प्रकाश यात्रा कैसे करता है?

अंतरिक्ष में प्रकाश कैसे यात्रा करता है, यह सवाल भौतिकी के चिरस्थायी रहस्यों में से एक है। आधुनिक व्याख्याओं में, यह एक लहर घटना है जिसके माध्यम से प्रचार करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, यह कुछ परिस्थितियों में कणों के संग्रह के रूप में भी व्यवहार करता है। अधिकांश मैक्रोस्कोपिक उद्देश्यों के लिए, हालांकि, इसके व्यवहार को एक लहर के रूप में इलाज करके और इसकी गति का वर्णन करने के लिए तरंग यांत्रिकी के सिद्धांतों को लागू करके वर्णित किया जा सकता है।

1800 के दशक के मध्य में, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने स्थापित किया कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का एक रूप है जो तरंगों में यात्रा करता है। एक माध्यम की अनुपस्थिति में यह ऐसा करने का प्रबंधन कैसे करता है, यह प्रश्न विद्युत चुम्बकीय कंपन की प्रकृति द्वारा समझाया गया है। जब एक आवेशित कण कंपन करता है, तो यह एक विद्युत कंपन उत्पन्न करता है जो स्वचालित रूप से एक चुंबकीय उत्पन्न करता है - भौतिक विज्ञानी अक्सर लंबवत विमानों में होने वाले इन कंपनों की कल्पना करते हैं। युग्मित दोलन स्रोत से बाहर की ओर फैलते हैं; ब्रह्मांड में व्याप्त विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को छोड़कर, उन्हें संचालित करने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं है।

जब एक विद्युत चुम्बकीय स्रोत प्रकाश उत्पन्न करता है, तो प्रकाश स्रोत के कंपन के अनुसार अंतरित संकेंद्रित क्षेत्रों की एक श्रृंखला के रूप में बाहर की ओर यात्रा करता है। प्रकाश हमेशा स्रोत और गंतव्य के बीच सबसे छोटा रास्ता अपनाता है। स्रोत से गंतव्य तक खींची गई रेखा, तरंग-मोर्चे के लंबवत, किरण कहलाती है। स्रोत से दूर, गोलाकार तरंग फ़्रंट किरण की दिशा में गतिमान समानांतर रेखाओं की एक श्रृंखला में पतित हो जाते हैं। उनकी दूरी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को परिभाषित करती है, और ऐसी रेखाओं की संख्या जो किसी दिए गए बिंदु को समय की एक इकाई में पार करती है आवृत्ति को परिभाषित करती है।

आवृत्ति जिसके साथ एक प्रकाश स्रोत कंपन करता है, परिणामी विकिरण की आवृत्ति - और तरंग दैर्ध्य - निर्धारित करता है। 1900 के दशक की शुरुआत में भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक द्वारा स्थापित एक रिश्ते के अनुसार यह सीधे तरंग पैकेट की ऊर्जा को प्रभावित करता है - या एक इकाई के रूप में चलने वाली तरंगों का फटना। यदि प्रकाश दिखाई दे रहा है, तो कंपन की आवृत्ति रंग निर्धारित करती है। हालांकि, प्रकाश की गति कंपन आवृत्ति से अप्रभावित रहती है। निर्वात में, यह हमेशा 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड (186, 282 मील प्रति सेकंड) होता है, एक मान द्वारा दर्शाया जाता है पत्र "सी।" आइंस्टीन के थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी के अनुसार, ब्रह्मांड में कुछ भी तेजी से यात्रा नहीं करता है यह।

प्रकाश एक माध्यम में निर्वात की तुलना में धीमी गति से यात्रा करता है, और गति माध्यम के घनत्व के समानुपाती होती है। यह गति भिन्नता प्रकाश को दो मीडिया के इंटरफेस पर मोड़ने का कारण बनती है - एक घटना जिसे अपवर्तन कहा जाता है। जिस कोण पर यह झुकता है वह दो मीडिया के घनत्व और आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। जब एक पारदर्शी माध्यम पर प्रकाश की घटना विभिन्न तरंग दैर्ध्य के तरंग मोर्चों से बनी होती है, तो प्रत्येक तरंग सामने एक अलग कोण पर झुकती है, और परिणाम एक इंद्रधनुष होता है।