निर्वात में प्रकाश कितनी तेजी से यात्रा करता है
निर्वात में प्रकाश की गति एक संकेतक है जो भौतिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और एक समय में कई खोजों को बनाना संभव बनाता है, साथ ही साथ कई घटनाओं की प्रकृति की व्याख्या भी करता है। इस सूचक को कैसे और किन परिस्थितियों में खोजा गया था, इस विषय को समझने और समझने के लिए कई महत्वपूर्ण बिंदुओं का अध्ययन करने की आवश्यकता है।
प्रकाश की गति क्या है
निर्वात में प्रकाश के प्रसार की गति को एक निरपेक्ष मान माना जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रसार की गति को दर्शाता है। यह भौतिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसका एक छोटा लैटिन अक्षर "s" (यह "tse" कहता है) के रूप में एक पदनाम है।
अधिकांश शोधकर्ताओं और वैज्ञानिकों के अनुसार, निर्वात में प्रकाश की गति कणों की गति और विभिन्न प्रकार के विकिरण के प्रसार की अधिकतम संभव गति है।
घटनाओं के उदाहरणों के लिए, वे हैं:
- किसी से दृश्यमान प्रकाश स्रोत.
- सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जैसे एक्स-रे और रेडियो तरंगें)।
- गुरुत्वाकर्षण तरंगें (यहाँ कुछ विशेषज्ञों की राय भिन्न है)।
कई प्रकार के कण प्रकाश की गति के निकट यात्रा कर सकते हैं, लेकिन उस तक कभी नहीं पहुंच पाते।
प्रकाश की गति का सटीक मान
प्रकाश की गति क्या है, यह निर्धारित करने के लिए वैज्ञानिक कई वर्षों से प्रयास कर रहे हैं, लेकिन सटीक माप पिछली शताब्दी के 70 के दशक में किए गए थे। आखिरकार संकेतक 299,792,458 m/s . था +/- 1.2 मीटर के अधिकतम विचलन के साथ। आज यह एक अपरिवर्तनीय भौतिक इकाई है, चूँकि एक मीटर में दूरी एक सेकंड की 1/299,792,458 है, इसलिए निर्वात में प्रकाश को 100 सेमी की यात्रा करने में कितना समय लगता है।
गणना को सरल बनाने के लिए, संकेतक को 300,000,000 m/s (3×108 m/s) तक सरलीकृत किया गया है. यह स्कूल में भौतिकी के पाठ्यक्रम में सभी से परिचित है, यह वहाँ है कि गति को इस रूप में मापा जाता है।
भौतिकी में प्रकाश की गति की मौलिक भूमिका
यह संकेतक मुख्य में से एक है, इस पर ध्यान दिए बिना कि अध्ययन में किस संदर्भ प्रणाली का उपयोग किया जाता है। यह तरंग स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करता है, जो महत्वपूर्ण भी है।
1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा इनवेरिएंस की परिकल्पना की गई थी। यह एक और वैज्ञानिक, मैक्सवेल के बाद हुआ, जिसे एक चमकदार ईथर के अस्तित्व का प्रमाण नहीं मिला, उसने विद्युत चुंबकत्व के बारे में एक सिद्धांत सामने रखा।
यह दावा कि एक कारण प्रभाव को प्रकाश की गति से अधिक गति से नहीं ले जाया जा सकता है, आज काफी उचित माना जाता है।
वैसे! भौतिक विज्ञानी इस बात से इनकार नहीं करते हैं कि कुछ कण माना संकेतक से अधिक गति से आगे बढ़ सकते हैं। हालाँकि, उनका उपयोग सूचना देने के लिए नहीं किया जा सकता है।
ऐतिहासिक संदर्भ
विषय की विशेषताओं को समझने के लिए और यह पता लगाने के लिए कि कुछ घटनाओं की खोज कैसे हुई, कुछ वैज्ञानिकों के प्रयोगों का अध्ययन करना चाहिए। 19वीं शताब्दी में, कई खोजें की गईं जिनसे बाद में वैज्ञानिकों को मदद मिली, वे मुख्य रूप से विद्युत प्रवाह और चुंबकीय और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटनाओं से संबंधित थे।
जेम्स मैक्सवेल द्वारा प्रयोग
भौतिक विज्ञानी के शोध ने कुछ दूरी पर कणों के परस्पर क्रिया की पुष्टि की। इसके बाद, इसने विल्हेम वेबर को विद्युत चुंबकत्व का एक नया सिद्धांत विकसित करने की अनुमति दी। मैक्सवेल ने चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों की घटना को भी स्पष्ट रूप से स्थापित किया और निर्धारित किया कि वे विद्युत चुम्बकीय तरंगों का निर्माण करते हुए एक दूसरे को उत्पन्न कर सकते हैं। यह वह वैज्ञानिक था जिसने पहली बार पदनाम "एस" का उपयोग करना शुरू किया, जो अभी भी दुनिया भर के भौतिकविदों द्वारा उपयोग किया जाता है।
इसके लिए धन्यवाद, अधिकांश शोधकर्ताओं ने पहले ही प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के बारे में बात करना शुरू कर दिया था। मैक्सवेल, विद्युत चुम्बकीय उत्तेजनाओं के प्रसार की गति का अध्ययन करते हुए इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह सूचक प्रकाश की गति के बराबर है, एक समय में वह इस तथ्य से हैरान था।
मैक्सवेल के शोध के लिए धन्यवाद, यह स्पष्ट हो गया कि प्रकाश, चुंबकत्व और बिजली अलग अवधारणाएं नहीं हैं। साथ में, ये कारक प्रकाश की प्रकृति को निर्धारित करते हैं, क्योंकि यह एक चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र का संयोजन है जो अंतरिक्ष में फैलता है।
माइकलसन और प्रकाश की गति की निरपेक्षता को सिद्ध करने में उनका अनुभव
पिछली शताब्दी की शुरुआत में, अधिकांश वैज्ञानिकों ने गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत का उपयोग किया था, जिसके अनुसार यह माना जाता था कि यांत्रिकी के नियम अपरिवर्तित हैं, भले ही संदर्भ के किस फ्रेम का उपयोग किया जाता है। लेकिन साथ ही, सिद्धांत के अनुसार, स्रोत के चलने पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार वेग को बदलना चाहिए। यह गैलीलियो और मैक्सवेल के सिद्धांत के दोनों सिद्धांतों के खिलाफ गया, जो शोध की शुरुआत का कारण था।
उस समय, अधिकांश वैज्ञानिक "ईथर सिद्धांत" के लिए इच्छुक थे, जिसके अनुसार संकेतक इसके स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करते थे, मुख्य निर्धारण कारक पर्यावरण की विशेषताएं थीं।
चूंकि पृथ्वी बाहरी अंतरिक्ष में एक निश्चित दिशा में चलती है, इसलिए प्रकाश की गति, वेगों के योग के नियम के अनुसार, अलग-अलग दिशाओं में मापे जाने पर भिन्न होगी। लेकिन माइकलसन ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार में कोई अंतर नहीं पाया, भले ही माप किस दिशा में किया गया हो।
ईथर सिद्धांत एक निरपेक्ष मूल्य की उपस्थिति की व्याख्या नहीं कर सका, जिसने इसकी भ्रांति को और भी बेहतर दिखाया।
अल्बर्ट आइंस्टीन का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत
उस समय के एक युवा वैज्ञानिक ने एक सिद्धांत प्रस्तुत किया जो अधिकांश शोधकर्ताओं के विचारों के विपरीत है। इसके अनुसार, समय और स्थान में ऐसी विशेषताएं होती हैं जो संदर्भ के चुने हुए फ्रेम की परवाह किए बिना, निर्वात में प्रकाश की गति के अपरिवर्तन को सुनिश्चित करती हैं। इसने माइकलसन के असफल प्रयोगों की व्याख्या की, क्योंकि प्रकाश प्रसार की गति इसके स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करती है।
[tds_council]आइंस्टीन के सिद्धांत की शुद्धता की अप्रत्यक्ष पुष्टि "एक साथ सापेक्षता" थी, इसका सार चित्र में दिखाया गया है।[/tds_council]
पहले प्रकाश की गति कैसे मापी जाती थी?
इस सूचक को निर्धारित करने का प्रयास कई लोगों द्वारा किया गया है, लेकिन विज्ञान के विकास के निम्न स्तर के कारण, ऐसा करना पहले समस्याग्रस्त था। इस प्रकार, पुरातनता के वैज्ञानिकों का मानना था कि प्रकाश की गति अनंत थी, लेकिन बाद में कई शोधकर्ताओं ने इस अभिधारणा पर संदेह किया, जिसके कारण इसे निर्धारित करने के कई प्रयास हुए:
- गैलीलियो ने टॉर्च का इस्तेमाल किया। प्रकाश तरंगों के प्रसार की गति की गणना करने के लिए, वह और उनके सहायक पहाड़ियों पर थे, जिनके बीच की दूरी बिल्कुल निर्धारित की गई थी। फिर प्रतिभागियों में से एक ने लालटेन खोली, दूसरे को प्रकाश देखते ही वही करना पड़ा। लेकिन तरंग प्रसार की उच्च गति और समय अंतराल को सटीक रूप से निर्धारित करने में असमर्थता के कारण इस पद्धति ने परिणाम नहीं दिया।
- डेनमार्क के एक खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर ने बृहस्पति को देखते हुए एक विशेषता देखी। जब पृथ्वी और बृहस्पति अपनी कक्षाओं में विपरीत बिंदुओं पर थे, तब आयो (बृहस्पति का एक चंद्रमा) का ग्रहण ग्रह की तुलना में 22 मिनट देर से हुआ था। इसके आधार पर उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश तरंगों के प्रसार की गति अनंत नहीं है और इसकी एक सीमा है। उनकी गणना के अनुसार, यह आंकड़ा लगभग 220,000 किमी प्रति सेकंड था।
![रोमर के अनुसार प्रकाश की चाल ज्ञात करना।]()
रोमर के अनुसार प्रकाश की चाल ज्ञात करना। - इसी अवधि के आसपास, अंग्रेजी खगोलशास्त्री जेम्स ब्रैडली ने प्रकाश विपथन की घटना की खोज की, जब सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति के साथ-साथ अपनी धुरी के चारों ओर घूमने के कारण, जिसके कारण आकाश में तारों की स्थिति और उनसे दूरी लगातार बदल रही है।इन विशेषताओं के कारण, तारे प्रत्येक वर्ष के दौरान एक दीर्घवृत्त का वर्णन करते हैं। गणना और अवलोकन के आधार पर, खगोलविद ने गति की गणना की, यह 308,000 किमी प्रति सेकंड थी।
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प्रकाश का विचलन - लुई फ़िज़ौ पहले व्यक्ति थे जिन्होंने प्रयोगशाला प्रयोग के माध्यम से सटीक संकेतक निर्धारित करने का निर्णय लिया। उन्होंने स्रोत से 8633 मीटर की दूरी पर दर्पण की सतह के साथ एक गिलास स्थापित किया, लेकिन चूंकि दूरी छोटी है, इसलिए सटीक समय गणना करना असंभव था। फिर वैज्ञानिक ने एक कॉगव्हील स्थापित किया, जो समय-समय पर प्रकाश को दांतों से ढकता था। पहिया की गति को बदलकर, फ़िज़ौ ने निर्धारित किया कि किस गति से प्रकाश के पास दांतों के बीच फिसलने और वापस लौटने का समय नहीं था। उनकी गणना के अनुसार, गति 315 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड थी।
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लुई फ़िज़ौ का अनुभव।
प्रकाश की गति मापना
यह कई मायनों में किया जा सकता है। उनका विस्तार से विश्लेषण करने लायक नहीं है, प्रत्येक को एक अलग समीक्षा की आवश्यकता होगी। इसलिए, किस्मों को समझना सबसे आसान है:
- खगोलीय माप. यहां, रोमर और ब्रैडली के तरीकों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, क्योंकि उन्होंने अपनी प्रभावशीलता साबित कर दी है और हवा, पानी और पर्यावरण की अन्य विशेषताओं के गुण प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करते हैं। अंतरिक्ष निर्वात की स्थितियों में, माप सटीकता बढ़ जाती है।
- गुहा प्रतिध्वनि या गुहा प्रभाव - यह ग्रह की सतह और आयनमंडल के बीच उत्पन्न होने वाली कम आवृत्ति वाली स्थायी चुंबकीय तरंगों की घटना का नाम है। माप उपकरणों से विशेष सूत्रों और डेटा का उपयोग करके, हवा में कणों की गति के मूल्य की गणना करना मुश्किल नहीं है।
- इंटरफेरोमेट्री - अनुसंधान विधियों का एक समूह जिसमें कई प्रकार की तरंगें बनती हैं।इसके परिणामस्वरूप एक हस्तक्षेप प्रभाव होता है, जिससे विद्युत चुम्बकीय और ध्वनिक कंपन दोनों के कई माप करना संभव हो जाता है।
विशेष उपकरणों की मदद से, विशेष तकनीकों का उपयोग किए बिना माप लिया जा सकता है।
क्या सुपरल्यूमिनल गति संभव है?
सापेक्षता के सिद्धांत के आधार पर, भौतिक कणों द्वारा संकेतक की अधिकता कार्य-कारण के सिद्धांत का उल्लंघन करती है। इस वजह से, भविष्य से अतीत और इसके विपरीत संकेतों को प्रसारित करना संभव है। लेकिन साथ ही, सिद्धांत इस बात से इनकार नहीं करता है कि ऐसे कण हो सकते हैं जो तेजी से आगे बढ़ते हैं, जबकि वे सामान्य पदार्थों के साथ बातचीत करते हैं।
इस प्रकार के कणों को टैक्योन कहा जाता है। वे जितनी तेजी से चलते हैं, उतनी ही कम ऊर्जा वे ले जाते हैं।
वीडियो पाठ: फ़िज़ौ का प्रयोग। प्रकाश की गति का मापन। फिजिक्स ग्रेड 11.
निर्वात में प्रकाश की गति एक स्थिर मान है, भौतिकी में कई घटनाएं इस पर आधारित हैं। इसकी परिभाषा विज्ञान के विकास में एक नया मील का पत्थर बन गई, क्योंकि इसने कई प्रक्रियाओं की व्याख्या करना संभव बना दिया और कई गणनाओं को सरल बना दिया।