निर्वात में प्रकाश किस गति से फैलता है

निर्वात में प्रकाश की गति एक सूचकांक है जिसका व्यापक रूप से भौतिकी में उपयोग किया जाता है और एक समय में कई खोजों को बनाने के साथ-साथ कई घटनाओं की प्रकृति की व्याख्या करने की अनुमति दी जाती है। विषय को समझने और यह समझने के लिए कि यह सूचकांक कैसे और किन परिस्थितियों में खोजा गया था, कई महत्वपूर्ण बिंदुओं का अध्ययन किया जाना है।

प्रकाश की गति क्या है

निर्वात में प्रकाश की गति को एक निरपेक्ष मात्रा माना जाता है जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रसार की गति को दर्शाता है। यह व्यापक रूप से भौतिकी में उपयोग किया जाता है और एक छोटे लैटिन अक्षर "सी" (वे कहते हैं "सीई") के रूप में एक पदनाम है।

निर्वात में, विभिन्न कणों की गति गति को निर्धारित करने के लिए प्रकाश की गति का उपयोग किया जाता 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 इस प्रकार हैं:

1. दृश्य प्रकाश किसी से आ रहा है स्रोत.
2. सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जैसे एक्स-रे और रेडियो तरंगें)।
3. गुरुत्वाकर्षण तरंगें (यहां कुछ विशेषज्ञ असहमत हैं)।

कई प्रकार के कण निकट-प्रकाश वेग से गति कर सकते हैं, लेकिन उस तक नहीं पहुँच पाते।

प्रकाश की गति का सटीक मान

वैज्ञानिकों ने कई वर्षों तक यह निर्धारित करने की कोशिश की है कि प्रकाश की गति क्या है, लेकिन सटीक माप 1970 के दशक में किए गए थे। अंततः यह आंकड़ा 299,792,458 मी/से था +/- 1.2 मीटर के अधिकतम विचलन के साथ। आज, यह एक अपरिवर्तनीय भौतिक इकाई हैचूँकि एक मीटर की दूरी 1/299,792,458 सेकंड है, यानी निर्वात में प्रकाश को 100 सेमी की दूरी तय करने में कितना समय लगता है।

वैज्ञानिक प्रकाश की गति निर्धारित करने का सूत्र.

गणना को सरल बनाने के लिए, आंकड़ा 300,000,000 m/s (3×108 m/s) तक सरलीकृत किया गया है. यह स्कूल में भौतिकी पाठ्यक्रम से सभी के लिए परिचित है, यहीं गति को इस रूप में मापा जाता है।

भौतिकी में प्रकाश की गति की मौलिक भूमिका

यह पैरामीटर मुख्य में से एक है, इस पर ध्यान दिए बिना कि अध्ययन में किस संदर्भ फ्रेम का उपयोग किया जाता है। यह तरंग स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करता है, जो महत्वपूर्ण भी है।

1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा एक अभिधारणा के रूप में इनवेरियन को स्वीकार किया गया था। यह एक अन्य वैज्ञानिक, मैक्सवेल द्वारा प्रकाश-वाहक ईथर के अस्तित्व के लिए कोई सबूत नहीं मिलने के बाद, विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत को आगे बढ़ाने के बाद आया।

यह दावा कि कारण प्रभाव को प्रकाश की गति से अधिक गति से नहीं ले जाया जा सकता है, अब काफी मान्य माना जाता है।

वैसे! भौतिक विज्ञानी इस बात से इनकार नहीं करते हैं कि कुछ कण विचाराधीन आकृति से अधिक गति से गति कर सकते हैं। लेकिन ऐसा करने में, उनका उपयोग सूचना प्रसारित करने के लिए नहीं किया जा सकता है।

ऐतिहासिक संदर्भ

विषय की बारीकियों को समझने और यह जानने के लिए कि कुछ घटनाओं की खोज कैसे हुई, हमें कुछ वैज्ञानिकों के प्रयोगों का अध्ययन करना चाहिए। 19वीं शताब्दी में कई खोजें की गईं जिनसे बाद में वैज्ञानिकों को मदद मिली, जिनमें ज्यादातर विद्युत प्रवाह और चुंबकीय और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना से संबंधित थे।

जेम्स मैक्सवेल के प्रयोग

भौतिक विज्ञानी के शोध ने कुछ दूरी पर कणों के परस्पर क्रिया की पुष्टि की।इसने बाद में 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 को बनाने के लिए एक दूसरे को उत्पन्न कर सकते हैं। यह वह वैज्ञानिक था जिसने पदनाम "सी" का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे, जो आज भी दुनिया भर के भौतिकविदों द्वारा उपयोग किया जाता है।

इस वजह से, अधिकांश शोधकर्ता पहले से ही प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के बारे में बात कर रहे थे। मैक्सवेल, विद्युत चुम्बकीय उत्तेजनाओं के प्रसार की गति का अध्ययन करते हुए, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह सूचकांक प्रकाश की गति के बराबर है, एक समय में वे इस तथ्य से हैरान थे।

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 चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों का एक संयोजन है जो अंतरिक्ष में फैलता है।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार का आरेख।

माइकलसन और प्रकाश की गति की निरपेक्षता साबित करने में उनका अनुभव

पिछली शताब्दी की शुरुआत में, अधिकांश वैज्ञानिकों ने गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत का उपयोग किया था, जिसमें कहा गया था कि यांत्रिकी के नियम समान थे, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि संदर्भ के किस फ्रेम का उपयोग किया गया था। लेकिन सिद्धांत के अनुसार, स्रोत के चलते ही विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति बदलनी चाहिए। यह गैलीलियो के अभिधारणाओं और मैक्सवेल के सिद्धांत दोनों के विपरीत था, जो शोध शुरू करने 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 को माध्यम की ख़ासियत माना जाता था।

माइकलसन ने पाया कि प्रकाश की गति माप की दिशा पर निर्भर नहीं करती है।

चूँकि पृथ्वी अंतरिक्ष में एक निश्चित दिशा में गति करती है, गति के योग के नियम के अनुसार प्रकाश की गति अलग-अलग दिशाओं में मापी जाने पर भिन्न होगी।लेकिन माइकलसन ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार में कोई अंतर नहीं पाया, चाहे किसी भी दिशा में माप किए गए हों।

ईथर का सिद्धांत निरपेक्ष परिमाण के अस्तित्व की व्याख्या नहीं कर सका, जिसने इसकी भ्रांति को और भी बेहतर दिखाया।

अल्बर्ट आइंस्टीन का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत

उस समय के युवा वैज्ञानिक ने एक सिद्धांत प्रस्तुत किया जो अधिकांश शोधकर्ताओं की मान्यताओं के विरुद्ध था। 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 की अपरिवर्तनीयता सुनिश्चित करती हैं। इसने माइकलसन के असफल प्रयोगों की व्याख्या की, क्योंकि प्रकाश के प्रसार की गति उसके स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करती है।

[tds_council]आइंस्टीन के सिद्धांत की शुद्धता की एक अप्रत्यक्ष पुष्टि "एक साथ सापेक्षता" थी, जिसका सार चित्र में दिखाया गया है।[/tds_council]

किसी का स्थान प्रकाश के प्रसार के बारे में उसकी धारणा को कैसे प्रभावित करता है, इसका एक उदाहरण।

प्रकाश की गति को पहले कैसे मापा जाता था

इस सूचक को निर्धारित करने का प्रयास कई लोगों द्वारा किया गया है, लेकिन विज्ञान के निम्न स्तर के विकास के कारण ऐसा करना पहले समस्याग्रस्त था। उदाहरण के लिए, पुरातनता के वैज्ञानिकों का मानना ​​​​था कि प्रकाश की गति अनंत थी, लेकिन बाद में कई शोधकर्ताओं ने इस अभिधारणा पर सवाल उठाया, जिसके कारण इसे निर्धारित करने के कई प्रयास हुए:

1. 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 ठीक से निर्धारित की गई थी। फिर प्रतिभागियों में से एक ने लालटेन खोली, दूसरे को रोशनी देखते ही वही करना था। लेकिन तरंग प्रसार की उच्च गति और समय अंतराल को सटीक रूप से निर्धारित करने में असमर्थता के कारण यह विधि विफल रही।
2. डेनमार्क के एक खगोलशास्त्री ओलाफ रेमर ने बृहस्पति को देखते हुए एक ख़ासियत देखी।जब पृथ्वी और बृहस्पति अपनी कक्षाओं में विपरीत बिंदुओं पर थे, तब आयो (बृहस्पति का उपग्रह) का ग्रहण ग्रह से 22 मिनट पीछे था। इससे उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश तरंगों के प्रसार की गति अनंत नहीं है और इसकी एक सीमा है। उनकी गणना के अनुसार, सूचकांक लगभग 220,000 किमी प्रति सेकंड था।
   रेहमर द्वारा प्रकाश की गति का निर्धारण।
3. 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, जो आकाश में तारों की स्थिति का कारण बनता है और उनसे दूरी लगातार बदलती रहती 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।
   प्रकाश का विचलन
4. लुई फ़िज़ौ पहले व्यक्ति थे जिन्होंने प्रयोगशाला प्रयोग के माध्यम से सटीक दर निर्धारित करने का निर्णय लिया। उन्होंने स्रोत से 8,633 मीटर की दूरी पर दर्पण की सतह के साथ एक गिलास स्थापित किया, लेकिन चूंकि दूरी छोटी थी, इसलिए सटीक समय की गणना करना असंभव था। फिर वैज्ञानिक ने एक दांतेदार पहिया लगाया, जो समय-समय पर अपने कोग से प्रकाश को ढकता था। पहिया की गति को बदलकर Fizeau ने निर्धारित किया कि किस गति से प्रकाश के पास दांतों के बीच से गुजरने और वापस लौटने का समय नहीं था। उन्होंने 315,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति की गणना की।
   लुई फ़िज़ौ का प्रयोग।

प्रकाश की गति मापना

यह कई मायनों में किया जा सकता है। उन्हें विस्तार से तोड़ना आवश्यक नहीं है, प्रत्येक को एक अलग समीक्षा की आवश्यकता होगी। इसलिए, किस्मों को छांटना सबसे आसान है:

1. खगोलीय माप।. यह वह जगह है जहां रेमर और ब्रैडली विधियों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, क्योंकि वे प्रभावी साबित हुए हैं और मूल्य हवा, पानी और पर्यावरण की अन्य विशेषताओं के गुणों से प्रभावित नहीं होते हैं। एक अंतरिक्ष निर्वात में, माप की सटीकता बढ़ जाती है।
2. गुहा प्रतिध्वनि या गुहा प्रभाव - ग्रह की सतह और आयनमंडल के बीच होने वाली कम आवृत्ति वाली स्थायी चुंबकीय तरंगों की घटना को दिया गया नाम है। माप उपकरणों से विशेष सूत्रों और डेटा का उपयोग करके, वायु माध्यम में कण वेग के मूल्य की गणना करना मुश्किल नहीं है।
3. इंटरफेरोमेट्री - अनुसंधान के तरीकों का एक सेट, जिसमें कई प्रकार की तरंगों को एक साथ जोड़ा जाता है। यह हस्तक्षेप का प्रभाव देता है, जिसके कारण विद्युत चुम्बकीय और ध्वनिक कंपन दोनों के कई माप किए जा सकते हैं।

विशेष उपकरणों की मदद से विशेष तकनीकों का उपयोग किए बिना माप करना संभव है।

क्या एफटीएल संभव है

सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, भौतिक कणों के वेग से अधिक होने से कार्य-कारण के सिद्धांत का उल्लंघन होता है। इस वजह से, भविष्य से अतीत और इसके विपरीत संकेतों का संचरण 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 प्रयोग। प्रकाश की गति को मापना। भौतिकी 11 वीं कक्षा।

निर्वात में प्रकाश की गति स्थिर होती है और भौतिकी में कई घटनाएं इस पर आधारित होती हैं। इसकी परिभाषा विज्ञान के विकास में एक नया मील का पत्थर थी, क्योंकि इसने कई प्रक्रियाओं को समझाने और कई गणनाओं को सरल बनाने की अनुमति दी थी।