प्रकाश की गति कितनी है और यह किसके बराबर होती है? प्रकाश की गति कितनी है

इस तथ्य के बावजूद कि सामान्य जीवन में हमें प्रकाश की गति की गणना नहीं करनी पड़ती है, कई लोगों की बचपन से ही इस मात्रा में रुचि रही है।


आंधी के दौरान बिजली चमकते हुए देखकर, शायद हर बच्चा यह समझने की कोशिश कर रहा था कि इसकी चमक और गड़गड़ाहट के बीच देरी का कारण क्या है। जाहिर है, प्रकाश और ध्वनि की गति अलग-अलग होती है। ऐसा क्यों हो रहा है? प्रकाश की गति क्या है और इसे कैसे मापा जा सकता है?

विज्ञान में, प्रकाश की गति वह गति है जिस पर किरणें हवा या निर्वात में चलती हैं। प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसे मानव आँख महसूस करती है। वह किसी भी वातावरण में चलने में सक्षम है, जिसका सीधा असर उसकी गति पर पड़ता है।

इस मात्रा को मापने का प्रयास प्राचीन काल से ही किया जाता रहा है। प्राचीन काल के वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि प्रकाश की गति अनंत है। 16वीं-17वीं शताब्दी के भौतिकविदों द्वारा भी यही राय व्यक्त की गई थी, हालांकि तब भी रॉबर्ट हुक और गैलीलियो गैलीली जैसे कुछ शोधकर्ताओं ने परिमितता मान ली थी।

प्रकाश की गति के अध्ययन में एक बड़ी सफलता डेनिश खगोलशास्त्री ओलाफ रोमर की बदौलत मिली, जो शुरुआती गणनाओं की तुलना में बृहस्पति के चंद्रमा आयो के ग्रहण में देरी की ओर ध्यान आकर्षित करने वाले पहले व्यक्ति थे।

तब वैज्ञानिक ने अनुमानित गति मान 220 हजार मीटर प्रति सेकंड निर्धारित किया। ब्रिटिश खगोलशास्त्री जेम्स ब्रैडली इस मान की अधिक सटीक गणना करने में सक्षम थे, हालाँकि उनकी गणना में थोड़ी गलती हुई थी।


इसके बाद विभिन्न देशों के वैज्ञानिकों द्वारा प्रकाश की वास्तविक गति की गणना करने का प्रयास किया गया। हालाँकि, 1970 के दशक की शुरुआत में, लेजर और मैसर्स के आगमन के साथ, जिनकी विकिरण आवृत्ति स्थिर थी, शोधकर्ता सटीक गणना करने में सक्षम थे, और 1983 में सापेक्ष त्रुटि के लिए सहसंबंध के साथ आधुनिक मूल्य को इस रूप में लिया गया था एक आधार.

सरल शब्दों में, प्रकाश की गति वह समय है जो सूर्य की किरण को एक निश्चित दूरी तय करने में लगता है। समय की इकाई के रूप में सेकंड और दूरी की इकाई के रूप में मीटर का उपयोग करने की प्रथा है। भौतिकी के दृष्टिकोण से, प्रकाश एक अनोखी घटना है जिसकी एक विशिष्ट वातावरण में निरंतर गति होती है।

मान लीजिए कि एक व्यक्ति 25 किमी/घंटा की गति से दौड़ रहा है और 26 किमी/घंटा की गति से चल रही कार को पकड़ने की कोशिश कर रहा है। यह पता चला कि कार धावक की तुलना में 1 किमी/घंटा तेज चलती है। प्रकाश के साथ सब कुछ अलग है। कार और व्यक्ति की गति की परवाह किए बिना, किरण हमेशा उनके सापेक्ष एक स्थिर गति से चलेगी।

प्रकाश की गति काफी हद तक उस पदार्थ पर निर्भर करती है जिसमें किरणें फैलती हैं। निर्वात में इसका एक स्थिर मूल्य होता है, लेकिन पारदर्शी वातावरण में इसके अलग-अलग संकेतक हो सकते हैं।

हवा या पानी में इसका मान हमेशा निर्वात की तुलना में कम होता है। उदाहरण के लिए, नदियों और महासागरों में प्रकाश की गति अंतरिक्ष में गति की लगभग ¾ है, और 1 वायुमंडल के दबाव पर हवा में यह निर्वात की तुलना में 2% कम है।


इस घटना को पारदर्शी अंतरिक्ष में किरणों के अवशोषण और आवेशित कणों द्वारा उनके पुनः उत्सर्जन द्वारा समझाया गया है। प्रभाव को अपवर्तन कहा जाता है और दूरबीन, दूरबीन और अन्य ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

यदि हम विशिष्ट पदार्थों पर विचार करें, तो आसुत जल में प्रकाश की गति 226 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड है, ऑप्टिकल ग्लास में - लगभग 196 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड।

निर्वात में प्रति सेकंड प्रकाश की गति का स्थिर मान 299,792,458 मीटर यानी 299 हजार किलोमीटर से थोड़ा अधिक होता है। आधुनिक दृष्टि से यह परम है। दूसरे शब्दों में, कोई भी कण, कोई भी खगोलीय पिंड उस गति तक पहुँचने में सक्षम नहीं है जिस गति से बाहरी अंतरिक्ष में प्रकाश विकसित होता है।

यदि हम यह मान भी लें कि सुपरमैन प्रकट होगा और तीव्र गति से उड़ेगा, तब भी किरण उससे अधिक गति से दूर भागेगी।

यद्यपि प्रकाश की गति निर्वात अंतरिक्ष में प्राप्त होने वाली अधिकतम गति है, लेकिन ऐसा माना जाता है कि ऐसी वस्तुएं भी हैं जो तेजी से चलती हैं।

उदाहरण के लिए, सूर्य की किरणें, छाया, या तरंगों में दोलन के चरण इसके लिए सक्षम हैं, लेकिन एक चेतावनी के साथ - भले ही वे सुपरस्पीड विकसित करते हैं, ऊर्जा और जानकारी एक ऐसी दिशा में प्रसारित की जाएगी जो उनके आंदोलन की दिशा से मेल नहीं खाती है।


जहाँ तक पारदर्शी माध्यम की बात है, पृथ्वी पर ऐसी वस्तुएँ हैं जो प्रकाश से भी तेज़ गति से चलने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, यदि कांच से गुजरने वाली किरण अपनी गति धीमी कर देती है, तो इलेक्ट्रॉनों की गति की गति सीमित नहीं होती है, इसलिए कांच की सतहों से गुजरते समय वे प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकते हैं।

इस घटना को वाविलोव-चेरेनकोव प्रभाव कहा जाता है और यह अक्सर परमाणु रिएक्टरों या महासागरों की गहराई में देखा जाता है।

हालाँकि रोजमर्रा की जिंदगी में किसी के लिए सीधे तौर पर गणना करना दुर्लभ है कि प्रकाश की गति क्या है, इस मुद्दे में रुचि बचपन में ही प्रकट हो जाती है। आश्चर्य की बात है कि हम सभी प्रतिदिन विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति स्थिरांक के संकेत का सामना करते हैं। प्रकाश की गति एक मूलभूत मात्रा है जिसके कारण संपूर्ण ब्रह्मांड ठीक उसी तरह मौजूद है जैसा हम जानते हैं।

निश्चित रूप से, बचपन में बिजली की चमक और उसके बाद गड़गड़ाहट को देखकर हर किसी ने यह समझने की कोशिश की कि पहली और दूसरी घटना के बीच देरी का कारण क्या था। सरल मानसिक तर्क से तुरंत एक तार्किक निष्कर्ष निकला: प्रकाश और ध्वनि की गति अलग-अलग है। यह दो महत्वपूर्ण भौतिक राशियों का पहला परिचय है। इसके बाद, किसी को आवश्यक ज्ञान प्राप्त हुआ और वह आसानी से समझा सकता था कि क्या हो रहा था। गड़गड़ाहट के अजीब व्यवहार का क्या कारण है? इसका उत्तर यह है कि प्रकाश की गति, जो लगभग 300 हजार किमी/सेकेंड है, हवा में प्रसार की गति (330 मीटर/सेकेंड) से लगभग दस लाख गुना अधिक है। इसलिए व्यक्ति पहले बिजली से देखता है और कुछ देर बाद ही गड़गड़ाहट की गड़गड़ाहट सुनता है। उदाहरण के लिए, यदि उपकेंद्र से प्रेक्षक तक की दूरी 1 किमी है, तो प्रकाश इस दूरी को 3 माइक्रोसेकंड में तय कर लेगा, लेकिन ध्वनि को 3 सेकंड जितना समय लगेगा। प्रकाश की गति और चमक और गड़गड़ाहट के बीच देरी के समय को जानकर, आप दूरी की गणना कर सकते हैं।

इसे मापने का प्रयास काफी समय से किया जा रहा है। अब किए जा रहे प्रयोगों के बारे में पढ़ना काफी मज़ेदार है, हालाँकि, उन दूर के समय में, सटीक उपकरणों के आगमन से पहले, सब कुछ गंभीर से अधिक था। प्रकाश की गति क्या है यह पता लगाने की कोशिश करते समय एक दिलचस्प प्रयोग किया गया। तेज़ गति से चलने वाली ट्रेन की कार के एक छोर पर एक सटीक क्रोनोमीटर वाला एक व्यक्ति था, और विपरीत दिशा में उसकी टीम के सहायक ने लैंप शटर खोला। विचार के अनुसार, क्रोनोमीटर को प्रकाश के फोटॉन के प्रसार की गति को निर्धारित करना संभव बनाना था। इसके अलावा, लैंप और क्रोनोमीटर की स्थिति को बदलकर (ट्रेन की गति की दिशा को बनाए रखते हुए), यह पता लगाना संभव होगा कि क्या प्रकाश की गति स्थिर है, या क्या इसे बढ़ाया/घटाया जा सकता है (इसके आधार पर) किरण की दिशा, सैद्धांतिक रूप से, ट्रेन की गति प्रयोग में मापी गई गति को प्रभावित कर सकती है)। बेशक, प्रयोग विफल रहा, क्योंकि प्रकाश की गति और क्रोनोमीटर द्वारा पंजीकरण अतुलनीय है।

पहली बार, सबसे सटीक माप 1676 में ओलाफ रोमर की टिप्पणियों के कारण किया गया था, जिसमें पाया गया कि आईओ की वास्तविक उपस्थिति और गणना किए गए डेटा में 22 मिनट का अंतर था। जैसे-जैसे ग्रह करीब आते गए, देरी कम होती गई। दूरी जानने से प्रकाश की गति की गणना करना संभव हो गया। यह लगभग 215 हजार किमी/सेकेंड था। फिर, 1926 में, डी. ब्रैडली ने तारों की स्पष्ट स्थिति में परिवर्तन (विपथन) का अध्ययन करते हुए एक पैटर्न की ओर ध्यान आकर्षित किया। वर्ष के समय के आधार पर तारे का स्थान बदलता रहा। परिणामस्वरूप, सूर्य के सापेक्ष ग्रह की स्थिति पर प्रभाव पड़ा। एक उपमा दी जा सकती है - वर्षा की बूँदें। हवा के बिना, वे लंबवत नीचे की ओर उड़ते हैं, लेकिन जैसे ही वे दौड़ते हैं, उनका स्पष्ट प्रक्षेप पथ बदल जाता है। सूर्य के चारों ओर ग्रह के घूमने की गति को जानकर, प्रकाश की गति की गणना करना संभव हो गया। इसकी मात्रा 301 हजार किमी/सेकेंड थी।

1849 में, ए फ़िज़ो ने निम्नलिखित प्रयोग किया: एक प्रकाश स्रोत और एक दर्पण के बीच, 8 किमी दूर, एक घूर्णनशील वस्तु थी। इसके घूमने की गति तब तक बढ़ गई जब तक कि अगले अंतराल में परावर्तित प्रकाश का प्रवाह एक स्थिरांक में बदल नहीं गया (बिना झिलमिलाहट)। गणना ने 315 हजार किमी/सेकेंड दिया। तीन साल बाद, एल. फौकॉल्ट ने एक घूमने वाले दर्पण का उपयोग किया और 298 हजार किमी/सेकेंड प्राप्त किया।

हवा में अपवर्तन आदि को ध्यान में रखते हुए बाद के प्रयोग अधिक से अधिक सटीक हो गए। वर्तमान में, सीज़ियम घड़ी और लेजर बीम का उपयोग करके प्राप्त डेटा को प्रासंगिक माना जाता है। उनके अनुसार, यह 299 हजार किमी/सेकेंड के बराबर है।

कैसे मापें, साथ ही प्रकाश की गति क्या है, इस विषय में प्राचीन काल से ही वैज्ञानिकों की रुचि रही है। यह एक बहुत ही दिलचस्प विषय है, जो प्राचीन काल से ही वैज्ञानिक बहस का विषय रहा है। ऐसा माना जाता है कि ऐसी गति सीमित, अप्राप्य और स्थिर होती है। यह अनंत की तरह अप्राप्य और स्थिर है। साथ ही, यह परिमित है। यह एक दिलचस्प भौतिक और गणितीय पहेली बन गई है। इस समस्या के समाधान के लिए एक विकल्प है। आख़िरकार, प्रकाश की गति अभी भी मापी गई थी।

प्राचीन काल में विचारक ऐसा मानते थे प्रकाश की गति- यह एक अनंत मात्रा है. इस सूचक का पहला अनुमान 1676 में दिया गया था। ओलाफ रोमर. उनकी गणना के अनुसार, प्रकाश की गति लगभग 220 हजार किमी/सेकेंड थी। यह पूरी तरह से सटीक मान नहीं था, लेकिन सत्य के करीब था।

परिमिति और प्रकाश की गति के अनुमान की पुष्टि आधी सदी बाद की गई।

भविष्य में, वैज्ञानिक फ़िज़ोप्रकाश की गति को उस समय से निर्धारित करना संभव था जब किरण को एक सटीक दूरी तय करने में समय लगा।

उन्होंने एक प्रयोग किया (आंकड़ा देखें), जिसके दौरान प्रकाश की एक किरण स्रोत एस से निकली, दर्पण 3 से परावर्तित हुई, दांतेदार डिस्क 2 से बाधित हुई और आधार (8 किमी) से गुजरी। फिर यह दर्पण 1 द्वारा परावर्तित हुआ और डिस्क पर वापस आ गया। प्रकाश दांतों के बीच की जगह में गिर गया और इसे ऐपिस 4 के माध्यम से देखा जा सकता था। आधार के माध्यम से किरण को यात्रा करने में लगने वाला समय डिस्क के घूमने की गति के आधार पर निर्धारित किया गया था। फ़िज़ौ द्वारा प्राप्त मान था: c = 313300 किमी/सेकेंड।

किसी विशेष माध्यम में किरण प्रसार की गति निर्वात में इस गति से कम होती है। इसके अलावा, विभिन्न पदार्थों के लिए यह सूचक अलग-अलग मान लेता है। कुछ वर्षों के बाद फूकोडिस्क को तेजी से घूमने वाले दर्पण से बदल दिया। इन वैज्ञानिकों के अनुयायियों ने बार-बार उनके तरीकों और अनुसंधान डिजाइनों का उपयोग किया।

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निर्वात में प्रकाश की गति कितनी होती है?

प्रकाश की गति का सबसे सटीक माप 1,079,252,848.8 किलोमीटर प्रति घंटा या दर्शाता है 299,792,458 मी/से. यह आंकड़ा केवल निर्वात में निर्मित स्थितियों के लिए मान्य है।

लेकिन समस्याओं को हल करने के लिए आमतौर पर संकेतक का उपयोग किया जाता है 300,000,000 मी/से. निर्वात में, प्लैंक इकाइयों में प्रकाश की गति 1 होती है। इस प्रकार, प्रकाश ऊर्जा प्लैंक समय की 1 इकाई में लंबाई की 1 प्लैंक इकाई की यात्रा करती है। यदि प्राकृतिक परिस्थितियों में वैक्यूम बनाया जाता है, तो एक्स-रे, दृश्य स्पेक्ट्रम में प्रकाश तरंगें और गुरुत्वाकर्षण तरंगें इतनी गति से यात्रा कर सकती हैं।

वैज्ञानिकों के बीच यह स्पष्ट राय है कि द्रव्यमान वाले कण प्रकाश की गति के जितना करीब हो सके उतनी गति ले सकते हैं। लेकिन वे संकेतक हासिल करने और उससे आगे निकलने में सक्षम नहीं हैं। प्रकाश की गति के करीब उच्चतम गति, ब्रह्मांडीय किरणों के अध्ययन के दौरान और त्वरक में कुछ कणों के त्वरण के दौरान दर्ज की गई थी।

किसी भी माध्यम में प्रकाश की गति उस माध्यम के अपवर्तनांक पर निर्भर करती है।

यह सूचक विभिन्न आवृत्तियों के लिए भिन्न हो सकता है। अन्य भौतिक मापदंडों की गणना के लिए मात्रा का सटीक माप महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल रेंजिंग, रडार, लाइट रेंजिंग और अन्य क्षेत्रों में प्रकाश या रेडियो संकेतों के पारित होने के दौरान दूरी निर्धारित करना।

आधुनिक वैज्ञानिक प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग करते हैं। कुछ विशेषज्ञ खगोलीय तरीकों के साथ-साथ प्रायोगिक प्रौद्योगिकी का उपयोग करके माप विधियों का भी उपयोग करते हैं। उन्नत फ़िज़ौ पद्धति का प्रयोग अक्सर किया जाता है। इस मामले में, गियर व्हील को एक लाइट मॉड्यूलेटर से बदल दिया जाता है, जो प्रकाश किरण को कमजोर या बाधित करता है। यहां रिसीवर एक फोटोइलेक्ट्रिक मल्टीप्लायर या फोटोकेल है। प्रकाश स्रोत एक लेज़र हो सकता है, जो माप त्रुटि को कम करने में मदद करता है। प्रकाश की गति का निर्धारणआधार के पारित होने के समय के अनुसार, इसे प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करके किया जा सकता है, जिससे सटीक परिणाम भी प्राप्त हो सकते हैं।

प्रकाश की गति की गणना के लिए किस सूत्र का उपयोग किया जाता है?

1. निर्वात में प्रकाश प्रसार की गति एक निरपेक्ष मान है। भौतिक विज्ञानी इसे "सी" अक्षर से दर्शाते हैं। यह एक मौलिक और स्थिर मूल्य है जो रिपोर्टिंग प्रणाली की पसंद पर निर्भर नहीं करता है और समग्र रूप से समय और स्थान की विशेषता बताता है। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह गति कण गति की अधिकतम गति है।

   प्रकाश की गति सूत्रनिर्वात में:

   एस = 3 * 10^8 = 299792458 मी/से

   यहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति का सूचक है।

2. वैज्ञानिकों ने यह सिद्ध कर दिया है हवा में प्रकाश की गतियह लगभग निर्वात में प्रकाश की गति से मेल खाता है। इसकी गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

हमारे स्कूल के दिनों से, हम जानते हैं कि आइंस्टीन के नियमों के अनुसार, प्रकाश की गति ब्रह्मांड में एक दुर्गम अधिकतम है। प्रकाश सूर्य से पृथ्वी तक की दूरी 8 मिनट में तय करता है, जो लगभग 150,000,000 किमी है। नेप्च्यून तक पहुंचने में केवल 6 घंटे लगते हैं, लेकिन अंतरिक्ष यान को इतनी दूरी तय करने में दशकों लग जाते हैं। लेकिन हर कोई नहीं जानता कि जिस माध्यम से प्रकाश गुजरता है उसके आधार पर गति मान में काफी उतार-चढ़ाव हो सकता है।

प्रकाश की गति सूत्र

निर्वात में प्रकाश की गति (c ≈ 3*10 8 m/s) को जानकर, हम इसे अन्य मीडिया में उनके अपवर्तनांक n के आधार पर निर्धारित कर सकते हैं। प्रकाश की गति का सूत्र स्वयं भौतिकी के यांत्रिकी के नियमों से मिलता-जुलता है, या अधिक सटीक रूप से, समय और किसी वस्तु की गति का उपयोग करके दूरी का निर्धारण करता है।

उदाहरण के लिए, हम ग्लास लेते हैं जिसका अपवर्तनांक 1.5 है। प्रकाश की गति के सूत्र v = c \ n का उपयोग करके हम पाते हैं कि इस माध्यम में गति लगभग 200,000 किमी/सेकेंड है। यदि हम पानी जैसा कोई तरल पदार्थ लें तो उसमें फोटॉन (प्रकाश के कण) के प्रसार की गति 1.33 के अपवर्तनांक के साथ 226,000 किमी/सेकेंड के बराबर होती है।

हवा में प्रकाश की गति का सूत्र

वायु भी एक माध्यम है. नतीजतन, यह तथाकथित है यदि निर्वात में फोटॉनों को अपने रास्ते में बाधाओं का सामना नहीं करना पड़ता है, तो माध्यम में वे परमाणु कणों को उत्तेजित करने में कुछ समय बिताते हैं। वातावरण जितना सघन होगा, इस उत्तेजना के उत्पन्न होने में उतना ही अधिक समय लगेगा। वायु में अपवर्तनांक (n) 1.000292 है। और यह 299,792,458 मीटर/सेकेंड की सीमा से ज्यादा विचलित नहीं होता है।

अमेरिकी वैज्ञानिक प्रकाश की गति को लगभग शून्य तक धीमा करने में कामयाब रहे हैं। 1/299,792,458 सेकंड से अधिक। प्रकाश गति पर विजय नहीं पा सकता. बात यह है कि प्रकाश एक्स-रे, रेडियो तरंगों या ऊष्मा के समान विद्युत चुम्बकीय तरंग है। एकमात्र अंतर तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के बीच का अंतर है।

एक दिलचस्प तथ्य यह है कि फोटॉन का कोई द्रव्यमान नहीं है, और यह इस कण के लिए समय की अनुपस्थिति को इंगित करता है। सीधे शब्दों में कहें तो, एक फोटॉन जो कई मिलियन या यहां तक ​​कि अरबों साल पहले पैदा हुआ था, एक सेकंड भी समय नहीं बीता है।

कलाकार द्वारा "प्रकाश की गति" तक छलांग लगाते हुए एक अंतरिक्ष यान का चित्रण। श्रेय: नासा/ग्लेन रिसर्च सेंटर।

प्राचीन काल से ही दार्शनिकों और वैज्ञानिकों ने प्रकाश को समझने का प्रयास किया है। इसके मूल गुणों को निर्धारित करने की कोशिश करने के अलावा (यानी यह एक कण है या लहर, आदि), उन्होंने यह भी निर्धारित करने की कोशिश की कि यह कितनी तेजी से चलता है। 17वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से, वैज्ञानिक ऐसा ही कर रहे हैं, और बढ़ती सटीकता के साथ।

ऐसा करने पर, उन्हें प्रकाश की यांत्रिकी की बेहतर समझ प्राप्त हुई, और यह कैसे भौतिकी, खगोल विज्ञान और ब्रह्मांड विज्ञान में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सीधे शब्दों में कहें तो, प्रकाश अविश्वसनीय गति से यात्रा करता है और ब्रह्मांड में सबसे तेज़ गति से चलने वाली वस्तु है। इसकी गति एक स्थिर और अभेद्य बाधा है और इसका उपयोग दूरी मापने के लिए किया जाता है। लेकिन यह कितनी तेजी से चल रहा है?

प्रकाश की गति:

प्रकाश 1,079,252,848.8 किमी/घंटा (1.07 बिलियन) की निरंतर गति से चलता है। जो कि 299,792,458 मी/से. होता है। आइए सब कुछ उसके स्थान पर रखें। यदि आप प्रकाश की गति से यात्रा कर सकें, तो आप प्रति सेकंड लगभग साढ़े सात बार ग्लोब का चक्कर लगा सकते हैं। इस बीच, 800 किमी/घंटा की औसत गति से उड़ने वाले व्यक्ति को ग्रह का चक्कर लगाने में 50 घंटे से अधिक का समय लगेगा।

एक चित्रण जो दर्शाता है कि प्रकाश पृथ्वी और सूर्य के बीच कितनी दूरी तय करता है। श्रेय: लुकासवीबी/पब्लिक डोमेन।

आइए इसे खगोलीय दृष्टिकोण से देखें, औसत दूरी से 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।

यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि खगोलीय दूरियाँ निर्धारित करने के लिए प्रकाश की गति ही माप क्यों है। जब हम कहते हैं कि कोई तारा 4.25 प्रकाश वर्ष दूर है, तो हमारा मतलब है कि 1.07 अरब किमी/घंटा की निरंतर गति से यात्रा करने में वहां तक ​​पहुंचने में लगभग 4 साल और 3 महीने लगेंगे। लेकिन हम प्रकाश की गति के लिए इस विशिष्ट मूल्य पर कैसे पहुंचे?

अध्ययन का इतिहास:

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

1676 में, रोमर ने देखा कि जब पृथ्वी बृहस्पति के करीब आ रही थी, तब बृहस्पति के सबसे भीतरी चंद्रमा आयो की अवधि कम दिखाई देती थी, जब वह दूर जा रही थी। इससे उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश एक सीमित गति से यात्रा करता है और पृथ्वी की कक्षा के व्यास को पार करने में लगभग 22 मिनट लगने का अनुमान है।

28 दिसंबर, 1934 को कार्नेगी इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में 11वें जोशिया विलार्ड गिब्स व्याख्यान में प्रोफेसर अल्बर्ट आइंस्टीन, जहां उन्होंने अपने सिद्धांत की व्याख्या की कि पदार्थ और ऊर्जा विभिन्न रूपों में एक ही चीज हैं। साभार: एपी फोटो

क्रिस्टियान ह्यूजेंस ने इस अनुमान का उपयोग किया और इसे पृथ्वी की कक्षा के व्यास के अनुमान के साथ जोड़कर 220,000 किमी/सेकंड का अनुमान लगाया। आइजैक न्यूटन ने भी अपने 1706 के मौलिक कार्य ऑप्टिक्स में रोमर की गणनाओं पर रिपोर्ट दी थी। पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी को समायोजित करके, उन्होंने गणना की कि प्रकाश को एक से दूसरे तक जाने में सात या आठ मिनट लगेंगे। दोनों ही मामलों में अपेक्षाकृत छोटी त्रुटि हुई।

बाद में फ्रांसीसी भौतिकविदों हिप्पोलीटे फ़िज़ो (1819-1896) और लियोन फौकॉल्ट (1819-1868) द्वारा किए गए मापों ने इन आंकड़ों को परिष्कृत किया, जिससे 315,000 किमी/सेकंड का मान प्राप्त हुआ। और 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, वैज्ञानिकों को प्रकाश और विद्युत चुंबकत्व के बीच संबंध के बारे में पता चल गया।

यह भौतिकविदों द्वारा विद्युत चुम्बकीय और स्थिर विद्युत आवेशों को मापकर प्राप्त किया गया था। फिर उन्हें पता चला कि संख्यात्मक मान प्रकाश की गति के बहुत करीब था (जैसा कि फ़िज़ो द्वारा मापा गया था)। अपने स्वयं के काम के आधार पर, जिसने दिखाया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें खाली स्थान में फैलती हैं, जर्मन भौतिक विज्ञानी विल्हेम एडवर्ड वेबर ने प्रस्तावित किया कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग थी।

अगली बड़ी सफलता 20वीं सदी की शुरुआत में हुई। अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने पेपर "ऑन द इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ मूविंग बॉडीज" में कहा है कि निर्वात में प्रकाश की गति, एक स्थिर गति वाले पर्यवेक्षक द्वारा मापी जाती है, जो संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेमों में समान होती है और गति से स्वतंत्र होती है। स्रोत या पर्यवेक्षक.

एक गिलास पानी के माध्यम से चमकती हुई एक लेज़र किरण दिखाती है कि हवा से गिलास में पानी और वापस हवा में जाते समय इसमें कितने परिवर्तन होते हैं। श्रेय: बॉब किंग.

इस कथन और गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत को आधार बनाकर आइंस्टीन ने सापेक्षता का विशेष सिद्धांत निकाला, जिसमें निर्वात में प्रकाश की गति (सी) एक मौलिक स्थिरांक है। इससे पहले, वैज्ञानिकों के बीच सहमति थी कि अंतरिक्ष एक "चमकदार ईथर" से भरा हुआ था, जो इसके प्रसार के लिए जिम्मेदार था - यानी। किसी गतिशील माध्यम से गुजरने वाला प्रकाश माध्यम की पूँछ में अनुगामी होगा।

बदले में इसका मतलब यह है कि प्रकाश की मापी गई गति एक माध्यम के माध्यम से उसकी गति और उस माध्यम की गति का साधारण योग होगी। हालाँकि, आइंस्टीन के सिद्धांत ने स्थिर ईथर की अवधारणा को बेकार कर दिया और अंतरिक्ष और समय की अवधारणा को बदल दिया।

इसने न केवल इस विचार को आगे बढ़ाया कि प्रकाश की गति सभी जड़त्वीय फ़्रेमों में समान है, बल्कि यह भी सुझाव दिया कि जब चीजें प्रकाश की गति के करीब जाती हैं तो बड़े परिवर्तन होते हैं। इनमें गतिमान पिंड की अंतरिक्ष-समय सीमा शामिल है जो धीमी होती दिखाई देती है, और गति की दिशा जब माप पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से होता है (यानी, सापेक्ष समय फैलाव, जहां प्रकाश की गति के करीब पहुंचने पर समय धीमा हो जाता है) .

उनके अवलोकन यांत्रिकी के नियमों के साथ बिजली और चुंबकत्व के मैक्सवेल के समीकरणों से भी सहमत हैं, अन्य वैज्ञानिकों के असंबंधित तर्कों से बचकर 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 अनुनाद गुहाओं का उपयोग करके तेजी से सटीक माप ने प्रकाश की गति के अनुमानों को और अधिक परिष्कृत किया। 1972 तक, बोल्डर, कोलोराडो में अमेरिकी राष्ट्रीय मानक ब्यूरो के एक समूह ने वर्तमान में स्वीकृत 299,792,458 मीटर/सेकेंड के मूल्य पर पहुंचने के लिए लेजर इंटरफेरोमेट्री का उपयोग किया।

आधुनिक खगोल भौतिकी में भूमिका:

आइंस्टीन का सिद्धांत कि निर्वात में प्रकाश की गति स्रोत की गति और प्रेक्षक के जड़त्वीय संदर्भ तंत्र पर निर्भर नहीं करती है, तब से कई प्रयोगों द्वारा इसकी पुष्टि की गई है। यह उस गति की एक ऊपरी सीमा भी निर्धारित करता है जिस पर सभी द्रव्यमान रहित कण और तरंगें (प्रकाश सहित) निर्वात में यात्रा कर सकते हैं।

इसका एक परिणाम यह है कि ब्रह्मांड विज्ञान अब अंतरिक्ष और समय को एक एकल संरचना के रूप में देखता है जिसे स्पेसटाइम के रूप में जाना जाता है, जिसमें प्रकाश की गति का उपयोग दोनों के मूल्य (यानी प्रकाश वर्ष, प्रकाश मिनट और प्रकाश सेकंड) 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 हो सकता है।

1920 के दशक की शुरुआत में, लेमेत्रे और हबल की टिप्पणियों से, 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, वह उतनी ही तेजी से आगे बढ़ती है। जिसे अब हबल स्थिरांक कहा जाता है वह वह गति है जिस पर ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है, यह 68 किमी/सेकंड प्रति मेगापार्सेक के बराबर है।

ब्रह्माण्ड का विस्तार कितनी तेजी से हो रहा है?

एक सिद्धांत के रूप में प्रस्तुत की गई इस घटना का अर्थ है कि कुछ आकाशगंगाएँ वास्तव में प्रकाश की गति से भी तेज़ गति से आगे बढ़ सकती हैं, जो हमारे ब्रह्मांड में हम जो देखते हैं उस पर एक सीमा लगा सकती है। मूलतः, प्रकाश की गति से भी तेज़ गति से यात्रा करने वाली आकाशगंगाएँ "ब्रह्माण्ड संबंधी घटना क्षितिज" को पार कर जाएंगी जहाँ वे अब हमें दिखाई नहीं देती हैं।

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

विशेष और सामान्य सापेक्षता के साथ-साथ, निर्वात में प्रकाश की गति का आधुनिक मूल्य ब्रह्मांड विज्ञान, क्वांटम यांत्रिकी और कण भौतिकी के मानक मॉडल से विकसित हुआ है। जब यह ऊपरी सीमा पर आता है जिस पर द्रव्यमान रहित कण गति कर सकते हैं तो यह स्थिर रहता है और द्रव्यमान वाले कणों के लिए एक अप्राप्य अवरोध बना रहता है।

हम शायद किसी दिन प्रकाश की गति को पार करने का कोई रास्ता खोज लेंगे। हालाँकि हमारे पास इस बारे में कोई व्यावहारिक विचार नहीं है कि यह कैसे हो सकता है, ऐसा प्रतीत होता है कि प्रौद्योगिकी में "स्मार्ट मनी" हमें स्पेसटाइम के नियमों को दरकिनार करने की अनुमति देगी, या तो ताना बुलबुले (उर्फ अलक्यूबियर वार्प ड्राइव) बनाकर या इसके माध्यम से सुरंग बनाकर (उर्फ। वर्महोल्स)।

वर्महोल क्या हैं?

तब तक, हमें बस उस ब्रह्मांड से संतुष्ट रहना होगा जिसे हम देखते हैं, और उस हिस्से की खोज पर टिके रहेंगे जहां पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके पहुंचा जा सकता है।

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