प्रकाश की गति क्या है? निर्वात में प्रकाश की गति कितनी होती है।

वास्तव में कैसे? में उच्चतम गति कैसे मापें ब्रम्हांडहमारे मामूली, सांसारिक परिस्थितियों में? हमें अब इस पर पहेली करने की जरूरत नहीं है - आखिरकार, कई सदियों से इतने सारे लोगों ने इस मुद्दे पर काम किया है, प्रकाश की गति को मापने के तरीके विकसित कर रहे हैं। आइए कहानी को क्रम से शुरू करते हैं।

प्रकाश कि गतिनिर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार वेग है। यह नामित है लैटिन अक्षर सी. प्रकाश की गति लगभग 300,000,000 m/s है।

पहले तो किसी ने प्रकाश की गति मापने के सवाल के बारे में बिल्कुल भी नहीं सोचा था। प्रकाश है - यह बहुत अच्छा है। फिर, पुरातनता के युग में, यह राय कि प्रकाश की गति अनंत थी, यानी तात्कालिक, वैज्ञानिक दार्शनिकों के बीच हावी थी। तब यह था मध्य युगइनक्विजिशन के साथ, जब सोच और प्रगतिशील लोगों का मुख्य सवाल यह था कि "आग में कैसे न आएं?" और केवल युग में पुनर्जागरण कालतथा प्रबोधनवैज्ञानिकों की राय नस्ल और निश्चित रूप से विभाजित है।

इसलिए, डेसकार्टेस, केपलरतथा खेतपुरातनता के वैज्ञानिकों के समान राय के थे। लेकिन उनका मानना था कि प्रकाश की गति सीमित है, हालांकि बहुत अधिक है। दरअसल, उन्होंने प्रकाश की गति का पहला मापन किया था। अधिक सटीक रूप से, उन्होंने इसे मापने का पहला प्रयास किया।

गैलीलियो का अनुभव

एक अनुभव गैलिलियो गैलिली अपनी सादगी में शानदार था। वैज्ञानिक ने सरल तात्कालिक साधनों से लैस प्रकाश की गति को मापने के लिए एक प्रयोग किया। अलग-अलग पहाड़ियों पर एक-दूसरे से काफी दूर और प्रसिद्ध दूरी पर, गैलीलियो और उनके सहायक जलती हुई लालटेन के साथ खड़े थे। उनमें से एक ने लालटेन का शटर खोला, और दूसरे को भी ऐसा ही करना पड़ा जब उसने पहली लालटेन की रोशनी देखी। दूरी और समय (सहायक द्वारा लालटेन खोलने से पहले की देरी) को जानकर, गैलीलियो ने प्रकाश की गति की गणना करने की अपेक्षा की। दुर्भाग्य से, इस प्रयोग के सफल होने के लिए, गैलीलियो और उनके सहायक को कई मिलियन किलोमीटर दूर पहाड़ियों का चयन करना पड़ा। मैं आपको याद दिलाना चाहूंगा कि आप साइट पर एक आवेदन भरकर कर सकते हैं।

रोमर और ब्रैडली प्रयोग

प्रकाश की गति निर्धारित करने में पहला सफल और आश्चर्यजनक रूप से सटीक प्रयोग डेनिश खगोलशास्त्री का अनुभव था ओलाफ रोमेरी. रोमर ने प्रकाश की गति मापने की खगोलीय विधि का प्रयोग किया। 1676 में, उन्होंने एक दूरबीन के माध्यम से बृहस्पति के चंद्रमा Io का अवलोकन किया और पाया कि जैसे ही पृथ्वी बृहस्पति से दूर जाती है उपग्रह के ग्रहण का समय बदल जाता है। अधिकतम देरी का समय 22 मिनट था। यह मानते हुए कि पृथ्वी पृथ्वी की कक्षा के व्यास की दूरी पर बृहस्पति से दूर जा रही है, रोमर ने व्यास के अनुमानित मूल्य को विलंब समय से विभाजित किया, और 214,000 किलोमीटर प्रति सेकंड का मान प्राप्त किया। बेशक, इस तरह की गणना बहुत कठिन थी, ग्रहों के बीच की दूरी केवल लगभग ज्ञात थी, लेकिन परिणाम अपेक्षाकृत सच्चाई के करीब निकला।

ब्रैडली अनुभव। 1728 में जेम्स ब्राडलीतारों के विचलन को देखकर प्रकाश की गति का अनुमान लगाया। विपथनपृथ्वी की कक्षा में गति के कारण किसी तारे की स्पष्ट स्थिति में परिवर्तन है। पृथ्वी की गति जानने और विपथन के कोण को मापने के लिए, ब्रैडली को 301,000 किलोमीटर प्रति सेकंड का मान मिला।

Fizeau का अनुभव

रोमर और ब्रैडली के प्रयोग के परिणाम के लिए, तत्कालीन शिक्षाअविश्वास के साथ प्रतिक्रिया व्यक्त की। हालांकि, 1849 तक, एक सौ से अधिक वर्षों के लिए ब्रैडली का परिणाम सबसे सटीक था। उस वर्ष फ्रांसीसी वैज्ञानिक आर्मंड फ़िज़ौबिना देखे, घूर्णन शटर विधि का उपयोग करके प्रकाश की गति को मापा खगोलीय पिंडलेकिन यहाँ पृथ्वी पर। वास्तव में, गैलीलियो के बाद प्रकाश की गति को मापने के लिए यह पहली प्रयोगशाला विधि थी। नीचे इसकी प्रयोगशाला स्थापना का आरेख है।

दर्पण से परावर्तित प्रकाश, पहिया के दांतों से होकर गुजरा और 8.6 किलोमीटर दूर दूसरे दर्पण से परावर्तित हुआ। पहिए की गति तब तक बढ़ा दी गई जब तक कि अगले अंतराल में प्रकाश दिखाई न दे। फ़िज़ौ की गणना ने प्रति सेकंड 313,000 किलोमीटर का परिणाम दिया। एक साल बाद, लियोन फौकॉल्ट द्वारा घूर्णन दर्पण के साथ एक समान प्रयोग किया गया, जिसने प्रति सेकंड 298,000 किलोमीटर का परिणाम प्राप्त किया।

मेसर्स और लेजर के आगमन के साथ, लोगों के पास प्रकाश की गति को मापने के नए अवसर और तरीके हैं, और सिद्धांत के विकास ने प्रत्यक्ष माप किए बिना अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश की गति की गणना करना संभव बना दिया है।

प्रकाश की गति के लिए सबसे सटीक मान

मानव जाति ने प्रकाश की गति को मापने में विशाल अनुभव संचित किया है। आज तक, सबसे सही मूल्यप्रकाश की गति को मान माना जाता है 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड 1983 में प्राप्त किया। यह दिलचस्प है कि आगे, माप में त्रुटियों के कारण प्रकाश की गति का अधिक सटीक माप असंभव हो गया मीटर की दूरी पर. अब मीटर का मान प्रकाश की गति से बंधा हुआ है और 1/299,792,458 सेकंड में प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी के बराबर है।

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प्रकाश की गति वह दूरी है जो प्रकाश प्रति इकाई समय में यात्रा करता है। यह मान उस माध्यम पर निर्भर करता है जिसमें प्रकाश फैलता है।

निर्वात में प्रकाश की चाल 299,792,458 m/s होती है। यह उच्चतम गति है जिस तक पहुँचा जा सकता है। उन समस्याओं को हल करते समय जिन्हें विशेष सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, यह मान 300,000,000 m/s के बराबर लिया जाता है। यह माना जाता है कि सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण निर्वात में प्रकाश की गति से फैलते हैं: रेडियो तरंगें, अवरक्त विकिरण, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे विकिरण, गामा विकिरण। इसे एक पत्र के साथ नामित करें साथ .

प्रकाश की गति कैसे निर्धारित की जाती है?

प्राचीन काल में वैज्ञानिकों का मानना था कि प्रकाश की गति अनंत होती है। बाद में, वैज्ञानिक समुदाय में इस मुद्दे पर चर्चा शुरू हुई। केप्लर, डेसकार्टेस और फ़र्मेट प्राचीन वैज्ञानिकों की राय से सहमत थे। और गैलीलियो और हुक का मानना था कि, हालांकि प्रकाश की गति बहुत अधिक है, फिर भी इसका एक सीमित मूल्य है।

गैलिलियो गैलिली

प्रकाश की गति को मापने का प्रयास करने वाले पहले लोगों में से एक इटालियन था वैज्ञानिक गैलीलियोगैलीलियो। प्रयोग के दौरान वे और उनके सहायक अलग-अलग पहाड़ियों पर थे। गैलीलियो ने अपनी लालटेन पर स्पंज खोला। उसी समय जब सहायक ने यह प्रकाश देखा तो उसे अपनी लालटेन से भी ऐसा ही करना पड़ा। प्रकाश को गैलीलियो से सहायक तक जाने और वापस आने में इतना समय लगा कि गैलीलियो ने महसूस किया कि प्रकाश की गति बहुत अधिक है, और इसे इतनी कम दूरी पर मापना असंभव है, क्योंकि प्रकाश लगभग फैलता है हाथों हाथ। और उनके द्वारा रिकॉर्ड किया गया समय ही किसी व्यक्ति की प्रतिक्रिया की गति को दर्शाता है।

प्रकाश की गति सबसे पहले 1676 में डेनिश खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर द्वारा खगोलीय दूरियों का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। एक दूरबीन के साथ बृहस्पति के चंद्रमा आयो के ग्रहण का अवलोकन करते हुए, उन्होंने पाया कि जैसे ही पृथ्वी बृहस्पति से दूर जाती है, प्रत्येक बाद का ग्रहण गणना की तुलना में बाद में आता है। अधिकतम विलंब जब पृथ्वी सूर्य के दूसरी ओर से गुजरती है और बृहस्पति से दूर जाती है, व्यास के बराबरपृथ्वी की कक्षा 22 घंटे है। हालाँकि उस समय पृथ्वी का सटीक व्यास ज्ञात नहीं था, वैज्ञानिक ने इसके अनुमानित मूल्य को 22 घंटे से विभाजित किया और लगभग 220,000 किमी / सेकंड का मान निकाला।

ओलाफ रोमेरी

रोमर द्वारा प्राप्त परिणाम ने वैज्ञानिकों के बीच अविश्वास पैदा किया। लेकिन 1849 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आर्मंड हिप्पोलाइट लुई फ़िज़्यू ने घूर्णन शटर विधि का उपयोग करके प्रकाश की गति को मापा। अपने प्रयोग में, एक स्रोत से प्रकाश एक घूमने वाले पहिये के दांतों के बीच से गुजरा और एक दर्पण की ओर निर्देशित किया गया। उससे ध्यान हटा, वह वापस लौट आया। पहिए की गति बढ़ गई। जब यह एक निश्चित मूल्य पर पहुंच गया, तो दर्पण से परावर्तित किरण हिले हुए दांत से विलंबित हो गई, और उस समय पर्यवेक्षक ने कुछ भी नहीं देखा।

Fizeau का अनुभव

Fizeau ने प्रकाश की गति की गणना इस प्रकार की। प्रकाश रास्ते जाता है ली पहिया से दर्पण तक के बराबर समय में t1 = 2L/s . पहिया को ½ स्लॉट मोड़ने में लगने वाला समय है टी 2 \u003d टी / 2N , कहाँ पे टी - पहिया रोटेशन की अवधि, एन - दांतों की संख्या। रोटेशन आवृत्ति वी = 1/टी . वह क्षण जब प्रेक्षक को प्रकाश दिखाई नहीं देता, वह आता है t1 = t2 . यहाँ से हमें प्रकाश की गति ज्ञात करने का सूत्र प्राप्त होता है:

सी = 4LNv

इस सूत्र की गणना के बाद, फ़िज़ौ ने निर्धारित किया कि साथ = 313,000,000 मी/से. यह परिणाम बहुत अधिक सटीक था।

आर्मंड हिप्पोलीते लुई फ़िज़ौ

1838 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और खगोलशास्त्री डोमिनिक फ्रांकोइस जीन अरागो ने प्रकाश की गति की गणना करने के लिए घूर्णन दर्पणों की विधि का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। इस विचार को फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी, मैकेनिक और खगोलशास्त्री जीन बर्नार्ड लियोन फौकॉल्ट द्वारा व्यवहार में लाया गया था, जिन्होंने 1862 में प्रकाश की गति (298,000,000 ± 500,000) m/s का मान प्राप्त किया था।

डोमिनिक फ्रेंकोइस जीन अरागो

1891 में, अमेरिकी खगोलशास्त्री साइमन न्यूकॉम्ब का परिणाम फौकॉल्ट के परिणाम की तुलना में अधिक सटीक परिमाण का एक क्रम निकला। उसकी गणना के परिणामस्वरूप साथ = (99 810 000±50 000) एम/एस।

शोध करना अमेरिकी भौतिक विज्ञानीअल्बर्ट अब्राहम माइकलसन, जिन्होंने एक घूर्णन अष्टकोणीय दर्पण के साथ स्थापना का उपयोग किया, ने प्रकाश की गति को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करना संभव बना दिया। 1926 में, वैज्ञानिक ने उस समय को मापा, जिसके दौरान प्रकाश ने दो पहाड़ों की चोटियों के बीच की दूरी को 35.4 किमी के बराबर तय किया, और प्राप्त किया साथ = (299 796 000±4 000) मी/से.

सबसे सटीक माप 1975 में किया गया था। उसी वर्ष, वजन और माप पर सामान्य सम्मेलन ने सिफारिश की कि प्रकाश की गति 299,792,458 ± 1.2 मीटर/सेकेंड के बराबर मानी जाए।

प्रकाश की गति क्या निर्धारित करती है

निर्वात में प्रकाश की गति संदर्भ के फ्रेम या प्रेक्षक की स्थिति पर निर्भर नहीं करती है। यह स्थिर रहता है, 299,792,458 ± 1.2 मीटर/सेकेंड के बराबर। लेकिन विभिन्न पारदर्शी मीडिया में यह गति निर्वात में इसकी गति से कम होगी। किसी भी पारदर्शी माध्यम में ऑप्टिकल घनत्व होता है। और यह जितना ऊँचा होता है, उसमें प्रकाश का प्रसार उतना ही धीमा होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, हवा में प्रकाश की गति पानी में इसकी गति से अधिक होती है, और शुद्ध ऑप्टिकल ग्लास में यह पानी की तुलना में कम होती है।

यदि प्रकाश कम सघन माध्यम से अधिक सघन माध्यम में जाता है, तो उसकी गति कम हो जाती है। और यदि संक्रमण सघन माध्यम से कम सघन माध्यम में होता है, तो इसके विपरीत गति बढ़ जाती है। यह बताता है कि प्रकाश पुंज दो माध्यमों के संक्रमण की सीमा पर क्यों विक्षेपित होता है।

1676 में डेनिश खगोलशास्त्री ओले रोमर ने प्रकाश की गति का पहला मोटा अनुमान लगाया। रोमर ने बृहस्पति के उपग्रहों के ग्रहणों की अवधि में थोड़ी सी विसंगति देखी और निष्कर्ष निकाला कि पृथ्वी की गति, या तो बृहस्पति के पास आ रही है या उससे दूर जा रही है, जिससे उपग्रहों से परावर्तित प्रकाश की दूरी तय हो गई है।

इस विसंगति के परिमाण को मापकर, रोमर ने गणना की कि प्रकाश की गति 219,911 किलोमीटर प्रति सेकंड थी। 1849 में एक बाद के प्रयोग में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आर्मंड फ़िज़ौ ने पाया कि प्रकाश की गति 312,873 किलोमीटर प्रति सेकंड थी।

जैसा कि ऊपर की आकृति में दिखाया गया है, फ़िज़ौ के प्रायोगिक सेटअप में एक प्रकाश स्रोत, एक पारभासी दर्पण शामिल था जो उस पर पड़ने वाले प्रकाश के केवल आधे हिस्से को दर्शाता है, जिससे बाकी को घूमने वाले गियर और स्थिर दर्पण से परे जाने की अनुमति मिलती है। जब प्रकाश एक पारभासी दर्पण से टकराता है, तो यह एक गियर व्हील पर परावर्तित होता है, जिसने प्रकाश को बीम में विभाजित किया है। फ़ोकसिंग लेंस की एक प्रणाली से गुजरने के बाद, प्रत्येक प्रकाश किरण एक निश्चित दर्पण से परावर्तित होती है और वापस गियर व्हील पर लौट आती है। जिस गति से गियर व्हील ने परावर्तित बीम को अवरुद्ध किया, उसका सटीक माप करके, फ़िज़ौ प्रकाश की गति की गणना करने में सक्षम था। उनके सहयोगी जीन फौकॉल्ट ने एक साल बाद इस पद्धति में सुधार किया और पाया कि प्रकाश की गति 297,878 किलोमीटर प्रति सेकंड है। यह मान 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड के आधुनिक मान से थोड़ा अलग है, जिसकी गणना लेजर विकिरण की तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति को गुणा करके की जाती है।

फ़िज़ौ प्रयोग

जैसा कि ऊपर के आंकड़ों में दिखाया गया है, प्रकाश आगे की यात्रा करता है और पहिया के दांतों के बीच उसी अंतराल के माध्यम से वापस लौटता है यदि यह धीरे-धीरे घूमता है (नीचे की आकृति)। यदि पहिया तेजी से घूम रहा है (ऊपरी तस्वीर), तो आसन्न दांत लौटने वाली रोशनी को अवरुद्ध करता है।

Fizeau के परिणाम

दर्पण को कॉगव्हील से 8.64 किलोमीटर की दूरी पर रखकर, फ़िज़ौ ने निर्धारित किया कि लौटने वाले प्रकाश किरण को अवरुद्ध करने के लिए आवश्यक कॉगव्हील के रोटेशन की गति प्रति सेकंड 12.6 क्रांति थी। इन आंकड़ों को जानने के साथ-साथ प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी और प्रकाश पुंज को अवरुद्ध करने के लिए गियर द्वारा तय की गई दूरी (पहिया के दांतों के बीच की खाई की चौड़ाई के बराबर) को जानने के बाद, उन्होंने गणना की कि यह प्रकाश पुंज को ले गया। गियर व्हील से मिरर और पीछे की दूरी तय करने के लिए 0.000055 सेकंड। इस समय तक प्रकाश द्वारा यात्रा की गई 17.28 किलोमीटर की कुल दूरी को विभाजित करते हुए, फ़िज़ौ ने अपनी गति के लिए 312,873 किलोमीटर प्रति सेकंड का मान प्राप्त किया।

फौकॉल्ट प्रयोग

1850 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जीन फौकॉल्ट ने गियर व्हील को घूर्णन दर्पण के साथ बदलकर फ़िज़ौ की तकनीक में सुधार किया। स्रोत से प्रकाश प्रेक्षक तक तभी पहुँचा जब दर्पण बना पूरा मोड़प्रकाश पुंज के प्रस्थान और वापसी के बीच के समय अंतराल में 360°। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, फौकॉल्ट ने प्रकाश की गति के लिए 297,878 किलोमीटर प्रति सेकंड का मान प्राप्त किया।

प्रकाश की गति के मापन में अंतिम राग।

लेज़रों के आविष्कार ने भौतिकविदों को प्रकाश की गति को पहले से कहीं अधिक सटीकता के साथ मापने में सक्षम बनाया। 1972 में के वैज्ञानिक राष्ट्रीय संस्थानमानकों और प्रौद्योगिकी ने लेजर बीम की तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति को ध्यान से मापा है और प्रकाश की गति, इन दो चर के उत्पाद को 299792458 मीटर प्रति सेकंड (186282 मील प्रति सेकंड) पर निर्धारित किया है। इस नए माप के परिणामों में से एक वजन और माप के सामान्य सम्मेलन का संदर्भ मीटर (3.3 फीट) के रूप में अपनाने का निर्णय था जो प्रकाश एक सेकंड के 1/299792458 में यात्रा करता है। इस प्रकार / प्रकाश की गति, भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण मौलिक स्थिरांक, अब बहुत उच्च निश्चितता के साथ गणना की जाती है, और संदर्भ मीटर को पहले से कहीं अधिक सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।

कलात्मक प्रतिनिधित्व अंतरिक्ष यान"प्रकाश की गति" पर कूदना। श्रेय: NASA/ग्लेन रिसर्च सेंटर.

प्राचीन काल से, दार्शनिकों और वैज्ञानिकों ने प्रकाश को समझने की कोशिश की है। इसके मूल गुणों को निर्धारित करने की कोशिश करने के अलावा (अर्थात इसमें क्या होता है - एक कण या एक लहर, आदि), उन्होंने यह भी मापने की कोशिश की कि यह कितनी तेजी से चलता है। 17वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से, वैज्ञानिक बस यही कर रहे हैं, और बढ़ती सटीकता के साथ।

ऐसा करने से, उन्होंने प्रकाश के यांत्रिकी और भौतिकी, खगोल विज्ञान और ब्रह्मांड विज्ञान में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका की बेहतर समझ प्राप्त की। सीधे शब्दों में कहें, प्रकाश अविश्वसनीय गति से यात्रा करता है, और यह ब्रह्मांड में सबसे तेज गति से चलने वाली वस्तु है। इसकी गति एक स्थिर और अभेद्य अवरोध है और इसका उपयोग दूरी के माप के रूप में किया जाता है। लेकिन वह कितनी तेजी से आगे बढ़ रहा है?

प्रकाश की गति (ओं):

प्रकाश 1,079,252,848.8 किमी/घंटा (1.07 बिलियन) की निरंतर गति से यात्रा करता है। जो प्राप्त होता है वह 299,792,458 m/s होता है। आइए सब कुछ उसकी जगह पर रखें। यदि आप प्रकाश की गति से आगे बढ़ सकते हैं, तो आप प्रति सेकंड लगभग साढ़े सात बार दुनिया का चक्कर लगा सकते हैं। इस बीच, 800 किमी/घंटा की औसत गति से उड़ान भरने वाले व्यक्ति को ग्रह की परिक्रमा करने में 50 घंटे से अधिक समय लगेगा।

पृथ्वी और सूर्य के बीच प्रकाश की यात्रा की दूरी को दर्शाने वाला एक उदाहरण। क्रेडिट: लुकासवीबी/पब्लिक डोमेन।

इसे खगोलीय दृष्टिकोण से देखें, औसत दूरी 384,398.25 किमी। इसलिए, प्रकाश इस दूरी को लगभग एक सेकंड में तय करता है। इस बीच, औसत 149,597,886 किमी है, जिसका अर्थ है कि प्रकाश को यह यात्रा करने में केवल 8 मिनट लगते हैं।

कोई आश्चर्य नहीं, फिर, प्रकाश की गति खगोलीय दूरियों को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली माप क्यों है। जब हम कहते हैं कि एक तारा जैसे 4.25 प्रकाश वर्ष दूर है, तो हमारा मतलब है कि इसे पहुंचने में लगभग 4 साल और 3 महीने लगेंगे, 1.07 अरब किमी/घंटा की निरंतर गति से यात्रा करना। लेकिन हम प्रकाश की गति के लिए इस विशिष्ट मूल्य पर कैसे पहुंचे?

अध्ययन का इतिहास:

17वीं शताब्दी तक, वैज्ञानिकों को यकीन था कि प्रकाश एक सीमित गति से या तुरंत चलता है। प्राचीन यूनानियों के समय से लेकर मध्यकालीन इस्लामी धर्मशास्त्रियों और आधुनिक समय के विद्वानों तक इस पर बहस होती रही है। लेकिन जब तक डेनिश खगोलशास्त्री ओले रोमर (1644-1710) का काम सामने नहीं आया, जिसमें पहले मात्रात्मक माप किए गए थे।

1676 में, रोमर ने देखा कि बृहस्पति के अंतरतम चंद्रमा Io की अवधि कम लग रही थी जब पृथ्वी बृहस्पति के पास आ रही थी, जब वह घट रही थी। इससे उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश एक सीमित गति से यात्रा करता है और अनुमान है कि पृथ्वी की कक्षा के व्यास को पार करने में लगभग 22 मिनट लगेंगे।

28 दिसंबर, 1934 को कार्नेगी इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में जोशिया विलार्ड गिब्स के 11 वें व्याख्यान में प्रोफेसर अल्बर्ट आइंस्टीन, जहां उन्होंने अपने सिद्धांत की व्याख्या की कि पदार्थ और ऊर्जा समान हैं अलग - अलग रूप. क्रेडिट: एपी फोटो

क्रिश्चियन ह्यूजेंस ने इस अनुमान का इस्तेमाल किया और इसे 220,000 किमी/सेकेंड के अनुमान पर पहुंचने के लिए पृथ्वी की कक्षा के व्यास के अनुमान के साथ जोड़ा। आइजैक न्यूटन ने 1706 के अपने मौलिक कार्य ऑप्टिक्स में रोमर की गणनाओं के बारे में भी बताया। पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी को ठीक करते हुए, उन्होंने गणना की कि प्रकाश को एक से दूसरे तक जाने में सात या आठ मिनट लगेंगे। दोनों ही मामलों में, अपेक्षाकृत छोटी त्रुटि थी।

बाद में फ्रांसीसी भौतिकविदों हिप्पोलीटे फ़िज़ौ (1819-1896) और लियोन फौकॉल्ट (1819-1868) द्वारा मापन ने इन आंकड़ों को परिष्कृत किया, जिसके परिणामस्वरूप 315,000 किमी / सेकंड का मूल्य प्राप्त हुआ। और उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, वैज्ञानिक प्रकाश और विद्युत चुंबकत्व के बीच संबंध के बारे में जागरूक हो गए।

यह भौतिकविदों द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक और इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज को मापकर हासिल किया गया है। उन्होंने तब पाया कि संख्यात्मक मान प्रकाश की गति के बहुत करीब था (जैसा कि फ़िज़ौ द्वारा मापा गया था)। अपने स्वयं के काम के आधार पर, जिसमें दिखाया गया था कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें खाली जगह में फैलती हैं, जर्मन भौतिक विज्ञानी विल्हेम एडुआर्ड वेबर ने सुझाव दिया कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग थी।

अगली बड़ी सफलता 20वीं सदी की शुरुआत में आई। "ऑन द इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ मूविंग बॉडीज" शीर्षक वाले अपने पेपर में, अल्बर्ट आइंस्टीन कहते हैं कि एक निर्वात में प्रकाश की गति, जैसा कि एक पर्यवेक्षक द्वारा एक स्थिर गति के साथ मापा जाता है, सभी जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में समान है और गति पर निर्भर नहीं करता है स्रोत या पर्यवेक्षक का।

एक गिलास पानी के माध्यम से चमकता एक लेजर बीम दिखाता है कि हवा से गिलास में पानी और वापस हवा में यात्रा करते समय इसमें कितने परिवर्तन होते हैं। क्रेडिट: बॉब किंग

इस कथन और गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत को आधार मानकर आइंस्टीन ने सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की व्युत्पत्ति की, जिसमें निर्वात में प्रकाश की गति (c) एक मौलिक स्थिरांक है। इससे पहले, वैज्ञानिकों के बीच सम्मेलन यह था कि ब्रह्मांड "प्रकाश-असर वाले ईथर" से भरा था, जो इसके वितरण के लिए जिम्मेदार है - यानी। गतिमान माध्यम से गुजरने वाला प्रकाश माध्यम की पूंछ पर जाएगा।

बदले में इसका मतलब है कि प्रकाश की मापी गई गति माध्यम के माध्यम से उसकी गति और उस माध्यम की गति का साधारण योग होगा। हालांकि, आइंस्टीन के सिद्धांत ने एक निश्चित ईथर की अवधारणा को बेकार बना दिया और अंतरिक्ष और समय के विचार को बदल दिया।

इसने (सिद्धांत) न केवल इस विचार को आगे बढ़ाया कि प्रकाश की गति सभी जड़त्वीय फ्रेमों में समान है, बल्कि यह भी सुझाव दिया है कि जब चीजें प्रकाश की गति के करीब चलती हैं तो बड़े बदलाव होते हैं। इनमें एक गतिमान पिंड का स्पेस-टाइम फ्रेम धीमा दिखाई देता है, और गति की दिशा जब माप पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से होता है (यानी, सापेक्षतावादी समय फैलाव, जहां समय धीमा हो जाता है क्योंकि यह प्रकाश की गति के करीब पहुंचता है) .

उनके अवलोकन यांत्रिकी के नियमों के साथ बिजली और चुंबकत्व के मैक्सवेल के समीकरणों के अनुरूप हैं, अन्य वैज्ञानिकों के असंबंधित तर्कों से दूर गणितीय गणनाओं को सरल बनाते हैं, और प्रकाश की गति के प्रत्यक्ष अवलोकन के अनुरूप हैं।

पदार्थ और ऊर्जा कितने समान हैं?

20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, लेजर इंटरफेरोमीटर और गुंजयमान गुहाओं की विधि का उपयोग करते हुए तेजी से सटीक माप ने प्रकाश की गति के अनुमानों को और परिष्कृत किया। 1972 तक, बोल्डर, कोलोराडो में यूएस नेशनल ब्यूरो ऑफ स्टैंडर्ड्स की एक टीम 299,792,458 m/s के वर्तमान में स्वीकृत मूल्य पर पहुंचने के लिए लेजर इंटरफेरोमेट्री का उपयोग कर रही थी।

आधुनिक खगोल भौतिकी में भूमिका:

आइंस्टीन का सिद्धांत कि निर्वात में प्रकाश की गति स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करती है और पर्यवेक्षक के संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम को कई प्रयोगों द्वारा लगातार पुष्टि की गई है। यह उस गति की ऊपरी सीमा भी निर्धारित करता है जिस पर सभी द्रव्यमान रहित कण और तरंगें (प्रकाश सहित) निर्वात में यात्रा कर सकती हैं।

इसका एक परिणाम यह है कि ब्रह्मांड विज्ञान अब अंतरिक्ष और समय को एक ही संरचना के रूप में मानता है जिसे स्पेसटाइम कहा जाता है, जिसमें प्रकाश की गति का उपयोग दोनों (यानी प्रकाश वर्ष, प्रकाश मिनट और प्रकाश सेकंड) के अर्थ को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। ब्रह्मांड के विस्तार के त्वरण को निर्धारित करने में प्रकाश की गति को मापना भी एक महत्वपूर्ण कारक बन सकता है।

1920 के दशक की शुरुआत में, लेमैत्रे और हबल की टिप्पणियों के साथ, वैज्ञानिकों और खगोलविदों को पता चला कि ब्रह्मांड अपने मूल स्थान से विस्तार कर रहा है। हबल ने यह भी देखा कि आकाशगंगा जितनी दूर होती है, उतनी ही तेजी से चलती है। जिसे अब हबल नियतांक कहते हैं, वह गति है जिस गति से ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, यह 68 किमी/सेकंड प्रति मेगापार्सेक के बराबर है।

ब्रह्मांड का विस्तार कितनी तेजी से हो रहा है?

एक सिद्धांत के रूप में प्रस्तुत इस घटना का अर्थ है कि कुछ आकाशगंगाएं वास्तव में प्रकाश की गति से तेज गति से आगे बढ़ सकती हैं, जो हमारे ब्रह्मांड में जो कुछ भी हम देखते हैं उस पर एक सीमा लगा सकते हैं। अनिवार्य रूप से, प्रकाश की गति से तेज़ी से आगे बढ़ने वाली आकाशगंगाएं "ब्रह्मांड संबंधी घटना क्षितिज" को पार कर जाएंगी जहां वे अब हमें दिखाई नहीं दे रही हैं।

इसके अलावा, 1990 के दशक तक, दूर की आकाशगंगाओं के रेडशिफ्ट माप से पता चला कि पिछले कुछ अरब वर्षों में ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा था। इसने "डार्क एनर्जी" सिद्धांत को जन्म दिया, जहां एक अदृश्य बल अंतरिक्ष के विस्तार को स्वयं चलाता है, न कि इसके माध्यम से चलने वाली वस्तुओं (प्रकाश की गति या सापेक्षता के उल्लंघन पर कोई सीमा लगाए बिना)।

विशेष और सामान्य सापेक्षता के साथ समकालीन अर्थनिर्वात में प्रकाश की गति ब्रह्मांड विज्ञान, क्वांटम यांत्रिकी और कण भौतिकी के मानक मॉडल से बनी थी। यह स्थिर रहता है जब यह ऊपरी सीमा पर आता है जिस पर द्रव्यमान रहित कण गति कर सकते हैं और द्रव्यमान वाले कणों के लिए एक अप्राप्य अवरोध बना रहता है।

शायद किसी दिन हम प्रकाश की गति को पार करने का कोई रास्ता खोज लेंगे। हालांकि हमारे पास इस बारे में कोई व्यावहारिक विचार नहीं है कि यह कैसे हो सकता है, ऐसा लगता है कि प्रौद्योगिकी पर स्मार्ट पैसा हमें स्पेसटाइम के नियमों को बायपास करने की अनुमति देगा, या तो ताना बुलबुले (उर्फ अल्क्यूबियर की ताना ड्राइव) या इसके माध्यम से सुरंग बनाकर (उर्फ। वर्महोल)।

वर्महोल क्या हैं?

उस समय तक, हमें बस ब्रह्मांड के साथ संतुष्ट रहना होगा जैसा कि हम इसे देखते हैं, और उस हिस्से की खोज करने के लिए चिपके रहते हैं जिसे पारंपरिक तरीकों से पहुंचा जा सकता है।

आपके द्वारा पढ़े गए लेख का शीर्षक "प्रकाश की गति क्या है?".

निर्वात में प्रकाश की चाल 299,792,458 m/s होती है। यह उच्चतम गति है जिस तक पहुँचा जा सकता है। उन समस्याओं को हल करते समय जिन्हें विशेष सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, यह मान 300,000,000 m/s के बराबर लिया जाता है। यह माना जाता है कि सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण निर्वात में प्रकाश की गति से फैलते हैं: रेडियो तरंगें, अवरक्त विकिरण, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे, गामा विकिरण। इसे एक पत्र के साथ नामित करें साथ .

प्रकाश की गति कैसे निर्धारित की जाती है?

गैलिलियो गैलिली

प्रकाश की गति को मापने वाले पहले लोगों में से एक इतालवी वैज्ञानिक गैलीलियो गैलीली थे। प्रयोग के दौरान वे और उनके सहायक अलग-अलग पहाड़ियों पर थे। गैलीलियो ने अपनी लालटेन पर स्पंज खोला। उसी समय जब सहायक ने यह प्रकाश देखा तो उसे अपनी लालटेन से भी ऐसा ही करना पड़ा। प्रकाश को गैलीलियो से सहायक तक जाने और वापस आने में इतना समय लगा कि गैलीलियो ने महसूस किया कि प्रकाश की गति बहुत अधिक है, और इसे इतनी कम दूरी पर मापना असंभव है, क्योंकि प्रकाश लगभग फैलता है हाथों हाथ। और उनके द्वारा रिकॉर्ड किया गया समय ही किसी व्यक्ति की प्रतिक्रिया की गति को दर्शाता है।

प्रकाश की गति सबसे पहले 1676 में डेनिश खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर द्वारा खगोलीय दूरियों का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। एक दूरबीन के साथ बृहस्पति के चंद्रमा आयो के ग्रहण का अवलोकन करते हुए, उन्होंने पाया कि जैसे ही पृथ्वी बृहस्पति से दूर जाती है, प्रत्येक बाद का ग्रहण गणना की तुलना में बाद में आता है। अधिकतम विलंब, जब पृथ्वी सूर्य के दूसरी ओर से गुजरती है और बृहस्पति से पृथ्वी की कक्षा के व्यास के बराबर दूरी पर दूर जाती है, 22 घंटे है। हालाँकि उस समय पृथ्वी का सटीक व्यास ज्ञात नहीं था, वैज्ञानिक ने इसके अनुमानित मूल्य को 22 घंटे से विभाजित किया और लगभग 220,000 किमी / सेकंड का मान निकाला।

ओलाफ रोमेरी

Fizeau का अनुभव

सी = 4LNv

आर्मंड हिप्पोलीते लुई फ़िज़ौ

डोमिनिक फ्रेंकोइस जीन अरागो

अमेरिकी भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट अब्राहम माइकलसन के अध्ययन, जिन्होंने एक घूर्णन अष्टफलकीय दर्पण के साथ एक स्थापना का उपयोग किया, ने प्रकाश की गति को अधिक सटीक रूप से निर्धारित करना संभव बना दिया। 1926 में, वैज्ञानिक ने उस समय को मापा, जिसके दौरान प्रकाश ने दो पहाड़ों की चोटियों के बीच की दूरी को 35.4 किमी के बराबर तय किया, और प्राप्त किया साथ = (299 796 000±4 000) मी/से.