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[[File:Light dispersion conceptual waves.gif|thumb|upright=1.2|एक त्रिकोणीय फैलाव प्रिज्म फैलाव (प्रकाशिकी) सफेद प्रकाश की किरण। लंबी तरंग दैर्ध्य (लाल) और छोटी तरंग दैर्ध्य (नीला) अलग हो जाती हैं।]] | [[File:Light dispersion conceptual waves.gif|thumb|upright=1.2|एक त्रिकोणीय फैलाव प्रिज्म फैलाव (प्रकाशिकी) सफेद प्रकाश की किरण। लंबी तरंग दैर्ध्य (लाल) और छोटी तरंग दैर्ध्य (नीला) अलग हो जाती हैं।]] | ||
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प्रकाश या दृश्य प्रकाश विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के उस भाग के अंदर विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जो मानव आंख द्वारा दृश्य प्रकाश है। <ref>[[International Commission on Illumination|CIE]] (1987). [http://www.cie.co.at/publ/abst/17-4-89.html ''International Lighting Vocabulary''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100227034508/http://www.cie.co.at/publ/abst/17-4-89.html |date=27 February 2010 }}. Number 17.4. CIE, 4th edition. {{ISBN|978-3-900734-07-7}}.<br/>By the ''International Lighting Vocabulary'', the definition of ''light'' is: "Any radiation capable of causing a visual sensation directly."</ref> दृश्यमान प्रकाश को सामान्यतः 400-700 नैनोमीटर (एनएम) की सीमा में तरंग दैर्ध्य के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो अवरक्त (लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ) और पराबैंगनी (छोटी तरंग दैर्ध्य के साथ) के बीच 750–420 टेराहर्ट्ज़ (इकाई) की आवृत्ति के अनुरूप होता है।<ref name="Pal2001">{{cite book |last1=Pal |first1=G.K. |last2=Pal |first2=Pravati |title=Textbook of Practical Physiology |chapter-url=https://books.google.com/books?id=CcJvIiesqp8C&pg=PA387 |access-date=11 October 2013 |edition=1st |year=2001 |publisher=Orient Blackswan |location=Chennai |isbn=978-81-250-2021-9 |page=387 |chapter=chapter 52 |quote=The human eye has the ability to respond to all the wavelengths of light from 400–700 nm. This is called the visible part of the spectrum.}}</ref><ref name="BuserImbert1992">{{cite book |last1=Buser |first1=Pierre A. |last2=Imbert |first2=Michel |title=Vision |url=https://archive.org/details/vision0000buse |url-access=registration |access-date=11 October 2013 |year=1992 |publisher=MIT Press |isbn=978-0-262-02336-8 |page=[https://archive.org/details/vision0000buse/page/50 50] |quote=Light is a special class of radiant energy embracing wavelengths between 400 and 700 nm (or mμ), or 4000 to 7000 Å.}}</ref> | '''प्रकाश''' या दृश्य प्रकाश विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के उस भाग के अंदर विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जो मानव आंख द्वारा दृश्य प्रकाश है। <ref>[[International Commission on Illumination|CIE]] (1987). [http://www.cie.co.at/publ/abst/17-4-89.html ''International Lighting Vocabulary''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100227034508/http://www.cie.co.at/publ/abst/17-4-89.html |date=27 February 2010 }}. Number 17.4. CIE, 4th edition. {{ISBN|978-3-900734-07-7}}.<br/>By the ''International Lighting Vocabulary'', the definition of ''light'' is: "Any radiation capable of causing a visual sensation directly."</ref> दृश्यमान प्रकाश को सामान्यतः 400-700 नैनोमीटर (एनएम) की सीमा में तरंग दैर्ध्य के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो अवरक्त (लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ) और पराबैंगनी (छोटी तरंग दैर्ध्य के साथ) के बीच 750–420 टेराहर्ट्ज़ (इकाई) की आवृत्ति के अनुरूप होता है।<ref name="Pal2001">{{cite book |last1=Pal |first1=G.K. |last2=Pal |first2=Pravati |title=Textbook of Practical Physiology |chapter-url=https://books.google.com/books?id=CcJvIiesqp8C&pg=PA387 |access-date=11 October 2013 |edition=1st |year=2001 |publisher=Orient Blackswan |location=Chennai |isbn=978-81-250-2021-9 |page=387 |chapter=chapter 52 |quote=The human eye has the ability to respond to all the wavelengths of light from 400–700 nm. This is called the visible part of the spectrum.}}</ref><ref name="BuserImbert1992">{{cite book |last1=Buser |first1=Pierre A. |last2=Imbert |first2=Michel |title=Vision |url=https://archive.org/details/vision0000buse |url-access=registration |access-date=11 October 2013 |year=1992 |publisher=MIT Press |isbn=978-0-262-02336-8 |page=[https://archive.org/details/vision0000buse/page/50 50] |quote=Light is a special class of radiant energy embracing wavelengths between 400 and 700 nm (or mμ), or 4000 to 7000 Å.}}</ref> | ||
भौतिकी में, प्रकाश शब्द किसी भी तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अधिक व्यापक रूप से संदर्भित कर सकता है, चाहे वह दृश्यमान हो या नहीं हो। <ref>{{Cite book |title=Camera lenses: from box camera to digital |author=Gregory Hallock Smith |publisher=SPIE Press |year=2006 |isbn=978-0-8194-6093-6 |page=4 |url=https://books.google.com/books?id=6mb0C0cFCEYC&pg=PA4}}</ref><ref>{{Cite book |title=Comprehensive Physics XII |author=Narinder Kumar |publisher=Laxmi Publications |year=2008 |isbn=978-81-7008-592-8 |page=1416 |url=https://books.google.com/books?id=IryMtwHHngIC&pg=PA1416}}</ref> इस अर्थ में, गामा किरणें, एक्स-रे, माइक्रो तंरग और रेडियो तरंगें भी प्रकाश हैं। प्रकाश के प्राथमिक गुण तीव्रता (भौतिकी), प्रसार दिशा, आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रम और ध्रुवीकरण (तरंगें) हैं। इसकी प्रकाश की गति, 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड (m/s), प्रकृति के मूलभूत भौतिक स्थिरांक में से एक है। <ref name="LeClerq">{{Cite book |last1=Uzan |first1=J-P |last2=Leclercq |first2=B |year=2008 |title=The Natural Laws of the Universe: Understanding Fundamental Constants |url=https://archive.org/details/the-natural-laws-of-the-universe-understanding-fundamental-constants |pages=43–4 |translator=Robert Mizon|isbn=978-0-387-73454-5|bibcode=2008nlu..book.....U |publisher=[[Springer-Praxis]], [[Internet Archive]]: 2020-06-14 AbdzexK uban|doi=10.1007/978-0-387-74081-2 }}</ref> सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, दृश्य प्रकाश बड़े मापदंड पर प्राथमिक कणों द्वारा फैलता है जिसे फोटॉन कहा जाता है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, और दोनों तरंग-कण द्वैत के रूप में विश्लेषण किया जा सकता है। प्रकाश का अध्ययन, जिसे प्रकाशिकी के रूप में जाना जाता है, आधुनिक भौतिकी में एक महत्वपूर्ण शोध क्षेत्र है। | भौतिकी में, प्रकाश शब्द किसी भी तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अधिक व्यापक रूप से संदर्भित कर सकता है, चाहे वह दृश्यमान हो या नहीं हो। <ref>{{Cite book |title=Camera lenses: from box camera to digital |author=Gregory Hallock Smith |publisher=SPIE Press |year=2006 |isbn=978-0-8194-6093-6 |page=4 |url=https://books.google.com/books?id=6mb0C0cFCEYC&pg=PA4}}</ref><ref>{{Cite book |title=Comprehensive Physics XII |author=Narinder Kumar |publisher=Laxmi Publications |year=2008 |isbn=978-81-7008-592-8 |page=1416 |url=https://books.google.com/books?id=IryMtwHHngIC&pg=PA1416}}</ref> इस अर्थ में, गामा किरणें, एक्स-रे, माइक्रो तंरग और रेडियो तरंगें भी प्रकाश हैं। प्रकाश के प्राथमिक गुण तीव्रता (भौतिकी), प्रसार दिशा, आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रम और ध्रुवीकरण (तरंगें) हैं। इसकी प्रकाश की गति, 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड (m/s), प्रकृति के मूलभूत भौतिक स्थिरांक में से एक है। <ref name="LeClerq">{{Cite book |last1=Uzan |first1=J-P |last2=Leclercq |first2=B |year=2008 |title=The Natural Laws of the Universe: Understanding Fundamental Constants |url=https://archive.org/details/the-natural-laws-of-the-universe-understanding-fundamental-constants |pages=43–4 |translator=Robert Mizon|isbn=978-0-387-73454-5|bibcode=2008nlu..book.....U |publisher=[[Springer-Praxis]], [[Internet Archive]]: 2020-06-14 AbdzexK uban|doi=10.1007/978-0-387-74081-2 }}</ref> सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, दृश्य प्रकाश बड़े मापदंड पर प्राथमिक कणों द्वारा फैलता है जिसे फोटॉन कहा जाता है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, और दोनों तरंग-कण द्वैत के रूप में विश्लेषण किया जा सकता है। प्रकाश का अध्ययन, जिसे प्रकाशिकी के रूप में जाना जाता है, आधुनिक भौतिकी में एक महत्वपूर्ण शोध क्षेत्र है। | ||
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Latest revision as of 12:35, 25 September 2023
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प्रकाश या दृश्य प्रकाश विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के उस भाग के अंदर विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जो मानव आंख द्वारा दृश्य प्रकाश है। [1] दृश्यमान प्रकाश को सामान्यतः 400-700 नैनोमीटर (एनएम) की सीमा में तरंग दैर्ध्य के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो अवरक्त (लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ) और पराबैंगनी (छोटी तरंग दैर्ध्य के साथ) के बीच 750–420 टेराहर्ट्ज़ (इकाई) की आवृत्ति के अनुरूप होता है।[2][3]
भौतिकी में, प्रकाश शब्द किसी भी तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अधिक व्यापक रूप से संदर्भित कर सकता है, चाहे वह दृश्यमान हो या नहीं हो। [4][5] इस अर्थ में, गामा किरणें, एक्स-रे, माइक्रो तंरग और रेडियो तरंगें भी प्रकाश हैं। प्रकाश के प्राथमिक गुण तीव्रता (भौतिकी), प्रसार दिशा, आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रम और ध्रुवीकरण (तरंगें) हैं। इसकी प्रकाश की गति, 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड (m/s), प्रकृति के मूलभूत भौतिक स्थिरांक में से एक है। [6] सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, दृश्य प्रकाश बड़े मापदंड पर प्राथमिक कणों द्वारा फैलता है जिसे फोटॉन कहा जाता है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, और दोनों तरंग-कण द्वैत के रूप में विश्लेषण किया जा सकता है। प्रकाश का अध्ययन, जिसे प्रकाशिकी के रूप में जाना जाता है, आधुनिक भौतिकी में एक महत्वपूर्ण शोध क्षेत्र है।
पृथ्वी पर प्राकृतिक प्रकाश का मुख्य स्रोत सूर्य है। ऐतिहासिक रूप से, मनुष्यों के लिए प्रकाश का एक अन्य महत्वपूर्ण स्रोत प्राचीन कैम्पफायर से लेकर आधुनिक केरोसिन लैंप तक आग रहा है। इलेक्ट्रिक प्रकाश के विकास और विद्युत शक्ति संचरण के इतिहास के साथ, इलेक्ट्रिक प्रकाश ने प्रभावी रूप से उष्मप्रकाश को बदल दिया है।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम और दृश्य प्रकाश
सामान्यतः, विद्युत चुम्बकीय विकिरण (ईएमआर) को तरंग दैर्ध्य द्वारा रेडियो तरंगों, माइक्रो तंरग, अवरक्त, दृश्य स्पेक्ट्रम में वर्गीकृत किया जाता है जिसे हम प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणों के रूप में देखते हैं। पदनाम विकिरण में स्थैतिक प्रकाश, चुंबकीय क्षेत्र और निकट और दूर क्षेत्र सम्मिलित नहीं है।
ईएमआर का व्यवहार उसकी तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता है। उच्च आवृत्तियों की तरंग दैर्ध्य कम होती है और कम आवृत्तियों में लंबी तरंग दैर्ध्य होती है। जब ईएमआर एकल परमाणुओं और अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो इसका व्यवहार प्रति क्वांटम ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करता है।
दृश्य प्रकाश क्षेत्र में ईएमआर में क्वांटम (फोटॉन कहा जाता है) होता है जो ऊर्जा के निचले सिरे पर होते हैं जो अणुओं के अंदर इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं, जिससे अणु के बंधन या रसायन शास्त्र में परिवर्तन होता है। दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम के निचले सिरे पर, ईएमआर मनुष्यों (अवरक्त) के लिए अदृश्य हो जाता है क्योंकि इसके फोटॉनों में अब मानव रेटिना में दृश्य अणु रेटिना में स्थायी आणविक परिवर्तन (रचना में परिवर्तन) का कारण बनने के लिए पर्याप्त व्यक्तिगत ऊर्जा नहीं होती है, जो परिवर्तन दृष्टि की अनुभूति को समझता है।
जो विभिन्न प्रकार के अवरक्त के प्रति संवेदनशील होते है किन्तु क्वांटम-अवशोषण के माध्यम से नहीं होते है । सांपों में अवरक्त सेंसिंग एक तरह की प्राकृतिक थर्मल छवि पर निर्भर करता है, जिसमें सेलुलर पानी के छोटे पैकेट अवरक्त विकिरण द्वारा तापमान में बढ़ाए जाते हैं। इस श्रेणी में ईएमआर आणविक कंपन और ताप प्रभाव का कारण बनता है, जिससे ये इसका पता लगाते हैं।
दृश्यमान प्रकाश की सीमा के ऊपर, पराबैंगनी प्रकाश मनुष्यों के लिए अदृश्य हो जाता है, क्योंकि यह 360 नैनोमीटर से नीचे के कॉर्निया और 400 एनएम से नीचे के आंतरिक दर्पण द्वारा अवशोषित होता है। इसके अतिरिक्त, मानव आंख के रेटिना में स्थित रॉड सेल और कोन सेल बहुत कम (360 एनएम से नीचे) पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य का पता नहीं लगा सकते हैं और वास्तव में पराबैंगनी द्वारा क्षतिग्रस्त होते है हैं। आंखों वाले कई जानवर जिन्हें दर्पण की आवश्यकता नहीं होती है (जैसे कि कीड़े और झींगा) क्वांटम फोटॉन-अवशोषण तंत्र द्वारा पराबैंगनी का पता लगाने में सक्षम होते हैं, उसी रासायनिक विधियों से जैसे मनुष्य दृश्य प्रकाश का पता लगाते हैं।
विभिन्न स्रोत दृश्यमान प्रकाश को संकीर्ण रूप से 420–680 एनएम . के रूप में परिभाषित करते हैं [7][8] समान्यता 380-800 एनएम तक। [9][10] आदर्श प्रयोगशाला परिस्थितियों में, लोग कम से कम 1,050 एनएम तक अवरक्त देख सकते हैं;[11] बच्चे और युवा वयस्क पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य को लगभग 310-313 एनएम तक देख सकते हैं। [12][13][14]
पौधों की वृद्धि प्रकाश के रंग स्पेक्ट्रम से भी प्रभावित होती है, एक प्रक्रिया जिसे फोटोमोर्फोजेनेसिस कहा जाता है।
प्रकाश की गति
निर्वात में प्रकाश की गति को ठीक 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड मी/सेकण्ड (लगभग 186,282 मील प्रति सेकंड) के रूप में परिभाषित किया गया है। एसआई इकाइयों में प्रकाश की गति का निश्चित मान इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि मीटर को अब प्रकाश की गति के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण निर्वात में ठीक इसी गति से चलते हैं।
विभिन्न भौतिकविदों ने पूरे इतिहास में प्रकाश की गति को मापने का प्रयास किया है। गैलीलियो गैलीली ने सत्रहवीं शताब्दी में प्रकाश की गति को मापने का प्रयास किया है । 1676 में डेनमार्क के भौतिक विज्ञानी ओले रोमर द्वारा प्रकाश की गति को मापने के लिए प्रारंभिक प्रयोग किया गया था। एक दूरबीन का उपयोग करते हुए, रोमर ने बृहस्पति और उसके एक प्राकृतिक उपग्रह, Io (चंद्रमा) की गति का अवलोकन किया था । आयो की कक्षा की स्पष्ट अवधि में विसंगतियों को देखते हुए, उन्होंने गणना की कि प्रकाश को पृथ्वी की कक्षा के व्यास को पार करने में लगभग 22 मिनट लगते हैं। [15] चूंकि, उस समय इसका आकार ज्ञात नहीं था। यदि रोमर को पृथ्वी की कक्षा का व्यास ज्ञात होता, तो वह 227,000,000 मीटर/सेकेंड की गति की गणना करने में सफल हो जाता है ।
प्रकाश की गति का एक और अधिक स्पष्ट माप यूरोप में 1849 में हिप्पोलीटे फ़िज़ौ द्वारा किया गया था। [16] फ़िज़ौ ने कई किलोमीटर दूर एक दर्पण पर प्रकाश की किरण को निर्देशित किया था । स्रोत से दर्पण तक यात्रा करते समय प्रकाश पुंज के मार्ग में एक घूमने वाला कोग व्हील रखा गया और फिर अपने मूल स्थान पर लौट आया। फ़िज़ौ ने पाया कि घूर्णन की एक निश्चित दर पर, बीम बाहर के रास्ते में पहिया के एक अंतर से और अगले रास्ते में पीछे से गुजरेता है । दर्पण से दूरी, पहिए पर दांतों की संख्या और घूमने की दर जानने के बाद, फ़िज़्यू प्रकाश की गति की गणना 313 000 000 m/s के रूप में करने में सक्षम था।
लियोन फौकॉल्ट ने 1862 में एक प्रयोग किया जिसमें 298 000 000 m/s का मान प्राप्त करने के लिए घूमने वाले दर्पणों का उपयोग किया गया था [16]। अल्बर्ट ए माइकलसन ने 1877 से 1931 में अपनी मृत्यु तक प्रकाश की गति पर प्रयोग किए थे। उन्होंने 1926 में माउंट विल्सन (कैलिफ़ोर्निया) से एक गोल यात्रा करने के लिए प्रकाश में लगने वाले समय को मापने के लिए उत्तम घूर्णन दर्पणों का उपयोग करके फौकॉल्ट के विधियोंं को परिष्कृत किया। कैलिफोर्निया में माउंट सैन एंटोनियो के लिए। स्पष्ट माप से 299 796 000 m/s की गति प्राप्त हुई।[17]
साधारण पदार्थ वाले विभिन्न पारदर्शी पदार्थों में प्रकाश का प्रभावी वेग निर्वात की तुलना में कम होता है। उदाहरण के लिए, पानी में प्रकाश की गति निर्वात में प्रकाश की गति से लगभग 3/4 है।
कहा जाता है कि भौतिकविदों की दो स्वतंत्र टीमों ने रूबिडियम तत्व के बोस-आइंस्टीन कंडेनसमुच्चय, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी की एक टीम और कैम्ब्रिज, मैसाचुसमुच्चय्स में रॉलैंड इंस्टीट्यूट फॉर साइंस और दूसरी हार्वर्ड- स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स, कैम्ब्रिज में भी खोज की थी । [18] चूंकि, इन प्रयोगों में प्रकाश के रुकने का लोकप्रिय विवरण केवल परमाणुओं की उत्तेजित अवस्थाओं में संग्रहीत प्रकाश को संदर्भित करता है, फिर बाद में इच्छानुसार से फिर से उत्सर्जित होता है, जैसा कि एक दूसरे लेजर पल्स द्वारा उत्तेजित किया जाता है। जिस समय यह रुका था, उस समय उसका प्रकाश होना बंद हो गया था।
प्रकाशिकी
प्रकाश का अध्ययन और प्रकाश और पदार्थ की परस्पर क्रिया को प्रकाशिकी कहा जाता है। प्रकाशीय परिघटनाओं जैसे इंद्रधनुष और ऑरोरा (खगोल विज्ञान) के अवलोकन और अध्ययन से प्रकाश की प्रकृति के बारे में कई प्रमाण मिलते हैं।
अपवर्तन
अपवर्तन एक पारदर्शी सामग्री और दूसरे के बीच की सतह से गुजरने पर प्रकाश किरणों का झुकाव है। यह स्नेल के नियम द्वारा वर्णित है:
जहां θ1 किरण पहले माध्यम में सामान्य (ज्यामिति) सतह के बीच का कोण है, θ2 दूसरे माध्यम में सामान्य सतह के बीच का कोण है और n1 और n2 अपवर्तन के सूचकांक हैं, n = 1 निर्वात में और n > 1 एक पारदर्शिता और पारभासी रासायनिक पदार्थ में होता है ।
जब प्रकाश की किरण निर्वात और दूसरे माध्यम के बीच या दो अलग-अलग माध्यमों के बीच की सीमा को पार करती है, तो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य बदल जाती है, किन्तु आवृत्ति स्थिर रहती है। यदि प्रकाश का पुंज सीमा पर ऑर्थोगोनैलिटी (या सामान्य रूप से) नहीं है, तो तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के परिणामस्वरूप बीम की दिशा में परिवर्तन होता है। दिशा के इस परिवर्तन को अपवर्तन के रूप में जाना जाता है।
छवियों के स्पष्ट आकार को बदलने के लिए दर्पण (प्रकाशिकी) की अपवर्तक गुणवत्ता का उपयोग अधिकांशतः प्रकाश में हेरफेर करने के लिए किया जाता है। आवर्धक चश्मा, चश्मा, कॉन्टैक्ट दर्पण, सूक्ष्मदर्शी और अपवर्तक दूरबीन इस हेरफेर के सभी उदाहरण हैं।
प्रकाश स्रोत
प्रकाश के अनेक स्रोत हैं। किसी दिए गए तापमान पर पिंड ब्लैक-बॉडी विकिरण के एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम का उत्सर्जन करता है। साधारण तापीय स्रोत सूर्य का प्रकाश है, जो सूर्य के वर्णमण्डल द्वारा लगभग 6,000 kelvins (5,730 degrees Celsius; 10,340 degrees Fahrenheit) पर उत्सर्जित विकिरण है तरंग दैर्ध्य इकाइयों में प्लॉट किए जाने पर विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के दृश्य क्षेत्र में सौर विकिरण शिखर [19] और जमीन तक पहुंचने वाली सूर्य की ऊर्जा का लगभग 44% भाग दिखाई देता है। [20] एक अन्य उदाहरण दीप्त प्रकाश बल्ब है, जो अपनी ऊर्जा का लगभग 10% दृश्य प्रकाश के रूप में और शेष अवरक्त के रूप में उत्सर्जित करता है। इतिहास में सामान्य तापीय प्रकाश स्रोत आग में चमकते ठोस कण हैं, किन्तु ये भी अपने अधिकांश विकिरण को अवरक्त में और दृश्य स्पेक्ट्रम में केवल एक अंश का उत्सर्जन करते हैं।
मानव जैसी अपेक्षाकृत ठंडी वस्तुओं के लिए ब्लैक-बॉडी स्पेक्ट्रम का शिखर लगभग 10 माइक्रोमीटर तरंग दैर्ध्य पर गहरे अवरक्त में होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, शिखर कम तरंग दैर्ध्य में बदल जाता है, पहले लाल चमक उत्पन्न करता है, फिर एक सफेद और अंत में एक नीला-सफेद रंग होता है क्योंकि शिखर स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग से बाहर निकलता है और पराबैंगनी में जाता है। ये रंग तब देखे जा सकते हैं जब धातु को लाल गर्म या सफेद गर्म में गर्म किया जाता है। सितारों को छोड़कर नीला-सफेद थर्मल उत्सर्जन अधिकांशतः नहीं देखा जाता है (प्राकृतिक गैस की लौ या वेल्डर की मशाल में सामान्यतः देखा जाने वाला शुद्ध-नीला रंग वास्तव में आणविक उत्सर्जन के कारण होता है, विशेष रूप से सीएच रेडिकल्स (लगभग 425 एनएम के तरंग दैर्ध्य बैंड का उत्सर्जन) द्वारा। और तारों या शुद्ध तापीय विकिरण में नहीं देखा जाता है)।
परमाणु विशिष्ट ऊर्जाओं पर प्रकाश उत्सर्जित और अवशोषित करते हैं। यह प्रत्येक परमाणु के स्पेक्ट्रम में उत्सर्जन रेखाएँ उत्पन्न करता है। उत्सर्जन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) सहज उत्सर्जन हो सकता है, जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड, गैस डिस्चार्ज लैंप (जैसे नियॉन लैंप और नियॉन संकेत, पारा-वाष्प लैंप, आदि) और लपटें (गर्म गैस से ही प्रकाश-तो, के लिए) उदाहरण के लिए, गैस की लौ में सोडियम विशिष्ट पीली प्रकाश का उत्सर्जन करता है)। उत्सर्जन को भी उत्सर्जन को प्रेरित किया जा सकता है, जैसे कि लेजर या सूक्ष्मतंरग मेसर में होता है।।
एक मुक्त आवेशित कण का अवक्रमण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन, दृश्य विकिरण उत्पन्न कर सकता है: साइक्लोट्रॉन विकिरण, सिंक्रोट्रॉन विकिरण और ब्रेम्सस्ट्रालंग विकिरण सभी इसके उदाहरण हैं। किसी माध्यम में प्रकाश की गति से तेज गति से चलने वाले कण दृश्यमान चेरेनकोव विकिरण उत्पन्न कर सकते हैं। कुछ रसायन रसायनयुक्त रसायन द्वारा दृश्य विकिरण उत्पन्न करते हैं। जीवित चीजों में, इस प्रक्रिया को बायोल्यूमिनेसिसेंस कहा जाता है। उदाहरण के लिए, जुगनू इस माध्यम से प्रकाश उत्पन्न करता है और पानी के माध्यम से चलने वाली नावें प्लवक को परेशान कर सकती हैं जो चमकदार जागरण उत्पन्न करती हैं।
कुछ पदार्थ प्रकाश उत्पन्न करते हैं जब वे अधिक ऊर्जावान विकिरण से प्रकाशित होते हैं, एक प्रक्रिया जिसे फ्लोरोसेंस कहा जाता है। कुछ पदार्थ अधिक ऊर्जावान विकिरण द्वारा उत्तेजना के बाद धीरे-धीरे प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। इसे फॉस्फोरेसेंस के रूप में जाना जाता है। फॉस्फोरसेंट सामग्री को उप-परमाणु कणों के साथ बमबारी करके भी उत्तेजित किया जा सकता है। कैथोडोल्यूमिनेसिसेंस एक उदाहरण है। इस तंत्र का उपयोग कैथोड-रे ट्यूब टेलीविजन समुच्चय और कंप्यूटर मॉनीटर में किया जाता है।
कुछ अन्य तंत्र प्रकाश उत्पन्न कर सकते हैं:
- बायोलुमिनसेंस
- चेरेनकोव विकिरण
- इलेक्ट्रोल्यूमिनेसिसेंस
- प्रकाश (भौतिकी)
- सोनोलुमिनेसिसेंस
- ट्रिबोल्यूमिनेसिसेंस
जब प्रकाश की अवप्रकाश का उद्देश्य अति-ऊर्जा फोटॉन (गामा किरणों) को सम्मिलित करना है, जो अतिरिक्त पीढ़ी तंत्र में सम्मिलित हैं:
- कण-प्रतिकण विलोपन
- रेडियोधर्मी क्षय
माप
प्रकाश को इकाइयों के दो मुख्य वैकल्पिक समुच्चयों के साथ मापा जाता है: रेडियोमेट्री में सभी तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश शक्ति का माप होता है, जबकि प्रकाशमिति (प्रकाशिकी) मानव चमक प्रकाश के मानकीकृत मॉडल के संबंध में भारित तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को मापता है। प्रकाशमिति उपयोगी है, उदाहरण के लिए, मानव उपयोग के लिए प्रकाश (प्रकाश) की मात्रा निर्धारित करने के लिए होता है ।
प्रकाशमिति इकाइयाँ भौतिक इकाइयों की अधिकांश प्रणालियों से भिन्न होती हैं, जिसमें वे इस बात को ध्यान में रखते हैं कि मानव आँख प्रकाश के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करती है। मानव आंख में शंकु कोशिकाएं तीन प्रकार की होती हैं जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम में अलग-अलग प्रतिक्रिया करती हैं और संचयी प्रतिक्रिया लगभग 555 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर होती है। इसलिए, प्रकाश के दो स्रोत जो समान तीव्रता (W/m2 .) उत्पन्न करते हैं दृश्यमान प्रकाश आवश्यक रूप से समान रूप से उज्ज्वल दिखाई नहीं देता है। प्रकाशमिति इकाइयों को इसे ध्यान में रखने के लिए रचना किया गया है और इसलिए यह एक उत्तम प्रतिनिधित्व है कि कच्ची तीव्रता की तुलना में प्रकाश कितना उज्ज्वल दिखाई देता है। वे चमकदार प्रभावकारिता नामक मात्रा द्वारा कच्ची शक्ति (भौतिकी) से संबंधित हैं और इसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि इनडोर और आउटडोर समुच्चयिंग्स में विभिन्न कार्यों के लिए पर्याप्त प्रकाश कैसे प्राप्त की जाए। एक फोटोकेल सेंसर द्वारा मापी गई प्रकाश आवश्यकता नहीं है कि मानव आंख द्वारा क्या माना जाता है और बिना निस्पंदन के जो महंगा हो सकता है, फोटोकेल और चार्ज-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) कुछ अवरक्त, पराबैंगनी या दोनों का उत्तर देते हैं।
प्रकाश का दाब
प्रकाश अपने पथ में वस्तुओं पर भौतिक दबाव डालता है, एक ऐसी घटना जिसे मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा घटाया जा सकता है, किन्तु प्रकाश की कण प्रकृति द्वारा इसे अधिक आसानी से समझाया जा सकता है: फोटॉन विकिरण करते हैं और उनकी गति को स्थानांतरित करते हैं। प्रकाश का दबाव प्रकाश की गति, से विभाजित प्रकाश पुंज की शक्ति के सामान्य होता है। c के परिमाण के कारण दैनिक वस्तुओं पर प्रकाश दाब का प्रभाव नगण्य होता है। उदाहरण के लिए, एक मिलीवाट का लेज़र पॉइंटर प्रदीप्त होने वाली वस्तु पर लगभग 3.3 न्यूटन (इकाई) का बल लगाता है; इस प्रकार, कोई एक पैसा उठा सकता है (संयुक्त राज्य का सिक्का) | यू.एस. पेनी लेज़र पॉइंटर्स के साथ, किन्तु ऐसा करने के लिए लगभग 30 बिलियन 1-mW लेज़र पॉइंटर्स की आवश्यकता होगी। [21] चूंकि, नैनोमीटर-स्केल अनुप्रयोगों जैसे कि नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल परिपथ (एनईएमएस) में, प्रकाश दबाव का प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण है और एनईएमएस तंत्र को चलाने के लिए और एकीकृत परिपथ में नैनोमीटर-स्केल भौतिक स्विच को फ्लिप करने के लिए प्रकाश दबाव का शोषण अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र है। [22] बड़े मापदंड पर, हल्के दबाव के कारण क्षुद्रग्रह तेजी से घूम सकते हैं,[23] पवनचक्की के वैन के रूप में उनके अनियमित आकार पर कार्य करना होता है । अंतरिक्ष में अंतरिक्ष यान को गति देने वाले सौर बनाने की संभावना भी जांच के दायरे में होती है। [24][25]
चूंकि क्रुक्स रेडियोमीटर की गति को मूल रूप से हल्के दबाव के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, यह व्याख्या गलत है; विशेषता क्रुक घूर्णन एक आंशिक निर्वात का परिणाम है। [26] इसे निकोल्स रेडियोमीटर के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जिसमें टोक़ के कारण (साधारण ) गति (चूंकि घर्षण के खिलाफ पूर्ण घूर्णन के लिए पर्याप्त नहीं है) सीधे हल्के दबाव के कारण होती है। [27]
प्रकाश दबाव के परिणामस्वरूप, अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1909 में विकिरण घर्षण के अस्तित्व की पूर्कीवानुमान जो पदार्थ की गति का विरोध करता है । [28] उन्होंने लिखा, विकिरण प्लेट के दोनों ओर दबाव पड़ सकता है। यदि प्लेट विरामावस्था में है, तो दोनों पक्षों पर आरोपित दाब समान होता है। चूंकि, यदि यह गति में है, तो पीछे की सतह की तुलना में गति (सामने की सतह) के समय आगे की सतह पर अधिक विकिरण परिलक्षित होता है । इस प्रकार सामने की सतह पर लगाए गए दबाव का पश्चगामी बल पीठ पर लगने वाले दबाव के बल से बड़ा होता है। इसलिए, दो बलों के परिणाम के रूप में, एक बल बना रहता है जो प्लेट की गति का प्रतिकार करता है और जो प्लेट के वेग के साथ बढ़ता है। इस परिणामी को हम संक्षेप में 'विकिरण घर्षण' कहेंगे।
सामान्यतः प्रकाश का संवेग इसकी गति की दिशा के साथ संरेखित होता है। चूंकि, उदाहरण के लिए अपवर्तक तरंगों में संवेग प्रसार की दिशा में अनुप्रस्थ होता है। [29]
कालानुक्रमिक क्रम में प्रकाश के बारे में ऐतिहासिक सिद्धांत
मौलिक ग्रीस और यूनानीवाद
पांचवीं शताब्दी ईसा पूर्व में, एम्पेडोकल्स ने माना कि सब कुछ मौलिक तत्व से बना था;जैसे अग्नि, वायु, पृथ्वी और जल। उनका मानना था कि एफ़्रोडाइट ने चार तत्वों से मानव आंख बनाई और उसने आंख में आग जलाई जो आंखों से चमकने वाली दृष्टि को संभव बनाती है। यदि यह सच था, तो कोई रात के साथ-साथ दिन के समय भी देख सकता था, इसलिए एम्पेडोकल्स ने आंखों से किरणों और सूर्य जैसे स्रोत से किरणों के बीच एक अंतःक्रिया को भेजा था ।[30]
लगभग 300 ईसा पूर्व में यूक्लिड ने ऑप्टिका लिखी, जिसमें उन्होंने प्रकाश के गुणों का अध्ययन किया था । यूक्लिड ने माना कि प्रकाश सीधी रेखाओं में चलता है और उन्होंने परावर्तन के नियमों का वर्णन किया और उनका गणितीय अध्ययन किया था । उन्होंने सवाल किया कि दृष्टि आंख से बीम का परिणाम है, क्योंकि वह पूछते हैं कि कोई तुरंत सितारों को कैसे देखता है, यदि कोई अपनी आंखें बंद कर लेता है, तो उन्हें रात में खोलता है। यदि आंख से किरण असीम रूप से तेजी से यात्रा करती है तो यह कोई समस्या नहीं है। [31]
55 ईसा पूर्व में, ल्यूक्रेटियस, एक रोमन, जिसने पहले ग्रीक परमाणुवाद के विचारों को आगे बढ़ाया, ने लिखा कि सूर्य की प्रकाश और गर्मी; ये सूक्ष्म परमाणुओं से बने होते हैं, जिन्हें जब हटा दिया जाता है, तो हवा के अंतर-अंतरिक्ष में सही दिशा में शूटिंग में कोई समय नहीं गंवाते हैं। (ब्रह्मांड की प्रकृति से)। बाद के कण सिद्धांतों के समान होने के अतिरिक्त, ल्यूक्रेटियस के विचारों को सामान्यतः स्वीकार नहीं किया गया था। टॉलेमी (सी। दूसरी शताब्दी) ने अपनी पुस्तक ऑप्टिक्स में प्रकाश के अपवर्तन के बारे में लिखा है । [32]
मौलिक भारत
प्राचीन भारत में विज्ञान और प्रौद्योगिकी में, सांख्य और वैशेषिक के हिंदू स्कूलों ने लगभग ईस्वी सन् की प्रारंभ से ही प्रकाश पर सिद्धांत विकसित किए। सांख्य विचारधारा के अनुसार, प्रकाश पांच मूलभूत सूक्ष्म तत्वों (तन्मात्रा) में से एक है, जिसमें से स्थूल तत्व निकलते हैं। इन तत्वों के परमाणुवाद का विशेष रूप से उल्लेख नहीं किया गया है और ऐसा प्रतीत होता है कि उन्हें वास्तव में निरंतर माना जाता था।[33]
दूसरी ओर, वैशेषिक विचारधारा ईथर (मौलिक तत्व), अंतरिक्ष और समय के गैर-परमाणु आधार पर भौतिक संसार का परमाणु सिद्धांत देती है। (परमाणु भारतीय परमाणुवाद देखें।) मूल परमाणु पृथ्वी (पृथ्वी), जल (पानी), अग्नि (अग्नि) और वायु (वायु) के होते हैं। प्रकाश किरणों को तेजस (अग्नि) परमाणुओं के उच्च वेग की एक धारा के रूप में लिया जाता है। . तेजस परमाणुओं की गति और व्यवस्था के आधार पर प्रकाश के कण विभिन्न विशेषताओं को प्रदर्शित कर सकते हैं।
विष्णु पुराण में सूर्य के प्रकाश को सूर्य की सात किरणें कहा गया है। [33]
भारतीय बौद्धों, जैसे कि पांचवीं शताब्दी में दिग्नाग और सातवीं शताब्दी में धर्मकीर्ति, ने एक प्रकार का परमाणुवाद विकसित किया, जो वास्तविकता के बारे में एक दर्शन है जो परमाणु संस्थाओं से बना है जो प्रकाश या ऊर्जा की क्षणिक चमक हैं। वे प्रकाश को ऊर्जा के समतुल्य एक परमाणु इकाई के रूप में देखते थे। [33]
डेसकार्टेस
रेने डेसकार्टेस (1596-1650) ने माना कि प्रकाश चमकदार निकाय की एक तंत्र (दर्शन) संपत्ति थी, जो अलहाज़ेन | इब्न अल-हेथम और विटेलो के रूपों के साथ-साथ रोजर बेकन लिगेसी, ग्रोसमुच्चयेस्ट और केपलर की प्रजातियों को खारिज करती थी। [34] 1637 में उन्होंने प्रकाश के अपवर्तन का एक सिद्धांत प्रकाशित किया, जिसमें गलत विधियों से मान लिया गया था कि प्रकाश कम घने माध्यम की तुलना में सघन माध्यम में तेजी से यात्रा करता है। डेसकार्टेस ध्वनि तरंगों के व्यवहार के अनुरूप इस निष्कर्ष पर पहुंचे। चूंकि डेसकार्टेस सापेक्ष गति के बारे में गलत थे, वह यह मानने में सही थे कि प्रकाश तरंग की तरह व्यवहार करता है और यह निष्कर्ष निकालता है कि अपवर्तन को विभिन्न मीडिया में प्रकाश की गति द्वारा समझाया जा सकता है।
डेसकार्टेस यांत्रिक उपमाओं का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति नहीं हैं, किन्तु क्योंकि वह स्पष्ट रूप से प्रमाणित करते हैं कि प्रकाश केवल चमकदार निकाय और संचारण माध्यम का एक यांत्रिक गुण है, डेसकार्टेस के प्रकाश के सिद्धांत को आधुनिक भौतिक प्रकाशिकी की प्रारंभ के रूप में माना जाता है। [34]
कण सिद्धांत
पियरे गैसेंडी (1592-1655), परमाणुवादी, ने प्रकाश के एक कण सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जिसे मरणोपरांत 1660 के दशक में प्रकाशित किया गया था। आइजैक न्यूटन ने कम उम्र में गैसेंडी के काम का अध्ययन किया और डेसकार्टेस के प्लेनम के सिद्धांत के लिए अपने विचार को प्राथमिकता दी थी । उन्होंने 1675 के प्रकाश की अपनी परिकल्पना में कहा कि प्रकाश कणिकावाद (पदार्थ के कण) से बना था जो एक स्रोत से सभी दिशाओं में उत्सर्जित होते थे। प्रकाश की तरंग प्रकृति के खिलाफ न्यूटन के तर्कों में से एक यह था कि तरंगें बाधाओं के चारों ओर मुड़ने के लिए जानी जाती थीं, जबकि प्रकाश केवल सीधी रेखाओं में यात्रा करता था। चूंकि, उन्होंने प्रकाश के विवर्तन की घटना की व्याख्या की (जिसे फ्रांसेस्को मारिया ग्रिमाल्डी द्वारा देखा गया था) यह अनुमति देकर कि प्रकाश कण एथर (मौलिक तत्व) में स्थानीय तरंग बना सकता है।
न्यूटन के सिद्धांत का उपयोग प्रकाश के परावर्तन (भौतिकी) की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, किन्तु यह गलत विधियों से यह मानकर अपवर्तन की व्याख्या कर सकता है कि प्रकाश एक सघन माध्यम (प्रकाशिकी) में प्रवेश करने पर त्वरित होता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण खिंचाव अधिक होता है। न्यूटन ने अपने सिद्धांत का अंतिम संस्करण 1704 के अपने ऑप्टिक्स में प्रकाशित किया। उनकी प्रतिष्ठा ने 18 वीं शताब्दी के समय प्रकाश के कण सिद्धांत को प्रभावित करने में सहायता की। प्रकाश के कण सिद्धांत ने लाप्लास को यह तर्क देने के लिए प्रेरित किया कि कोई पिंड इतना विशाल हो सकता है कि प्रकाश उससे बच न सके। दूसरे शब्दों में, यह वही बन जाएगा जिसे अब ब्लैक होल कहा जाता है। लैपलेस ने बाद में अपना सुझाव वापस ले लिया, जब प्रकाश का एक तरंग सिद्धांत प्रकाश के मॉडल के रूप में शक्तिशाली से स्थापित हो गया (जैसा कि समझाया गया है, न तो एक कण या लहर सिद्धांत पूरी तरह से सही है)। प्रकाश पर न्यूटन के निबंध का अनुवाद स्टीफन हॉकिंग और जॉर्ज एफ आर एलिस द्वारा द लार्ज स्केल स्ट्रक्चर ऑफ स्पेस-टाइम में दिखाई देता है।
तथ्य यह है कि प्रकाश ध्रुवीकृत प्रकाश हो सकता है, पहली बार न्यूटन द्वारा कण सिद्धांत का उपयोग करके गुणात्मक रूप से समझाया गया था। एटियेन-लुई मालुस ने 1810 में ध्रुवीकरण का गणितीय कण सिद्धांत बनाया। 1812 में जीन-बैप्टिस्ट बायोट ने दिखाया कि इस सिद्धांत ने प्रकाश ध्रुवीकरण की सभी ज्ञात घटनाओं की व्याख्या की। उस समय ध्रुवीकरण को कण सिद्धांत का प्रमाण माना जाता था।
तरंग सिद्धांत
रंगों की उत्पत्ति की व्याख्या करने के लिए, रॉबर्ट हुक (1635-1703) ने नाड़ी सिद्धांत विकसित किया और अपने 1665 के काम माइक्रोग्राफिया (अवलोकन IX) में प्रकाश के प्रसार की तुलना पानी में तरंगों से की। 1672 में हुक ने सुझाव दिया कि प्रकाश का कंपन प्रसार की दिशा के लंबवत हो सकता है। क्रिस्टियान ह्यूजेन्स (1629-1695) ने 1678 में प्रकाश के गणितीय तरंग सिद्धांत पर काम किया और इसे 1690 में अपने ट्रीटीज ऑन लाइट में प्रकाशित किया। उन्होंने प्रस्तावित किया कि प्रकाश सभी दिशाओं में एक माध्यम में तरंगों की एक श्रृंखला के रूप में उत्सर्जित होता है जिसे ल्यूमिनिफेरस ईथर कहा जाता है। चूंकि तरंगें गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित नहीं होती हैं, इसलिए यह माना गया कि वे सघन माध्यम में प्रवेश करने पर धीमी हो जाती हैं।[35]
तरंग सिद्धांत ने भविष्यवाणी की थी कि प्रकाश तरंगें ध्वनि तरंगों की तरह एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर सकती हैं (जैसा कि थॉमस यंग (वैज्ञानिक) द्वारा 1800 के आसपास उल्लेख किया गया है)। यंग ने डबल-स्लिट प्रयोग के माध्यम से दिखाया कि प्रकाश तरंगों के रूप में व्यवहार करता है। उन्होंने यह भी प्रस्तावित किया कि अलग-अलग रंग प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के कारण होते हैं और आंखों में तीन-रंग के अनुलेख के संदर्भ में रंग दृष्टि को समझाया। तरंग सिद्धांत का एक अन्य समर्थक लियोनहार्ड यूलर था। उन्होंने नोवा थियोरिया ल्यूसिस एट कोलोरम (1746) में तर्क दिया कि तरंग सिद्धांत द्वारा विवर्तन को अधिक आसानी से समझाया जा सकता है। 1816 में आंद्रे-मैरी एम्पीयर ने ऑगस्टिन-जीन फ्रेस्नेल को विचार दिया कि प्रकाश के ध्रुवीकरण को तरंग सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है यदि प्रकाश एक अनुप्रस्थ तरंग थी। [36]
बाद में, फ़्रेस्नेल ने स्वतंत्र रूप से प्रकाश के अपने स्वयं के तरंग सिद्धांत पर काम किया और इसे 1817 में एकेडेमी डेस साइंसेज के सामने प्रस्तुत किया। साइमन डेनिस पॉइसन ने फ़्रेस्नेल के गणितीय कार्य में जोड़ा जिससे तरंग सिद्धांत के पक्ष में एक ठोस तर्क प्रस्तुत किया जा सके, जिससे न्यूटन के कणिका सिद्धांत को उलटने में सहायता मिली। वर्ष 1821 तक, फ्रेस्नेल गणितीय विधियोंं के माध्यम से यह दिखाने में सक्षम था कि ध्रुवीकरण को प्रकाश के तरंग सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है यदि और केवल यदि प्रकाश पूरी तरह से अनुप्रस्थ था, जिसमें कोई अनुदैर्ध्य कंपन नहीं था।
तरंग सिद्धांत की अशक्ती यह थी कि प्रकाश तरंगों को ध्वनि तरंगों की तरह संचरण के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होगी। 1678 में ह्यूजेन्स द्वारा प्रस्तावित काल्पनिक पदार्थ चमकदार ईथर के अस्तित्व को मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग द्वारा उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में शक्तिशाली संदेह में डाल दिया गया था।
न्यूटन के कणिका सिद्धांत में निहित है कि प्रकाश एक सघन माध्यम में तेजी से यात्रा करेगा, जबकि ह्यूजेन्स और अन्य के तरंग सिद्धांत ने इसके विपरीत किया। उस समय, प्रकाश की गति को इतना स्पष्ट रूप से नहीं मापा जा सकता था कि यह तय कर सके कि कौन सा सिद्धांत सही था। पर्याप्त स्पष्ट माप करने वाला पहला व्यक्ति 1850 में लियोन फौकॉल्ट था। [37] उनके परिणाम ने तरंग सिद्धांत का समर्थन किया और मौलिक कण सिद्धांत को अंततः छोड़ दिया गया, केवल 20 वीं शताब्दी में आंशिक रूप से फिर से लाया गया है ।
विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत
1845 में, माइकल फैराडे ने पाया कि रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान को घुमाया जाता है जब प्रकाश किरणें एक पारदर्शी ढांकता हुआ की उपस्थिति में चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में यात्रा करती हैं, जिसे अब फैराडे घूर्णन के रूप में जाना जाता है। [38] यह पहला प्रमाण था कि प्रकाश विद्युत चुंबकत्व से संबंधित था। 1846 में उन्होंने अनुमान लगाया कि प्रकाश चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ फैलने वाली किसी प्रकार की अस्तव्यस्तता हो सकती है। [38] फैराडे ने 1847 में प्रस्तावित किया कि प्रकाश एक उच्च आवृत्ति वाला विद्युत चुम्बकीय कंपन है, जो ईथर जैसे माध्यम की अनुपस्थिति में भी फैल सकता है। [39]
फैराडे के काम ने जेम्स क्लर्क मैक्सवेल को विद्युत चुम्बकीय विकिरण और प्रकाश का अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया। मैक्सवेल ने पाया कि स्व-प्रसारित विद्युत चुम्बकीय तरंगें स्थिर गति से अंतरिक्ष में यात्रा करेंगी, जो कि प्रकाश की पहले मापी गई गति के सामान्य थी। इससे मैक्सवेल ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप था: उन्होंने पहली बार 1862 में ऑन भौतिक रेखाएँ ऑफ फोर्स में इस परिणाम को बताया। 1873 में, उन्होंने प्रकाश और चुंबकत्व पर एक ग्रंथ प्रकाशित किया, जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के व्यवहार का पूर्ण गणितीय विवरण सम्मिलित था, जिसे अभी भी मैक्सवेल के समीकरण के रूप में जाना जाता है। इसके तुरंत बाद, हेनरिक हर्ट्ज़ ने प्रयोगशाला में रेडियो तरंगों को उत्पन्न करने और उनका पता लगाने के द्वारा प्रयोगात्मक रूप से मैक्सवेल के सिद्धांत की पुष्टि की और यह प्रदर्शित किया कि ये तरंगें दृश्य प्रकाश की तरह व्यवहार करती हैं, प्रतिबिंब, अपवर्तन, विवर्तन और तरंग हस्तक्षेप जैसे गुणों का प्रदर्शन करती हैं। मैक्सवेल के सिद्धांत और हर्ट्ज़ के प्रयोगों ने सीधे आधुनिक रेडियो, रडार, टेलीविजन, विद्युत चुम्बकीय छवि और वायरलेस संचार के विकास की ओर अग्रसर किया गया है ।
क्वांटम सिद्धांत में, फोटॉन को मैक्सवेल के मौलिक सिद्धांत में वर्णित तरंगों के तरंग पैकेट के रूप में देखा जाता है। क्वांटम सिद्धांत को दृश्य प्रकाश के साथ भी प्रभावों की व्याख्या करने की आवश्यकता थी जो मैक्सवेल का मौलिक सिद्धांत (जैसे वर्णक्रमीय रेखाएं) नहीं कर सका था ।
क्वांटम सिद्धांत
1900 में मैक्स प्लैंक ने ब्लैक-बॉडी विकिरण की व्याख्या करने का प्रयास करते हुए सुझाव दिया कि चूंकि प्रकाश तरंग है, किन्तु ये तरंगें अपनी आवृत्ति से संबंधित सीमित मात्रा में ही ऊर्जा प्राप्त कर सकती हैं या खो सकती हैं। प्लैंक ने प्रकाश ऊर्जा के इन गांठों को क्वांटम (एक लैटिन शब्द से कितने के लिए) कहा था । 1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या करने के लिए प्रकाश क्वांटा के विचार का उपयोग किया और सुझाव दिया कि इन प्रकाश क्वांटा का वास्तविक अस्तित्व था। 1923 में आर्थर हॉली कॉम्पटन ने दिखाया कि जब इलेक्ट्रॉनों से बिखरी हुई कम तीव्रता वाली एक्स-रे (तथाकथित कॉम्पटन स्कैटरिंग) को देखा जाता है, तो तरंग दैर्ध्य बदलाव को एक्स-रे के कण-सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है, किन्तु तरंग सिद्धांत द्वारा नहीं समझाया जा सकता है । 1926 में गिल्बर्ट एन. लुईस ने इन प्रकाश कणों को फोटॉन नाम दिया था ।[40]
अंततः क्वांटम यांत्रिकी के आधुनिक सिद्धांत ने प्रकाश को (कुछ अर्थों में) एक कण और एक लहर और (दूसरे अर्थ में) के रूप में चित्रित किया, एक ऐसी घटना के रूप में जो न तो एक कण है और न ही एक लहर (जो वास्तव में मैक्रोस्कोपिक घटनाएं हैं, जैसे कि बेसबॉल या समुद्र की लहरें)। इसके अतिरिक्त, आधुनिक भौतिकी प्रकाश को ऐसी चीज के रूप में देखती है जिसे कभी-कभी एक प्रकार के मैक्रोस्कोपिक रूपक (कणों) और कभी-कभी किसी अन्य मैक्रोस्कोपिक रूपक (जल तरंगों) के लिए उपयुक्त गणित के साथ वर्णित किया जा सकता है, किन्तु वास्तव में कुछ ऐसा है जिसकी पूरी तरह से कल्पना नहीं की जा सकती है। जैसा कि रेडियो तरंगों और कॉम्पटन प्रकीर्णन में सम्मिलित एक्स-रे के स्थितियों में, भौतिकविदों ने ध्यान दिया है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरण कम आवृत्तियों पर एक मौलिक तरंग की तरह अधिक व्यवहार करता है, किन्तु उच्च आवृत्तियों पर एक मौलिक कण की तरह, किन्तु पूरी तरह से कभी नहीं खोता है एक या दूसरे के गुण। दृश्य प्रकाश, जो आवृत्ति में एक मध्यम जमीन पर कब्जा कर लेता है, प्रयोगों में आसानी से एक तरंग या कण मॉडल, या कभी-कभी दोनों का उपयोग करके वर्णन योग्य होने के लिए दिखाया जा सकता है।
फरवरी 2018 में, वैज्ञानिकों ने पहली बार प्रकाश के एक नए रूप की खोज की सूचना दी, जिसमें पोलरिटोन सम्मिलित हो सकते हैं, जो क्वांटम कंप्यूटर के विकास में उपयोगी हो सकते हैं।[41][42]
पृथ्वी पर प्रकाश के लिए उपयोग
सूर्य का प्रकाश ऊर्जा प्रदान करता है जिसका उपयोग हरे पौधे अधिकतर स्टार्च के रूप में शर्करा बनाने के लिए करते हैं, जो ऊर्जा को जीवित चीजों में छोड़ते हैं जो उन्हें पचाते हैं। प्रकाश संश्लेषण की यह प्रक्रिया सजीवों द्वारा उपयोग की जाने वाली लगभग सारी ऊर्जा प्रदान करती है। जानवरों की कुछ प्रजातियां अपना प्रकाश स्वयं उत्पन्न करती हैं, एक प्रक्रिया जिसे बायोलुमिनसेंस कहा जाता है। उदाहरण के लिए, जुगनू प्रकाश का उपयोग साथियों का पता लगाने के लिए करते हैं और वैम्पायर स्क्विड इसका उपयोग शिकार से खुद को छिपाने के लिए करते हैं।
यह भी देखें
- ऑटोमोटिव प्रकाश व्यवस्था
- बैलिस्टिक फोटॉन
- रंग तापमान
- फर्मेट का सिद्धांत
- हाइजेन्स का सिद्धांत
- जर्नल ऑफ ल्यूमिनेसिसेंस
- प्रकाश कला
- प्रकाश किरण - विशेष रूप से पक्ष से दिखाई देने वाली प्रकाश पुंजों के बारे में
- लाइट फैंटास्टिक (टीवी सीरीज़) | लाइट फैंटास्टिक (टीवी सीरीज़)
- प्रकाश चक्की
- हल्की पेंटिंग
- प्रकाश प्रदूषण
- प्रकाश चिकित्सा
- प्रकाश
- प्रकाश स्रोतों की सूची
- ल्यूमिनेसेंस: द जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल एंड केमिकल ल्यूमिनेसेंस
- फोटोटिक स्नीज रिफ्लेक्स
- प्रकाश का अधिकार
- सूर्य के संपर्क में आने के जोखिम और लाभ
- स्पेक्ट्रोस्कोपी
टिप्पणियाँ
संदर्भ
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