पूरे इतिहास में मानव जाति ने प्रकाश जैसी घटना की प्रकृति के बारे में सोचा है। प्राचीन काल से लेकर आज तक, इसके बारे में विचार बदले और सुधरे हैं। सबसे लोकप्रिय परिकल्पना यह थी कि प्रकाश एक कण या तरंग है। आधुनिक विज्ञान की वह शाखा जो प्रकाश की प्रकृति और व्यवहार का अध्ययन करती है, प्रकाशिकी कहलाती है।
प्रकाश के बारे में विचारों के विकास का इतिहास
अरस्तू जैसे प्राचीन यूनानी दार्शनिकों के विचारों के अनुसार प्रकाश मानव नेत्र से निकलने वाली किरणें हैं। आकाश के माध्यम से, एक पारदर्शी पदार्थ जो अंतरिक्ष को भरता है, ये किरणें फैलती हैं, जिससे व्यक्ति को वस्तुओं को देखने की अनुमति मिलती है।
एक अन्य दार्शनिक प्लेटो ने सुझाव दिया कि सूर्य पृथ्वी पर प्रकाश का स्रोत है।
दार्शनिक और गणितज्ञ पाइथागोरस का मानना था कि छोटे-छोटे कण वस्तुओं से बाहर निकलते हैं। मानव आँख में घुसकर, वे हमें इन वस्तुओं की उपस्थिति का एक विचार देते हैं।
प्रतीत भोलेपन के बावजूद, इन परिकल्पनाओं ने विचार के और विकास की नींव रखी।
तो, 17वीं शताब्दी में, जर्मन वैज्ञानिक जोहान्स केप्लरप्लेटो और पाइथागोरस के विचारों के करीब एक सिद्धांत व्यक्त किया। उनकी राय में, प्रकाश एक कण है, या अधिक सटीक रूप से, किसी स्रोत से फैलने वाले कणों की एक धारा है।
न्यूटन की कणिका परिकल्पना
वैज्ञानिक आइजैक न्यूटन ने एक सिद्धांत सामने रखा जो इस घटना के बारे में कुछ हद तक परस्पर विरोधी विचारों को मिलाता है।
न्यूटन की परिकल्पना के अनुसार प्रकाश एक ऐसा कण है जिसकी गति बहुत अधिक होती है। कणिकाएं एक सजातीय माध्यम में फैलती हैं, प्रकाश स्रोत से समान रूप से और सीधे चलती हैं। यदि इन कणों का प्रवाह आँख में प्रवेश कर जाए, तो व्यक्ति इसके स्रोत को देख लेता है।
वैज्ञानिकों के अनुसार, कणिकाओं के आकार अलग-अलग थे, जो अलग-अलग रंगों का आभास देते थे। उदाहरण के लिए, बड़े कण इस तथ्य में योगदान करते हैं कि एक व्यक्ति लाल देखता है। उन्होंने एक ठोस अवरोध से कणों के पलटाव द्वारा प्रकाश की धारा के परावर्तन की घटना का तर्क दिया।
वैज्ञानिक ने वर्णक्रम के सभी रंगों के संयोजन से सफेद रंग की व्याख्या की। यह निष्कर्ष उनके फैलाव के सिद्धांत का आधार है, एक घटना जिसे उन्होंने 1666 में खोजा था।
न्यूटन की परिकल्पनाओं को उनके समकालीनों के बीच बहुत स्वीकृति मिली, कई ऑप्टिकल घटनाओं की व्याख्या करते हुए।
ह्यूजेंस तरंग सिद्धांत
उसी समय के एक अन्य वैज्ञानिक क्रिश्चियन ह्यूजेंस इस बात से सहमत नहीं थे कि प्रकाश एक कण है। उन्होंने प्रकाश की प्रकृति की तरंग परिकल्पना को सामने रखा।
ह्यूजेंस का मानना था कि वस्तुओं और वस्तुओं के बीच का सारा स्थान स्वयं ईथर से भरा हुआ है, और प्रकाश विकिरण स्पंदन है, इस ईथर में फैलने वाली तरंगें हैं। ईथर का प्रत्येक भाग, जो प्रकाश तक पहुँचता हैतरंग तथाकथित द्वितीयक तरंगों का स्रोत बन जाती है। प्रकाश के व्यतिकरण और विवर्तन पर प्रयोगों ने प्रकाश की प्रकृति की तरंग व्याख्या की संभावना की पुष्टि की।
ह्यूजेंस के सिद्धांत को उनके समय में ज्यादा मान्यता नहीं मिली, क्योंकि अधिकांश वैज्ञानिक प्रकाश को एक कण मानते थे। हालांकि, बाद में इसे जंग और फ्रेस्नेल जैसे कई वैज्ञानिकों ने अपनाया और परिष्कृत किया।
विचारों का और विकास
भौतिक विज्ञान में प्रकाश क्या है, यह प्रश्न वैज्ञानिकों के मन में कौंधता रहा। 19वीं शताब्दी में, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने यह सिद्धांत विकसित किया कि प्रकाश विकिरण उच्च आवृत्ति वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। उनके विचार इस तथ्य पर आधारित थे कि निर्वात में प्रकाश की गति विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति के बराबर होती है।
1900 में, मैक्स प्लैंक ने "क्वांटम" शब्द को विज्ञान में पेश किया, जिसका अनुवाद "भाग", "छोटी राशि" के रूप में किया जाता है। प्लैंक के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण लगातार नहीं, बल्कि अंशों में, क्वांटा में होता है।
इन विचारों को अल्बर्ट आइंस्टीन ने विकसित किया था। उन्होंने सुझाव दिया कि प्रकाश न केवल उत्सर्जित होता है, बल्कि कणों द्वारा अवशोषित और प्रचारित भी होता है। उन्हें नामित करने के लिए, उन्होंने "फोटॉन" शब्द का इस्तेमाल किया (यह शब्द पहली बार गिल्बर्ट लुईस द्वारा प्रस्तावित किया गया था)।
कण-लहर द्वैत
प्रकाश की प्रकृति की आधुनिक व्याख्या तरंग-कण द्वैत की अवधारणा में निहित है। इस घटना का सार यह है कि पदार्थ तरंगों और कणों दोनों के गुणों को प्रदर्शित कर सकता है। प्रकाश ऐसे पदार्थ का एक उदाहरण है।वैज्ञानिकों के अध्ययन, जो प्रतीत होता है कि विपरीत राय में आए हैं, प्रकाश की दोहरी प्रकृति की पुष्टि करते हैं। प्रकाश एक ही समय में कण और तरंग दोनों है। इनमें से प्रत्येक गुण की अभिव्यक्ति की डिग्री विशिष्ट भौतिक स्थितियों पर निर्भर करती है। कुछ मामलों में, प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के गुणों को प्रदर्शित करता है, इसकी उत्पत्ति के तरंग सिद्धांत की पुष्टि करता है, अन्य मामलों में, प्रकाश कणिकाओं (फोटॉन) की एक धारा है। इससे यह कहने का आधार मिलता है कि प्रकाश एक कण है।
भौतिकी के इतिहास में प्रकाश पहला पदार्थ बना, जिसने कणिका-तरंग द्वैतवाद की उपस्थिति को मान्यता दी। बाद में, यह गुण कई अन्य मामलों में खोजा गया, उदाहरण के लिए, अणुओं और नाभिकों में तरंग व्यवहार देखा जाता है।
संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि प्रकाश एक अनूठी घटना है, विचारों के विकास का इतिहास जिसके बारे में दो हजार से अधिक वर्ष हैं। इस घटना की आधुनिक समझ के अनुसार, प्रकाश की दोहरी प्रकृति होती है, जो तरंगों और कणों दोनों के गुणों को दर्शाती है।
