प्रकाश क्या है? इस प्रश्न ने सभी युगों में मानवता को दिलचस्पी दी है, लेकिन हमारे युग की 20वीं शताब्दी में ही इस घटना की प्रकृति के बारे में बहुत कुछ स्पष्ट करना संभव था। यह लेख प्रकाश के कणिका सिद्धांत, इसके फायदे और नुकसान पर ध्यान केंद्रित करेगा।
प्राचीन दार्शनिकों से लेकर ईसाई ह्यूजेंस और आइजैक न्यूटन तक
कुछ सबूत जो हमारे समय तक बचे हैं, कहते हैं कि लोग प्राचीन मिस्र और प्राचीन ग्रीस में प्रकाश की प्रकृति में रुचि रखने लगे थे। पहले यह माना जाता था कि वस्तुएँ स्वयं की छवियों का उत्सर्जन करती हैं। उत्तरार्द्ध, मानव आंख में प्रवेश करके, वस्तुओं की दृश्यता का आभास पैदा करता है।
फिर, ग्रीस में दार्शनिक विचार के निर्माण के दौरान, अरस्तू का एक नया सिद्धांत सामने आया, जो मानता था कि प्रत्येक व्यक्ति आंखों से कुछ किरणें उत्सर्जित करता है, जिसकी बदौलत वह वस्तुओं को "महसूस" कर सकता है।
मध्य युग ने विचाराधीन मुद्दे पर कोई स्पष्टता नहीं लाई, नई उपलब्धियां केवल पुनर्जागरण और विज्ञान में क्रांति के साथ आईं। विशेष रूप से, 17वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, दो पूरी तरह से विपरीत सिद्धांत सामने आए, जिन्होंनेप्रकाश से संबंधित परिघटनाओं की व्याख्या कीजिए। हम बात कर रहे हैं क्रिश्चियन ह्यूजेंस के तरंग सिद्धांत और आइजैक न्यूटन के कणिका सिद्धांत के बारे में.
वेव थ्योरी की कुछ सफलताओं के बावजूद, इसमें अभी भी कई महत्वपूर्ण कमियां थीं:
- का मानना था कि ईथर में प्रकाश का प्रसार होता है, जिसे कभी किसी ने नहीं खोजा;
- लहरों की अनुप्रस्थ प्रकृति का मतलब था कि ईथर को एक ठोस माध्यम होना था।
इन कमियों को ध्यान में रखते हुए, और उस समय न्यूटन के विशाल अधिकार को देखते हुए, कण-कणों के सिद्धांत को वैज्ञानिकों के घेरे में सर्वसम्मति से स्वीकार किया गया।
प्रकाश के कणिका सिद्धांत का सार
न्यूटन का विचार यथासंभव सरल है: यदि हमारे आस-पास के सभी निकायों और प्रक्रियाओं का वर्णन शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों द्वारा किया जाता है, जिसमें परिमित द्रव्यमान के पिंड भाग लेते हैं, तो प्रकाश भी छोटे कण या कणिकाएँ हैं। वे एक निश्चित गति से अंतरिक्ष में चलते हैं, यदि वे एक बाधा से मिलते हैं, तो वे उससे परावर्तित होते हैं। उत्तरार्द्ध, उदाहरण के लिए, किसी वस्तु पर छाया के अस्तित्व की व्याख्या करता है। प्रकाश के बारे में ये विचार 19वीं शताब्दी के प्रारंभ तक, यानी लगभग 150 वर्षों तक चले।
यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि लोमोनोसोव ने 18 वीं शताब्दी के मध्य में गैसों के व्यवहार की व्याख्या करने के लिए न्यूटनियन कोरपसकुलर सिद्धांत का इस्तेमाल किया, जिसका वर्णन उनके काम "गणितीय रसायन विज्ञान के तत्व" में किया गया है। लोमोनोसोव ने गैस को कणिका कणों से बना माना।
न्यूटोनियन सिद्धांत ने क्या समझाया?
प्रकाश मेड के बारे में रेखांकित विचारइसकी प्रकृति को समझने में एक बड़ा कदम। न्यूटन का कणिका सिद्धांत निम्नलिखित परिघटनाओं की व्याख्या करने में सक्षम था:
- सजातीय माध्यम में प्रकाश का सीधा प्रसार। वास्तव में, यदि कोई बाहरी बल प्रकाश की गतिमान कणिका पर कार्य नहीं करता है, तो इसकी अवस्था का वर्णन शास्त्रीय यांत्रिकी के पहले न्यूटनियन नियम द्वारा सफलतापूर्वक किया गया है।
- प्रतिबिंब की घटना। दो मीडिया के बीच इंटरफेस को हिट करते हुए, कॉर्पसकल एक बिल्कुल लोचदार टक्कर का अनुभव करता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी गति का मापांक संरक्षित होता है, और यह स्वयं आपतन कोण के बराबर कोण पर परिलक्षित होता है।
- अपवर्तन की घटना। न्यूटन का मानना था कि कम घने (उदाहरण के लिए, हवा से पानी में) से सघन माध्यम में प्रवेश करने से, घने माध्यम के अणुओं के आकर्षण के कारण कणिका तेज हो जाती है। यह त्वरण सामान्य के करीब अपने प्रक्षेपवक्र में परिवर्तन की ओर जाता है, अर्थात अपवर्तन प्रभाव देखा जाता है।
- फूलों का अस्तित्व। सिद्धांत के निर्माता का मानना था कि प्रत्येक मनाया गया रंग अपने "रंग" कणिका से मेल खाता है।
कथित सिद्धांत की समस्याएं और ह्यूजेंस के विचार पर वापस आना
जब नए प्रकाश-संबंधी प्रभावों की खोज की गई तो वे उभरने लगे। मुख्य हैं विवर्तन (प्रकाश के आयताकार प्रसार से विचलन जब एक किरण एक भट्ठा से गुजरती है) और हस्तक्षेप (न्यूटन के छल्ले की घटना)। प्रकाश के इन गुणों की खोज के साथ, 19वीं शताब्दी में भौतिकविदों ने ह्यूजेन्स के काम को याद करना शुरू कर दिया।
उसी 19वीं शताब्दी में, फैराडे और लेन्ज़ ने वैकल्पिक विद्युत (चुंबकीय) क्षेत्रों के गुणों की जांच की, औरमैक्सवेल ने इसी गणना को अंजाम दिया। नतीजतन, यह साबित हो गया कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय अनुप्रस्थ तरंग है, जिसके अस्तित्व के लिए ईथर की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि इसे बनाने वाले क्षेत्र प्रसार की प्रक्रिया में एक दूसरे को उत्पन्न करते हैं।
प्रकाश और मैक्स प्लैंक के विचार से संबंधित नई खोजें
ऐसा लगता है कि न्यूटन का कणिका सिद्धांत पहले ही पूरी तरह से दब चुका है, लेकिन 20वीं शताब्दी की शुरुआत में नए परिणाम सामने आए: यह पता चला कि प्रकाश पदार्थ से इलेक्ट्रॉनों को "बाहर" निकाल सकता है और शरीर पर दबाव डाल सकता है जब यह उन पर पड़ता है। ये घटनाएँ, जिनमें एक काले शरीर का एक अतुलनीय स्पेक्ट्रम जोड़ा गया था, तरंग सिद्धांत व्याख्या करने के लिए शक्तिहीन निकला।
समाधान मैक्स प्लैंक ने खोजा था। उन्होंने सुझाव दिया कि प्रकाश छोटे भागों के रूप में पदार्थ के परमाणुओं के साथ बातचीत करता है, जिसे उन्होंने फोटॉन कहा। फोटॉन की ऊर्जा सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है:
ई=एचवी.
जहां वी - फोटॉन आवृत्ति, एच - प्लैंक स्थिरांक। मैक्स प्लैंक, प्रकाश के इस विचार के लिए धन्यवाद, क्वांटम यांत्रिकी के विकास की नींव रखी।
प्लांक के विचार का उपयोग करते हुए, अल्बर्ट आइंस्टीन 1905 में फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना की व्याख्या करते हैं, 1912 में नील्स बोहर - परमाणु उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा के लिए एक तर्क देते हैं, और कॉम्पटन - 1922 में उस प्रभाव की खोज करते हैं जो अब उनके नाम पर है। इसके अलावा, आइंस्टीन द्वारा विकसित सापेक्षता के सिद्धांत ने प्रकाश की किरण के रैखिक प्रसार से विचलन में गुरुत्वाकर्षण की भूमिका को समझाया।
इस प्रकार, 20वीं सदी की शुरुआत के इन वैज्ञानिकों के काम ने न्यूटन के विचारों को पुनर्जीवित किया17वीं शताब्दी में प्रकाश।
कॉर्पसकुलर-वेव थ्योरी ऑफ़ लाइट
प्रकाश क्या है? यह कण है या लहर? अपने प्रसार के दौरान, चाहे वह माध्यम में हो या वायुहीन अंतरिक्ष में, प्रकाश एक तरंग के गुणों को प्रदर्शित करता है। जब पदार्थ के साथ इसकी बातचीत पर विचार किया जाता है, तो यह एक भौतिक कण की तरह व्यवहार करता है। इसलिए, वर्तमान में, प्रकाश के संबंध में, इसके गुणों के द्वैतवाद के बारे में बात करने की प्रथा है, जो कि कणिका-तरंग सिद्धांत के ढांचे के भीतर वर्णित हैं।
प्रकाश का एक कण - एक फोटॉन में न तो आवेश होता है और न ही द्रव्यमान स्थिर होता है। इसकी मुख्य विशेषता ऊर्जा है (या आवृत्ति, जो एक ही बात है, अगर आप ऊपर की अभिव्यक्ति पर ध्यान दें)। एक फोटॉन एक क्वांटम यांत्रिक वस्तु है, किसी भी प्राथमिक कण (इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन) की तरह, इसलिए इसकी गति होती है, जैसे कि यह एक कण था, लेकिन इसे स्थानीयकृत नहीं किया जा सकता (सटीक निर्देशांक निर्धारित करें), जैसे कि यह एक था लहर।
