटर की संख्या नहीं बदलती है, तो वायु पहुंच वाले वातावरण में, मान बदल जाता है।
प्रकाश विभिन्न सामग्रियों जैसे कांच, पानी और हवा के माध्यम से अधिक धीरे-धीरे यात्रा करता है। इस घटना को यह बताने के लिए एक अपवर्तक सूचकांक दिया जाता है कि वे प्रकाश की गति को कितना धीमा करते हैं। ग्लास का अपवर्तक सूचकांक 1.5 है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश लगभग 200 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से गुजरता है। पानी का अपवर्तक सूचकांक 1.3 है, और हवा का अपवर्तनांक 1 से थोड़ा अधिक है, जिसका अर्थ है कि हवा केवल प्रकाश को थोड़ा धीमा कर देती है।
इसलिए, हवा या तरल से गुजरने के बाद, गति धीमी हो जाती है, शून्य से कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, विभिन्न जलाशयों में, अंतरिक्ष में गति की गति की किरणों की गति 0.75 है। इसके अलावा, 1.01 बार के मानक दबाव के साथ, दर 1.5-2% कम हो जाती है। अर्थात्, स्थलीय परिस्थितियों में, प्रकाश की गति पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर भिन्न होती है।
इस तरह की घटना के लिए, वे एक विशेष अवधारणा के साथ आए - अपवर्तन। अर्थात प्रकाश का अपवर्तन। यह विभिन्न आविष्कारों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक अपवर्तक एक ऑप्टिकल प्रणाली के साथ एक दूरबीन है। इसके अलावा, इसकी मदद से दूरबीन और अन्य उपकरण भी बनाए जाते हैं, जिनमें से काम का सार प्रकाशिकी का उपयोग है।
सामान्य तौर पर, सबसे छोटी किरण को साधारण हवा से गुज़रते हुए अपवर्तित किया जा सकता है। जब एक विशेष रूप से निर्मित ऑप्टिकल ग्लास से गुजरते हैं, तो गति लगभग 195 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड होती है। यह स्थिरांक से लगभग 105 हजार किमी / घंटा कम है।
प्रकाश की गति का सबसे सटीक मूल्य
वर्षों से भौतिक विज्ञानियों ने प्रकाश किरणों की गति पर शोध करने का अनुभव प्राप्त किया है। फिलहाल, प्रकाश की गति का सबसे सटीक मूल्य है 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड। इस महाद्वीप की स्थापना 1933 में हुई थी। संख्या अभी भी प्रासंगिक है।
हालांकि, संकेतक के निर्धारण के साथ आगे की कठिनाइयां पैदा हुईं।यह मीटर त्रुटि के कारण था। अब मीटर स्वयं प्रकाश की गति पर सीधे निर्भर करता है। यह दूरी के बराबर है कि किरणें निश्चित संख्या में सेकंड - 1 / प्रकाश की गति से यात्रा करती हैं।
निर्वात में प्रकाश की गति कितनी होती है?
चूंकि प्रकाश एक वैक्यूम में विभिन्न परिस्थितियों से प्रभावित नहीं होता है, इसलिए इसकी गति में परिवर्तन नहीं होता है जैसा कि पृथ्वी पर होता है। एक वैक्यूम में प्रकाश की गति 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड है। यह सूचक सीमा है। यह माना जाता है कि दुनिया में कुछ भी तेजी से आगे नहीं बढ़ सकता है, यहां तक कि ब्रह्मांडीय निकायों जो बहुत तेजी से चलते हैं।
उदाहरण के लिए, एक फाइटर, एक बोइंग X-43, जो ध्वनि की गति लगभग 10 गुना (11 हजार किमी / घंटा से अधिक) से अधिक है, एक बीम की तुलना में धीमी गति से उड़ता है। उत्तरार्द्ध 96 हजार किलोमीटर प्रति घंटे से अधिक तेज चलता है।
प्रकाश की गति को कैसे मापा गया?
बहुत पहले वैज्ञानिकों ने इस मूल्य को मापने की कोशिश की। विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया गया। पुरातन काल में, विज्ञान के लोगों का मानना था कि यह अनंत है, इसलिए इसे मापना असंभव है। यह राय लंबे समय तक बनी रही, 16-17वीं शताब्दी तक। उन दिनों में, अन्य वैज्ञानिक दिखाई दिए जिन्होंने सुझाव दिया कि बीम का अंत है, और उस गति को मापा जा सकता है।
डेनमार्क के प्रसिद्ध खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर ने प्रकाश की गति का ज्ञान एक नए स्तर पर पहुंचाया। उन्होंने देखा कि बृहस्पति के चंद्रमा का ग्रहण देर से हुआ है। पहले, इस पर किसी ने ध्यान नहीं दिया। नतीजतन, उसने गति की गणना करने का फैसला किया।
उन्होंने एक अनुमानित गति सामने रखी, जो लगभग 220 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड के बराबर थी। बाद में, इंग्लैंड के एक वैज्ञानिक जेम्स ब्रैडले ने अध्ययन किया। यद्यपि वह पूरी तरह से सही नहीं था, लेकिन उसने वर्तमान शोध परिणामों से थोड़ा संपर्क किया।
कुछ समय बाद, अधिकांश वैज्ञानिक इस मात्रा में रुचि रखने लगे। अनुसंधान में विभिन्न देशों के लोग शामिल थे। हालांकि, 20 वीं शताब्दी के 70 के दशक तक कोई भव्य खोज नहीं हुई थी। 1970 के दशक के बाद से, जब वे लेजर और मैसर्स (क्वांटम जनरेटर) के साथ आए, तो वैज्ञानिकों ने अनुसंधान किया और सटीक गति प्राप्त की। वर्तमान मूल्य 1983 से प्रासंगिक है। केवल छोटी त्रुटियों को ठीक किया।
गैलीलियो का अनुभव
इटली के एक वैज्ञानिक ने उन वर्षों के सभी शोधकर्ताओं को अपने अनुभव की सादगी और प्रतिभा से आश्चर्यचकित कर दिया। वह साधारण उपकरणों का उपयोग करके प्रकाश की गति को मापने में कामयाब रहे जो उनकी उंगलियों पर थे।
वह और उसके सहायक पड़ोसी पहाड़ियों पर चढ़ गए, पहले से उनके बीच की दूरी की गणना की। वे जलाए गए लालटेन ले गए, उन्हें डंपर्स से लैस किया जो रोशनी को खोलते हैं और बंद करते हैं। बदले में, प्रकाश को खोलना और बंद करना, उन्होंने प्रकाश की गति की गणना करने का प्रयास किया। गैलीलियो और सहायक को पहले से पता था कि वे किस देरी से प्रकाश को खोलेंगे और बंद करेंगे। जब एक खुलता है, तो दूसरा भी ऐसा ही करता है।
हालाँकि, प्रयोग एक विफलता थी। इसे काम करने के लिए, वैज्ञानिकों को एक दूसरे से लाखों किलोमीटर की दूरी पर खड़ा होना होगा।
रोमेर और ब्रैडली का अनुभव
यह अध्ययन पहले ही ऊपर संक्षेप में लिखा जा चुका है। यह उस समय के सबसे प्रगतिशील अनुभवों में से एक है। रोमर ने किरणों की गति मापने के लिए खगोल विज्ञान में ज्ञान का उपयोग किया। यह 17 वीं शताब्दी के वर्ष 76 में हुआ था।
शोधकर्ता ने एक दूरबीन के माध्यम से Io (बृहस्पति के उपग्रह) का अवलोकन किया। उन्होंने निम्न पैटर्न की खोज की: जितना अधिक हमारा ग्रह बृहस्पति से दूर जाता है, उतना अधिक Io के ग्रहण में देरी होगी। सबसे बड़ी देरी 21-22 मिनट की थी।
यह मानते हुए कि उपग्रह कक्षा के व्यास की लंबाई के बराबर दूरी पर दूर जा रहा है, वैज्ञानिक ने दूरी को समय से विभाजित किया। नतीजतन, वह 214 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड प्राप्त किया। यद्यपि यह अध्ययन बहुत अनुमानित माना जाता है, क्योंकि दूरी अनुमानित थी, यह वर्तमान संकेतक से संपर्क करती थी।
18 वीं शताब्दी में, जेम्स ब्रैडली ने अध्ययन को पूरक बनाया। ऐसा करने के लिए, उन्होंने पृथक्करण का उपयोग किया - सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति के कारण ब्रह्मांडीय शरीर की स्थिति में बदलाव। जेम्स ने पृथक्करण के कोण को मापा, और, हमारे ग्रह की गति को जानने के बाद, उसे प्रति सेकंड 301 हजार किलोमीटर का मान मिला।
फिजाऊ अनुभव
शोधकर्ताओं और आम लोगों को रोमेर और जेम्स ब्रैडली के अनुभवों पर संदेह था। इसके बावजूद, परिणाम सच्चाई के सबसे करीब थे और एक सदी से अधिक के लिए प्रासंगिक थे। 19 वीं शताब्दी में, फ्रांस की राजधानी पेरिस के एक वैज्ञानिक अरमान फ़िज़ियो ने इस मात्रा को मापने में योगदान दिया। उन्होंने रोटरी शटर विधि का उपयोग किया। इसके अलावा, गैलीलियो गैलीली अपने सहायक के साथ, फ़िज़ियो ने खगोलीय पिंडों का निरीक्षण नहीं किया, लेकिन प्रयोगशाला स्थितियों में जांच की।
अनुभव का सिद्धांत सरल है। दर्पण में प्रकाश की एक किरण का उद्देश्य था। इससे प्रतिबिंबित होकर, प्रकाश पहिया के दांतों से होकर गुजरा। फिर इसने एक और परावर्तक सतह पर प्रहार किया, जो 8.6 किमी की दूरी पर स्थित था। पहिया को घुमाया गया, गति बढ़ रही है, जब तक कि बीम अगले अंतराल में दिखाई नहीं दे रही थी। गणना के बाद, वैज्ञानिक ने 313 हजार किमी / सेकंड का परिणाम प्राप्त किया।
बाद में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और खगोलविद लियोन फौकौल्ट द्वारा अध्ययन को दोहराया गया, जिसके परिणामस्वरूप 298 हजार किमी / सेकंड का परिणाम मिला। उस समय सबसे सटीक परिणाम। बाद में लेजर और मैसर्स का उपयोग करके मापन किया गया।
क्या अलौकिक गति संभव है?
प्रकाश की गति से तेज गति वाली वस्तुएं हैं। उदाहरण के लिए, धूप, छाया, तरंग कंपन। यद्यपि सैद्धांतिक रूप से वे सुपरमूलिनल गति विकसित कर सकते हैं, लेकिन वे जो ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं, वे उनकी गति वेक्टर के साथ मेल नहीं खाते।
यदि एक प्रकाश किरण गुजरती है, उदाहरण के लिए, कांच या पानी के माध्यम से, तो इलेक्ट्रॉन इसे आगे निकल सकते हैं। वे आंदोलन की गति में सीमित नहीं हैं। इसलिए, ऐसी परिस्थितियों में, प्रकाश किसी से भी तेज नहीं चलता है।
इस घटना को कहा जाता है वाविलोव-चेरेंकोव प्रभाव। ज्यादातर गहरे जलाशयों और रिएक्टरों में पाए जाते हैं।