आज हम बात करेंगे लेबेदेव के प्रकाश फोटॉनों के दबाव को सिद्ध करने के प्रयोग के बारे में। हम इस खोज के महत्व और इसकी पृष्ठभूमि के बारे में बताएंगे।
ज्ञान ही जिज्ञासा है
जिज्ञासा की घटना को लेकर दो दृष्टिकोण हैं। एक को "जिज्ञासु वरवर की नाक बाजार में फाड़ दी गई" कहा जाता है, और दूसरा - "जिज्ञासा एक वाइस नहीं है" कहकर व्यक्त किया जाता है। यह विरोधाभास आसानी से हल हो जाता है यदि कोई उन क्षेत्रों के बीच अंतर करता है जिनमें रुचि का स्वागत नहीं है या इसके विपरीत, इसकी आवश्यकता है।
जोहान्स केप्लर वैज्ञानिक बनने के लिए पैदा नहीं हुए थे: उनके पिता युद्ध में लड़े थे, और उनकी मां ने एक सराय रखा था। लेकिन उसके पास असाधारण क्षमताएं थीं और निश्चित रूप से, वह जिज्ञासु था। इसके अलावा, केप्लर एक गंभीर दृश्य हानि से पीड़ित था। लेकिन यह वह था जिसने खोज की थी, जिसकी बदौलत विज्ञान और पूरी दुनिया अब जहां है वहां है। जोहान्स केप्लर कोपरनिकस की ग्रह प्रणाली को स्पष्ट करने के लिए प्रसिद्ध है, लेकिन आज हम वैज्ञानिक की अन्य उपलब्धियों के बारे में बात करेंगे।
जड़ता और तरंग दैर्ध्य: एक मध्यकालीन विरासत
पचास हजार साल पहले, गणित और भौतिकी "कला" खंड के थे। इसलिए, कोपरनिकस पिंडों की गति (आकाशीय सहित), और प्रकाशिकी, और गुरुत्वाकर्षण के यांत्रिकी में लगा हुआ था। यह वह था जिसने जड़ता के अस्तित्व को साबित किया। निष्कर्ष सेइस वैज्ञानिक ने आधुनिक यांत्रिकी, निकायों की बातचीत की अवधारणा, संपर्क वस्तुओं के वेगों के आदान-प्रदान का विज्ञान विकसित किया। कॉपरनिकस ने रैखिक प्रकाशिकी की एक सामंजस्यपूर्ण प्रणाली भी विकसित की।
उन्होंने इस तरह की अवधारणाएं पेश की:
- "प्रकाश का अपवर्तन";
- "अपवर्तन";
- "ऑप्टिकल अक्ष";
- "कुल आंतरिक प्रतिबिंब";
- "रोशनी"।
और उनके शोध ने अंततः प्रकाश की तरंग प्रकृति को साबित कर दिया और लेबेदेव के प्रयोग को फोटॉन के दबाव को मापने के लिए प्रेरित किया।
प्रकाश के क्वांटम गुण
सबसे पहले, यह प्रकाश के सार को परिभाषित करने और यह क्या है इसके बारे में बात करने लायक है। एक फोटॉन एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा है। यह ऊर्जा का एक पैकेज है जो समग्र रूप से अंतरिक्ष में घूमता है। आप एक फोटॉन से थोड़ी सी ऊर्जा को "काट" नहीं सकते हैं, लेकिन इसे रूपांतरित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी पदार्थ द्वारा प्रकाश को अवशोषित किया जाता है, तो शरीर के अंदर उसकी ऊर्जा में परिवर्तन हो सकता है और एक अलग ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है। लेकिन औपचारिक रूप से, यह प्रकाश की उतनी मात्रा नहीं होगी जितनी अवशोषित की गई थी।
इसका एक उदाहरण ठोस धातु की गेंद होगी। यदि पदार्थ का कोई टुकड़ा उसकी सतह से फाड़ दिया जाए, तो उसका आकार बदल जाएगा, वह गोलाकार नहीं रह जाएगा। लेकिन अगर आप पूरी वस्तु को पिघलाते हैं, कुछ तरल धातु लेते हैं, और फिर अवशेषों से एक छोटी गेंद बनाते हैं, तो यह फिर से एक गोला होगा, लेकिन अलग, पहले जैसा नहीं।
प्रकाश के तरंग गुण
फोटॉन में तरंग के गुण होते हैं। बुनियादी पैरामीटर हैं:
- तरंग दैर्ध्य (अंतरिक्ष की विशेषता);
- आवृत्ति (विशेषताएँसमय);
- आयाम (दोलन की ताकत को दर्शाता है)।
हालांकि, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा के रूप में, एक फोटॉन में प्रसार की दिशा भी होती है (जिसे तरंग वेक्टर के रूप में दर्शाया जाता है)। इसके अलावा, आयाम वेक्टर तरंग वेक्टर के चारों ओर घूमने और तरंग ध्रुवीकरण बनाने में सक्षम है। कई फोटॉनों के एक साथ उत्सर्जन के साथ, चरण, या बल्कि चरण अंतर भी एक महत्वपूर्ण कारक बन जाता है। याद रखें कि चरण दोलन का वह हिस्सा है जो लहर के सामने एक विशेष क्षण में होता है (उदय, अधिकतम, अवरोही या न्यूनतम)।
द्रव्यमान और ऊर्जा
जैसा कि आइंस्टीन ने चतुराई से सिद्ध किया, द्रव्यमान ऊर्जा है। लेकिन प्रत्येक विशिष्ट मामले में, ऐसे कानून की खोज करना मुश्किल हो सकता है जिसके अनुसार एक मान दूसरे में बदल जाता है। प्रकाश की उपरोक्त सभी तरंग विशेषताएँ ऊर्जा से निकटता से संबंधित हैं। अर्थात्: तरंगदैर्घ्य बढ़ाना और आवृत्ति कम करना का अर्थ है कम ऊर्जा। लेकिन चूंकि ऊर्जा है, तो फोटॉन का द्रव्यमान होना चाहिए, इसलिए हल्का दबाव होना चाहिए।
अनुभव संरचना
हालांकि, चूंकि फोटॉन बहुत छोटे होते हैं, इसलिए उनका द्रव्यमान भी छोटा होना चाहिए। एक ऐसा उपकरण बनाना जो इसे पर्याप्त सटीकता के साथ निर्धारित कर सके, एक कठिन तकनीकी कार्य था। रूसी वैज्ञानिक लेबेदेव पेट्र निकोलाइविच इसका सामना करने वाले पहले व्यक्ति थे।
प्रयोग ही भार के डिजाइन पर आधारित था जो मरोड़ के क्षण को निर्धारित करता था। एक क्रॉसबार चांदी के धागे पर लटका हुआ था। इसके सिरों से जुड़ी विभिन्न. की समान पतली प्लेटें थींसामग्री। लेबेदेव के प्रयोग में अधिकतर धातुओं (चांदी, सोना, निकल) का प्रयोग किया जाता था, लेकिन अभ्रक भी था। पूरे ढांचे को एक कांच के बर्तन में रखा गया था, जिसमें एक वैक्यूम बनाया गया था। उसके बाद, एक प्लेट रोशन हुई, जबकि दूसरी छाया में रही। लेबेदेव के अनुभव ने साबित कर दिया कि एक तरफ की रोशनी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि तराजू घूमने लगती है। विचलन कोण के अनुसार, वैज्ञानिक ने प्रकाश की शक्ति का न्याय किया।
कठिनाइयों का अनुभव
बीसवीं सदी की शुरुआत में पर्याप्त सटीक प्रयोग स्थापित करना मुश्किल था। प्रत्येक भौतिक विज्ञानी जानता था कि वैक्यूम कैसे बनाया जाता है, कांच के साथ काम किया जाता है, और सतहों को पॉलिश किया जाता है। वास्तव में, ज्ञान मैन्युअल रूप से प्राप्त किया गया था। उस समय, सैकड़ों टुकड़ों में आवश्यक उपकरण का उत्पादन करने वाले बड़े निगम नहीं थे। लेबेदेव का उपकरण हाथ से बनाया गया था, इसलिए वैज्ञानिक को कई कठिनाइयों का सामना करना पड़ा।
उस समय शून्यता औसत भी नहीं थी। वैज्ञानिक ने एक विशेष पंप के साथ कांच की टोपी के नीचे से हवा को बाहर निकाला। लेकिन प्रयोग एक दुर्लभ वातावरण में सबसे अच्छा हुआ। डिवाइस के प्रबुद्ध पक्ष के ताप से प्रकाश के दबाव (आवेग हस्तांतरण) को अलग करना मुश्किल था: मुख्य बाधा गैस की उपस्थिति थी। यदि प्रयोग एक गहरे निर्वात में किया जाता, तो ऐसे कोई अणु नहीं होते जिनकी प्रदीप्त पक्ष पर ब्राउनियन गति अधिक प्रबल होती।
विक्षेपण कोण की संवेदनशीलता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है। आधुनिक स्क्रू फाइंडर कोणों को एक रेडियन के मिलियनवें हिस्से तक माप सकते हैं। उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, पैमाने को नग्न आंखों से देखा जा सकता था। तकनीकसमय प्लेटों के समान वजन और आकार प्रदान नहीं कर सका। इसने, बदले में, द्रव्यमान को समान रूप से वितरित करना असंभव बना दिया, जिससे टोक़ को निर्धारित करने में भी मुश्किलें पैदा हुईं।
धागे का इन्सुलेशन और संरचना परिणाम को बहुत प्रभावित करती है। यदि किसी कारण से धातु के टुकड़े का एक सिरा अधिक गर्म हो जाता है (इसे तापमान प्रवणता कहा जाता है), तो तार बिना हल्के दबाव के मुड़ना शुरू कर सकता है। इस तथ्य के बावजूद कि लेबेदेव का उपकरण काफी सरल था और एक बड़ी त्रुटि देता था, प्रकाश के फोटॉन द्वारा गति हस्तांतरण के तथ्य की पुष्टि की गई थी।
प्रकाश प्लेटों का आकार
पिछले खंड ने प्रयोग में मौजूद कई तकनीकी कठिनाइयों को सूचीबद्ध किया, लेकिन मुख्य बात - प्रकाश को प्रभावित नहीं किया। विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक रूप से, हम कल्पना करते हैं कि मोनोक्रोमैटिक किरणों की एक किरण प्लेट पर पड़ती है, जो एक दूसरे के समानांतर होती है। लेकिन बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रकाश का स्रोत सूर्य, मोमबत्तियां और साधारण गरमागरम दीपक थे। किरणों की किरण को समानांतर बनाने के लिए, जटिल लेंस सिस्टम बनाए गए थे। और इस मामले में, स्रोत का चमकदार तीव्रता वक्र सबसे महत्वपूर्ण कारक था।
भौतिक विज्ञान की कक्षा में अक्सर कहा जाता है कि किरणें एक बिंदु से आती हैं। लेकिन वास्तविक प्रकाश जनरेटर के कुछ आयाम होते हैं। इसके अलावा, एक फिलामेंट के बीच किनारों की तुलना में अधिक फोटॉन उत्सर्जित कर सकता है। नतीजतन, दीपक अपने आसपास के कुछ क्षेत्रों को दूसरों की तुलना में बेहतर तरीके से रोशन करता है। वह रेखा जो किसी दिए गए स्रोत से समान प्रदीप्ति के साथ पूरे स्थान के चारों ओर जाती है, दीप्त तीव्रता वक्र कहलाती है।
रक्त चंद्र और आंशिक ग्रहण
वैम्पायर उपन्यास रक्त चंद्रमा में लोगों और प्रकृति के साथ होने वाले भयानक परिवर्तनों से भरे हुए हैं। लेकिन यह नहीं कहता कि इस घटना से डरना नहीं चाहिए। क्योंकि यह सूर्य के बड़े आकार का परिणाम है। हमारे केंद्रीय तारे का व्यास लगभग 110 पृथ्वी व्यास है। उसी समय, दृश्यमान डिस्क के एक और दूसरे किनारे से उत्सर्जित फोटॉन ग्रह की सतह पर पहुंच जाते हैं। इस प्रकार, जब चंद्रमा पृथ्वी के आंशिक भाग में गिरता है, तो यह पूरी तरह से अस्पष्ट नहीं होता है, लेकिन, जैसा कि था, लाल हो जाता है। इस छाया के लिए ग्रह का वातावरण भी जिम्मेदार है: यह नारंगी को छोड़कर, सभी दृश्यमान तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है। याद रखें, सूर्यास्त के समय सूर्य भी लाल हो जाता है, और ठीक इसलिए क्योंकि यह वायुमंडल की एक मोटी परत से होकर गुजरता है।
पृथ्वी की ओजोन परत कैसे बनी है?
एक सूक्ष्म पाठक पूछ सकता है: "प्रकाश के दबाव का लेबेदेव के प्रयोगों से क्या लेना-देना है?" प्रकाश का रासायनिक प्रभाव, वैसे, इस तथ्य के कारण भी है कि फोटॉन गति करता है। अर्थात्, यह घटना ग्रह के वायुमंडल की कुछ परतों के लिए जिम्मेदार है।
जैसा कि आप जानते हैं, हमारा वायु महासागर मुख्य रूप से सूर्य के प्रकाश के पराबैंगनी घटक को अवशोषित करता है। इसके अलावा, एक ज्ञात रूप में जीवन असंभव होगा यदि पृथ्वी की चट्टानी सतह को पराबैंगनी प्रकाश से नहलाया जाए। लेकिन लगभग 100 किमी की ऊंचाई पर, वातावरण अभी भी इतना मोटा नहीं है कि सब कुछ अवशोषित कर सके। और अल्ट्रावायलेट को सीधे ऑक्सीजन के साथ बातचीत करने का मौका मिलता है। यह अणुओं को O2 में तोड़ता हैमुक्त परमाणु और उनके संयोजन को एक और संशोधन में बढ़ावा देता है - O3। अपने शुद्ध रूप में यह गैस जानलेवा है। इसलिए इसका उपयोग हवा, पानी, कपड़ों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है। लेकिन पृथ्वी के वायुमंडल के हिस्से के रूप में, यह सभी जीवित चीजों को हानिकारक विकिरण के प्रभाव से बचाता है, क्योंकि ओजोन परत दृश्यमान स्पेक्ट्रम के ऊपर ऊर्जा के साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटा को बहुत प्रभावी ढंग से अवशोषित करती है।
