भौतिक विज्ञानी प्रकाश को कैसे परिभाषित करते हैं?
कुछ यूनानी दार्शनिकों ने, लेकिन गैलीलियो ने भी प्रकाश की प्रकृति के बारे में अनुमान लगाया। लेकिन यह केवल पिछली कुछ शताब्दियों में भौतिकविदों के लिए स्पष्ट हो गया था, ताकि आज हम प्रकाश को परिभाषित कर सकें।
प्रकाश - एक ऐतिहासिक प्रयास
- यूनानी दार्शनिक पहले से ही प्रकाश के बारे में चिंतित थे। उदाहरण के लिए, पाइथागोरस ने माना कि प्रत्येक दृश्यमान वस्तु लगातार प्रकाश कणों की एक धारा जारी कर रही थी। लेकिन गैलीलियो ने भी अपने जीवन के अंतिम वर्षों में प्रकाश की प्रकृति को समझने की कोशिश की - दुर्भाग्य से सफलता के बिना।
- 17वीं के अंत में २०वीं शताब्दी की शुरुआत में, भौतिक विज्ञानी न्यूटन ने माना कि प्रकाश में या तो कण होते हैं, तथाकथित कणिकाएँ, या तरंगें। हालांकि, उन्होंने शुरू में तरंग सिद्धांत को खारिज कर दिया, क्योंकि उस समय कण परिकल्पना को उनके यंत्रवत विश्वदृष्टि के साथ बेहतर ढंग से समेटा जा सकता था। इस प्रकार कणिका सिद्धांत इस तथ्य की व्याख्या कर सकता है कि प्रकाश एक सीधी रेखा में फैलता है, परावर्तित और अपवर्तित होता है।
- लगभग उसी समय न्यूटन के रूप में, डच प्रकृतिवादी ह्यूजेंस भी प्रकाश की प्रकृति से चिंतित थे। उनके विचारों के अनुसार प्रकाश को तरंगों के रूप में प्रचारित करना चाहिए। इन तरंगों को एक अदृश्य, भारहीन पदार्थ, ईथर के माध्यम से प्रेषित किया जाना चाहिए, जो अंतरिक्ष में हर जगह मौजूद है।
- हालांकि, दोनों मॉडलों ने पदार्थों में प्रकाश की गति के बारे में अलग-अलग बयान दिए, उदाहरण के लिए पानी में। हालांकि, दो मॉडल "कण" या "लहर" के बीच अंतर करने के लिए समय पर उपलब्ध उपकरणों के साथ इस गति को ठीक से मापा नहीं जा सका।
प्रकाश एक लहर है - युवा इसे साबित करते हैं
- अपने दोहरे भट्ठा प्रयोग से, भौतिक विज्ञानी यंग 1802 में यह साबित करने में सक्षम थे कि प्रकाश तरंग की तरह फैलता है।
- इस प्रयोग में, प्रकाश एक (छोटा) डबल स्लिट से टकराता है। इसके पीछे, ओवरले (और छाया नहीं) बनते हैं, जिन्हें केवल तभी समझाया जा सकता है जब कोई प्रकाश को तरंग प्रक्रिया के रूप में समझे।
- इसके साथ ही कण या तरंग प्रसार को लेकर चल रहा कटु विवाद आखिरकार खत्म होता नजर आया।
- हालाँकि, तरंग की उपस्थिति और तरंग दैर्ध्य दोनों ही इतने छोटे होते हैं कि उन्हें पानी की तरंगों के विपरीत, नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है। यह छोटा आकार अंततः यही कारण था कि तरंग प्रकृति को बहुत देर से पहचाना गया।
फोटॉन और तरंगें - प्रकाश की सरल व्याख्या
भौतिकी में शायद ही कोई ऐसी चीज हो जो आम आदमी के लिए ज्यादा दिलचस्प और कम हो...
प्रकाश का भी एक कण होना चाहिए
- हालांकि, न्यूटन शायद अपने कणों के विचार से गलत नहीं थे।
- उदाहरण के लिए, पिछली शताब्दी की शुरुआत में, भौतिकविदों को फोटो प्रभाव की व्याख्या करने के लिए प्रकाश को एक कण चरित्र देना पड़ा।
- पहले से ही मैक्स प्लैंक कई विरोधाभासी परिणामों को खोजने में सक्षम था, उदाहरण के लिए परमाणु भौतिकी, केवल अभिधारणा (अर्थात मान कर!) द्वारा समझाएं कि प्रकाश में ऊर्जा के छोटे पैकेज होते हैं। उन्होंने इन क्वांटा को बुलाया। जब वे परमाणुओं के साथ बातचीत करते थे तो उन्हें अवशोषित या छोड़ दिया जाता था।
- और १९०५ में अल्बर्ट आइंस्टीन ने उन्हीं मान्यताओं के साथ फोटो प्रभाव की घोषणा की। केवल क्वांटम सिद्धांत के साथ वह दिखा सकता है कि कैसे उच्च-ऊर्जा विकिरण एक धातु से इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करता है (नोबेल पुरस्कार 1921)।
भौतिक विज्ञानी आज प्रकाश को "परिभाषित" कैसे करते हैं?
- बेशक आप प्रकाश जैसी घटना को "परिभाषित" नहीं कर सकते हैं, लेकिन आप ऐसे मॉडल विकसित कर सकते हैं जो दिखाते हैं कि कुछ स्थितियों और प्रयोगों में प्रकाश कैसे व्यवहार करता है।
- भले ही यह विरोधाभासी लगता हो, आज किसी को यह मान लेना होगा कि प्रकाश न केवल एक तरंग घटना है, बल्कि एक कण का चरित्र भी है, अर्थात अलग-अलग भागों में होता है। इन्हें लाइट क्वांटा या फोटॉन कहा जाता है।
- एक प्रयोग से पता चलता है कि यह विपरीत दृष्टिकोण, जिसे तरंग-कण द्वैतवाद भी कहा जाता है, सत्य है सिंगल लाइट क्वांटा उत्पन्न किया जा सकता है, जिसे एक के बाद एक डबल-स्लिट उपकरण के माध्यम से भेजा जाता है। तरंग घटनाएँ तब घटित होती हैं।
- दो भौतिक रूप से विरोधी घटना कण और तरंग के बीच एक औपचारिक एक है "ब्रिज", अर्थात् प्लैंक की क्रिया की मात्रा h, प्रकाश की आवृत्ति (या तरंग दैर्ध्य) के बीच और NS ऊर्जा जो फोटॉन की मध्यस्थता करता है। निम्नलिखित लागू होता है: ई = एच एक्स एफ।
- इससे भी अधिक: इलेक्ट्रॉन या प्रोटॉन जैसे विशिष्ट कणों के लिए भी, आधुनिक भौतिकी यह दिखाने में सक्षम है कि जब वे प्रचार करते हैं तो उनके पास तरंगों का चरित्र भी होता है। जब परमाणु आकार के कणों को डबल स्लिट के माध्यम से भेजा जाता है तो पदार्थ तरंगें इस प्रकार बनती हैं।
तो प्रकाश को "परिभाषित" कैसे किया जाए? तरंग या कण, न तो दोनों एक साथ? भले ही सैद्धांतिक भौतिक विज्ञान प्रकाश के व्यवहार और उसकी परिघटनाओं का गणितीय रूप से वर्णन कर सकता है, प्रकाश अभी भी एक है रहस्य. दोनों मॉडल उचित हैं। भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन ने एक बार इस प्रश्न का उत्तर दिया: "शायद एक तिहाई!"। प्रकाश क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है, जो कणों और तरंगों के द्वंद्व की अनुमति देता है।
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