उत्सर्जन सिद्धांत

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उत्सर्जन सिद्धांत, जिसे उत्सर्जक सिद्धांत या प्रकाश का बैलिस्टिक सिद्धांत भी कहा जाता है, सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के लिए एक प्रतिस्पर्धी सिद्धांत था, जो 1887 के माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करता है। उत्सर्जन सिद्धांत प्रकाश संचरण के लिए कोई पसंदीदा फ्रेम नहीं होने के कारण सापेक्षता के सिद्धांत का पालन करते हैं, लेकिन कहते हैं कि प्रकाश अपरिवर्तनीय अभिधारणा को लागू करने के बजाय अपने स्रोत के सापेक्ष प्रकाश की गति | गति सी से उत्सर्जित होता है। इस प्रकार, उत्सर्जक सिद्धांत बिजली का गतिविज्ञान और यांत्रिकी को एक सरल न्यूटोनियन सिद्धांत के साथ जोड़ता है। हालाँकि इस सिद्धांत के समर्थक अभी भी वैज्ञानिक मुख्यधारा से बाहर हैं, लेकिन इस सिद्धांत को अधिकांश वैज्ञानिकों द्वारा निर्णायक रूप से बदनाम माना जाता है।[1][2]


इतिहास

Main article: Ritz ballistic theory

उत्सर्जन सिद्धांत से सबसे अधिक बार जुड़ा नाम आइजैक न्यूटन है। अपने कणिका सिद्धांत में न्यूटन ने प्रकाश कणिकाओं को उत्सर्जक वस्तु के संबंध में सी की नाममात्र गति से गर्म पिंडों से फेंके जाने और न्यूटोनियन यांत्रिकी के सामान्य नियमों का पालन करने की कल्पना की, और फिर हम उम्मीद करते हैं कि प्रकाश इतनी गति से हमारी ओर बढ़ रहा है दूर के उत्सर्जक की गति (c ± v) से ऑफसेट होता है।

20वीं शताब्दी में, इलेक्ट्रोडायनामिक्स और सापेक्षता के सिद्धांत के बीच स्पष्ट संघर्ष को हल करने के लिए अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा विशेष सापेक्षता का निर्माण किया गया था। सिद्धांत की ज्यामितीय सरलता प्रेरक थी, और अधिकांश वैज्ञानिकों ने 1911 तक सापेक्षता को स्वीकार कर लिया। हालांकि, कुछ वैज्ञानिकों ने सापेक्षता के दूसरे बुनियादी सिद्धांत को खारिज कर दिया: सभी जड़त्वीय फ़्रेमों में प्रकाश की गति की स्थिरता। इसलिए विभिन्न प्रकार के उत्सर्जन सिद्धांत प्रस्तावित किए गए जहां प्रकाश की गति स्रोत के वेग पर निर्भर करती है, और लोरेंत्ज़ परिवर्तन के बजाय गैलिलियन परिवर्तन का उपयोग किया जाता है। ये सभी माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग के नकारात्मक परिणाम की व्याख्या कर सकते हैं, क्योंकि संदर्भ के सभी फ़्रेमों में इंटरफेरोमीटर के संबंध में प्रकाश की गति स्थिर है। उनमें से कुछ सिद्धांत थे:[1][3]

  • प्रकाश अपने पूरे पथ में वेग के उस घटक को बरकरार रखता है जो उसने अपने मूल गतिशील स्रोत से प्राप्त किया था, और परावर्तन के बाद प्रकाश एक केंद्र के चारों ओर गोलाकार रूप में फैलता है जो मूल स्रोत के समान वेग से चलता है। (1908 में वाल्टर रिट्ज द्वारा प्रस्तावित)।[4] इस मॉडल को सबसे संपूर्ण उत्सर्जन सिद्धांत माना गया। (वास्तव में, रिट्ज मैक्सवेल-लोरेंत्ज़ इलेक्ट्रोडायनामिक्स का मॉडलिंग कर रहा था। बाद के पेपर में [5] रिट्ज ने कहा कि उनके सिद्धांत में उत्सर्जन कणों को अपने पथ के साथ आवेशों के साथ परस्पर क्रिया का सामना करना पड़ता है और इस प्रकार तरंगें (उनके द्वारा उत्पन्न) अनिश्चित काल तक अपने मूल उत्सर्जन वेग को बरकरार नहीं रखेंगी।)
  • परावर्तित दर्पण का उत्तेजित भाग प्रकाश के एक नए स्रोत के रूप में कार्य करता है और परावर्तित प्रकाश का दर्पण के संबंध में वही वेग c होता है जो इसके स्रोत के संबंध में मूल प्रकाश का होता है। (रिचर्ड चेज़ टॉल्मन द्वारा 1910 में प्रस्तावित, हालाँकि वह विशेष सापेक्षता के समर्थक थे)।[6]
  • दर्पण से परावर्तित प्रकाश मूल स्रोत की दर्पण छवि के वेग के बराबर वेग का एक घटक प्राप्त करता है (1911 में ऑस्कर एम. स्टीवर्ट द्वारा प्रस्तावित)।[7]
  • रिट्ज़-टोलमैन सिद्धांत का एक संशोधन जे.जी. फॉक्स (1965) द्वारा प्रस्तुत किया गया था। उन्होंने तर्क दिया कि इवाल्ड और ओसीन के विलुप्त होने के प्रमेय (यानी, पार किए गए माध्यम के भीतर प्रकाश का पुनर्जनन) पर विचार किया जाना चाहिए। हवा में, विलुप्त होने की दूरी केवल 0.2 सेमी होगी, यानी, इस दूरी को पार करने के बाद प्रकाश की गति माध्यम के संबंध में स्थिर होगी, प्रारंभिक प्रकाश स्रोत के लिए नहीं। (हालाँकि, फ़ॉक्स स्वयं विशेष सापेक्षता के समर्थक थे।)[1]

माना जाता है कि सापेक्षता के अपने विशेष सिद्धांत के पक्ष में इसे छोड़ने से पहले अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने स्वयं के उत्सर्जन सिद्धांत पर काम किया था। कई वर्षों बाद आर.एस. शैंकलैंड ने आइंस्टीन को यह कहते हुए रिपोर्ट किया कि रिट्ज का सिद्धांत कई जगहों पर बहुत खराब था और उन्होंने स्वयं अंततः उत्सर्जन सिद्धांत को त्याग दिया था क्योंकि वह इसका वर्णन करने वाले किसी भी प्रकार के अंतर समीकरणों के बारे में नहीं सोच सकते थे, क्योंकि इससे प्रकाश की तरंगें मिश्रित हो जाती हैं।[8][9][10]


उत्सर्जन सिद्धांत का खंडन

निम्नलिखित योजना डी सिटर द्वारा शुरू की गई थी[11]उत्सर्जन सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए:

जहां c प्रकाश की गति है, v स्रोत की गति है, c' प्रकाश की परिणामी गति है, और k एक स्थिरांक है जो स्रोत निर्भरता की सीमा को दर्शाता है जो 0 और 1 के बीच मान प्राप्त कर सकता है। विशेष सापेक्षता और स्थिर ईथर के अनुसार, k =0, जबकि उत्सर्जन सिद्धांत 1 तक मान की अनुमति देते हैं। बहुत कम दूरी पर कई स्थलीय प्रयोग किए गए हैं, जहां कोई प्रकाश खींचने या विलुप्त होने का प्रभाव नहीं आ सकता है, और फिर से परिणाम पुष्टि करते हैं कि प्रकाश की गति की गति से स्वतंत्र है स्रोत, उत्सर्जन सिद्धांतों को निर्णायक रूप से खारिज करता है।

खगोलीय स्रोत

de Sitter's argument against emission theory.
Animation of de Sitter's argument.
Willem de Sitter's argument against emission theory. According to simple emission theory, light moves at a speed of c with respect to the emitting object. If this were true, light emitted from a star in a double-star system from different parts of the orbital path would travel towards us at different speeds. For certain combinations of orbital speed, distance, and inclination, the "fast" light given off during approach would overtake "slow" light emitted during a recessional part of the star's orbit. Many bizarre effects would be seen, including (a) as illustrated, unusually shaped variable star light curves such as have never been seen, (b) extreme Doppler red- and blue-shifts in phase with the light curves, implying highly non-Keplerian orbits, and (c) splitting of the spectral lines (note simultaneous arrival of blue- and red-shifted light at the target).[12]

1910 में डैनियल फ्रॉस्ट कॉमस्टॉक और 1913 में विलियम डी सिटर ने लिखा था कि किनारे पर दिखाई देने वाली डबल-स्टार प्रणाली के मामले में, आने वाले तारे से प्रकाश अपने पीछे हटने वाले साथी से प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करने और उससे आगे निकलने की उम्मीद की जा सकती है। यदि दूरी इतनी अधिक थी कि निकट आ रहे तारे के तेज़ सिग्नल को पकड़ लिया जा सके और उस धीमी रोशनी से आगे निकल सके जो उसने पहले पीछे हटने के दौरान उत्सर्जित की थी, तो तारा प्रणाली की छवि पूरी तरह से बिखरी हुई दिखाई देनी चाहिए। डी सिटर डबल स्टार प्रयोग से पता चला कि उनके द्वारा अध्ययन किए गए किसी भी स्टार सिस्टम ने चरम ऑप्टिकल प्रभाव व्यवहार नहीं दिखाया, और इसे सामान्य रूप से रिट्ज़ियन सिद्धांत और उत्सर्जन सिद्धांत के लिए मौत की घंटी माना गया। .[11][13][14] डी सिटर के प्रयोग पर इवाल्ड और ओसीन के विलुप्त होने के प्रमेय के प्रभाव पर फॉक्स द्वारा विस्तार से विचार किया गया है, और यह बाइनरी सितारों के आधार पर डी सिटर प्रकार के साक्ष्य की तर्कसंगतता को कम कर देता है। हालाँकि, हाल ही में ब्रेचर (1977) द्वारा एक्स-रे स्पेक्ट्रम में इसी तरह के अवलोकन किए गए हैं, जिनकी विलुप्त होने की दूरी इतनी लंबी है कि इससे परिणामों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा। अवलोकन इस बात की पुष्टि करते हैं कि प्रकाश की गति स्रोत की गति से स्वतंत्र है .[2]

हंस थिरिंग ने 1924 में तर्क दिया कि एक परमाणु जो उत्सर्जन प्रक्रिया के दौरान सूर्य में थर्मल टकराव से त्वरित होता है, वह अपने प्रारंभ और अंत बिंदु पर अलग-अलग वेग वाली प्रकाश किरणें उत्सर्जित कर रहा है। इसलिए प्रकाश किरण का एक सिरा पूर्ववर्ती हिस्सों से आगे निकल जाएगा, और परिणामस्वरूप सिरों के बीच की दूरी पृथ्वी तक पहुंचने तक 500 किमी तक बढ़ जाएगी, जिससे कि सूर्य के विकिरण में तेज वर्णक्रमीय रेखाओं का अस्तित्व ही बैलिस्टिक मॉडल को खारिज कर देता है। .[15]


स्थलीय स्रोत

इस तरह के प्रयोगों में सदेह (1963) का प्रयोग शामिल है, जिन्होंने विपरीत दिशा में यात्रा करने वाले फोटॉनों के वेग अंतर को मापने के लिए उड़ान के समय की तकनीक का उपयोग किया था, जो पॉज़िट्रॉन विनाश द्वारा उत्पादित किए गए थे।[16] एक अन्य प्रयोग अल्वेगर एट अल द्वारा आयोजित किया गया था। (1963), जिन्होंने गतिमान और विश्राम स्रोतों से गामा किरणों की उड़ान के समय की तुलना की।[17] सापेक्षता के अनुसार दोनों प्रयोगों में कोई अंतर नहीं पाया गया।

फिलिप्पास और फॉक्स (1964)[18] सादेह (1963) और अल्वेगर (1963) को विलुप्त होने के प्रभावों के लिए पर्याप्त रूप से नियंत्रित नहीं माना गया। इसलिए उन्होंने विलुप्त होने को ध्यान में रखते हुए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सेटअप का उपयोग करके एक प्रयोग किया। विभिन्न डिटेक्टर-लक्ष्य दूरी से एकत्र किए गए डेटा स्रोत के वेग पर प्रकाश की गति की कोई निर्भरता नहीं होने के अनुरूप थे, और विलुप्त होने के साथ और बिना सी ± वी दोनों मानकर मॉडल किए गए व्यवहार के साथ असंगत थे।

अपनी पिछली जांच को जारी रखते हुए, अल्वेगर एट अल। (1964) ने π का ​​अवलोकन किया0-मेसन जो 99.9% प्रकाश गति से फोटॉन में विघटित होते हैं। प्रयोग से पता चला कि फोटॉनों ने अपने स्रोतों की गति प्राप्त नहीं की और फिर भी प्रकाश की गति से यात्रा की . फोटॉन द्वारा पार किए गए मीडिया की जांच से पता चला कि विलुप्त होने वाला बदलाव परिणाम को महत्वपूर्ण रूप से विकृत करने के लिए पर्याप्त नहीं था।[19] न्यूट्रिनो गति का भी मापन किया गया है। लगभग प्रकाश गति से यात्रा करने वाले मेसॉन का उपयोग स्रोत के रूप में किया गया था। चूंकि न्यूट्रिनो केवल विद्युत कमजोर अंतःक्रिया में भाग लेते हैं, इसलिए विलुप्त होने में कोई भूमिका नहीं होती है। स्थलीय माप ने इसकी ऊपरी सीमाएँ प्रदान कीं .

इंटरफेरोमेट्री

सैग्नैक प्रभाव दर्शाता है कि घूमने वाले प्लेटफ़ॉर्म पर एक बीम दूसरे बीम की तुलना में कम दूरी तय करती है, जो हस्तक्षेप पैटर्न में बदलाव पैदा करती है। जॉर्जेस सैग्नैक के मूल प्रयोग को विलुप्त होने के प्रभावों से ग्रस्त दिखाया गया है, लेकिन तब से, सैग्नैक प्रभाव को निर्वात में भी घटित होते दिखाया गया है, जहां विलुप्त होने की कोई भूमिका नहीं होती है।[20][21] रिट्ज के उत्सर्जन सिद्धांत के संस्करण की भविष्यवाणियां चलती मीडिया में प्रकाश के प्रसार को छोड़कर लगभग सभी स्थलीय इंटरफेरोमेट्रिक परीक्षणों के अनुरूप थीं, और रिट्ज ने फ़िज़ो प्रयोग जैसे परीक्षणों द्वारा प्रस्तुत कठिनाइयों को दुर्गम नहीं माना। हालाँकि, टॉल्मन ने कहा कि अलौकिक प्रकाश स्रोत का उपयोग करने वाला माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग रिट्ज परिकल्पना का निर्णायक परीक्षण प्रदान कर सकता है। 1924 में, रुडोल्फ टोमाशेक ने तारों की रोशनी का उपयोग करके एक संशोधित मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग किया, जबकि डेटन मिलर ने सूर्य के प्रकाश का उपयोग किया। दोनों प्रयोग रिट्ज़ परिकल्पना से असंगत थे।[22] बैबॉक और बर्गमैन (1964) ने स्थिर सैग्नैक विन्यास में स्थापित सामान्य-पथ इंटरफेरोमीटर के दर्पणों के बीच घूमने वाली ग्लास प्लेटें रखीं। यदि कांच की प्लेटें प्रकाश के नए स्रोतों के रूप में व्यवहार करती हैं ताकि उनकी सतहों से निकलने वाले प्रकाश की कुल गति c + v हो, तो हस्तक्षेप पैटर्न में बदलाव की उम्मीद की जाएगी। हालाँकि, ऐसा कोई प्रभाव नहीं था जो फिर से विशेष सापेक्षता की पुष्टि करता हो, और जो फिर से प्रकाश गति की स्रोत स्वतंत्रता को प्रदर्शित करता हो। यह प्रयोग निर्वात में निष्पादित किया गया था, इस प्रकार विलुप्त होने के प्रभावों की कोई भूमिका नहीं होनी चाहिए।[23] अल्बर्ट अब्राहम माइकलसन (1913) और क्विरिनो मेजराना (1918/9) ने आराम कर रहे स्रोतों और गतिशील दर्पणों (और इसके विपरीत) के साथ इंटरफेरोमीटर प्रयोग किए, और दिखाया कि हवा में प्रकाश की गति की कोई स्रोत निर्भरता नहीं है। माइकलसन की व्यवस्था प्रकाश के साथ गतिमान दर्पणों की तीन संभावित अंतःक्रियाओं के बीच अंतर करने के लिए डिज़ाइन की गई थी: (1) प्रकाश कणिकाएँ एक लोचदार दीवार से प्रक्षेप्य के रूप में परावर्तित होती हैं, (2) दर्पण की सतह एक नए स्रोत के रूप में कार्य करती है, (3) प्रकाश का वेग स्रोत के वेग से स्वतंत्र है। उनके परिणाम प्रकाश गति की स्रोत स्वतंत्रता के अनुरूप थे।[24] मेजराना ने एक असमान भुजा वाले मिशेलसन इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके गतिमान स्रोतों और दर्पणों से प्रकाश का विश्लेषण किया जो तरंग दैर्ध्य परिवर्तनों के प्रति बेहद संवेदनशील था। उत्सर्जन सिद्धांत का दावा है कि एक गतिशील स्रोत से प्रकाश का डॉपलर स्थानांतरण एक आवृत्ति बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें तरंग दैर्ध्य में कोई बदलाव नहीं होता है। इसके बजाय, मेजराना ने उत्सर्जन सिद्धांत के साथ असंगत तरंग दैर्ध्य परिवर्तनों का पता लगाया।[25][26] बेकमैन और मैंडिक्स (1965)[27] उच्च निर्वात में माइकलसन (1913) और मेजराना (1918) के गतिशील दर्पण प्रयोगों को दोहराया, जिसमें k को 0.09 से कम पाया गया। यद्यपि नियोजित निर्वात निश्चित रूप से उनके नकारात्मक परिणामों के कारण के रूप में विलुप्त होने से इंकार करने के लिए अपर्याप्त था, यह विलुप्त होने को अत्यधिक असंभावित बनाने के लिए पर्याप्त था। गतिमान दर्पण से प्रकाश लॉयड के दर्पण से होकर गुजरा, किरण का कुछ हिस्सा फोटोग्राफिक फिल्म के लिए सीधा रास्ता तय कर रहा था, और कुछ हिस्सा लॉयड दर्पण से परावर्तित हो रहा था। प्रयोग ने गतिमान दर्पणों से काल्पनिक रूप से c+v पर यात्रा करने वाले प्रकाश की गति की तुलना लॉयड दर्पण से काल्पनिक रूप से c पर यात्रा करने वाले परावर्तित प्रकाश की गति से की।

अन्य खंडन

उत्सर्जन सिद्धांत गैलिलियन परिवर्तन का उपयोग करते हैं, जिसके अनुसार फ्रेम बदलते समय समय निर्देशांक अपरिवर्तनीय होते हैं (पूर्ण समय)। इस प्रकार इवेस-स्टिलवेल प्रयोग, जो सापेक्ष समय फैलाव की पुष्टि करता है, प्रकाश के उत्सर्जन सिद्धांत का भी खंडन करता है। जैसा कि हावर्ड पर्सी रॉबर्टसन द्वारा दिखाया गया है, संपूर्ण लोरेंत्ज़ परिवर्तन तब प्राप्त किया जा सकता है, जब इवेस-स्टिलवेल प्रयोग को मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग और कैनेडी-थॉर्नडाइक प्रयोग के साथ माना जाता है।[28] इसके अलावा, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स प्रकाश के प्रसार को पूरी तरह से अलग, लेकिन फिर भी सापेक्षतावादी, संदर्भ में रखता है, जो कि किसी भी सिद्धांत के साथ पूरी तरह से असंगत है जो प्रकाश की गति को दर्शाता है जो स्रोत की गति से प्रभावित होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ 2.0 2.1 Brecher, K. (1977), "Is the speed of light independent of the velocity of the source", Physical Review Letters, 39 (17): 1051–1054, Bibcode:1977PhRvL..39.1051B, doi:10.1103/PhysRevLett.39.1051.
  3. ↑ Tolman, Richard Chace (1912), "Some Emission Theories of Light" (PDF), Physical Review, 35 (2): 136–143, Bibcode:1912PhRvI..35..136T, doi:10.1103/physrevseriesi.35.136
  4. ↑ Ritz, Walter (1908), "Recherches critiques sur l'Électrodynamique Générale", Annales de Chimie et de Physique, 13: 145–275, Bibcode:1908AChPh..13..145R. See also the English translation Archived 2009-12-14 at the Wayback Machine.
  5. ↑ Ritz,Walther (1908), "Recherches Critiques sur les Theories Electrodynamiques de Cl. Maxwell et de H.-A. Lorentz", Archives des sciences physiques et naturelles, 36: 209
  6. ↑ Tolman, Richard Chace (1910), "The Second Postulate of Relativity" , Physical Review, 31 (1): 26–40, Bibcode:1910PhRvI..31...26T, doi:10.1103/physrevseriesi.31.26
  7. ↑ Stewart, Oscar M. (1911), "The Second Postulate of Relativity and the Electromagnetic Emission Theory of Light", Physical Review, 32 (4): 418–428, Bibcode:1911PhRvI..32..418S, doi:10.1103/physrevseriesi.32.418
  8. ↑ Shankland, R. S. (1963), "Conversations with Albert Einstein", American Journal of Physics, 31 (1): 47–57, Bibcode:1963AmJPh..31...47S, doi:10.1119/1.1969236
  9. ↑ Norton, John D., John D. (2004), "Einstein's Investigations of Galilean Covariant Electrodynamics prior to 1905", Archive for History of Exact Sciences, 59 (1): 45–105, Bibcode:2004AHES...59...45N, doi:10.1007/s00407-004-0085-6, S2CID 17459755
  10. ↑ Martínez, Alberto A. (2004), "Ritz, Einstein, and the Emission Hypothesis", Physics in Perspective, 6 (1): 4–28, Bibcode:2004PhP.....6....4M, doi:10.1007/s00016-003-0195-6, S2CID 123043585
  11. ↑ 11.0 11.1 De Sitter, Willem (1913), "On the constancy of the velocity of light" , Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, 16 (1): 395–396
  12. ↑ Bergmann, Peter (1976). Introduction to the Theory of Relativity. Dover Publications, Inc. pp. 19–20. ISBN 0-486-63282-2. In some cases, we should observe the same component of the double star system simultaneously at different places, and these 'ghost stars' would disappear and reappear in the course of their periodic motions.
  13. ↑ Comstock, Daniel Frost (1910), "A Neglected Type of Relativity" , Physical Review, 30 (2): 267, Bibcode:1910PhRvI..30..262., doi:10.1103/PhysRevSeriesI.30.262
  14. ↑ De Sitter, Willem (1913), "A proof of the constancy of the velocity of light" , Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, 15 (2): 1297–1298, Bibcode:1913KNAB...15.1297D
  15. ↑ Thirring, Hans (1924), "Über die empirische Grundlage des Prinzips der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit", Zeitschrift für Physik, 31 (1): 133–138, Bibcode:1925ZPhy...31..133T, doi:10.1007/BF02980567, S2CID 121928373.
  16. ↑ Sadeh, D. (1963). "उड़ान में विनाश का उपयोग करते हुए गामा किरणों के वेग की स्थिरता के लिए प्रायोगिक साक्ष्य". Physical Review Letters. 10 (7): 271–273. Bibcode:1963PhRvL..10..271S. doi:10.1103/PhysRevLett.10.271.
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  21. ↑ Sagnac, Georges (1913), "Sur la preuve de la réalité de l'éther lumineux par l'expérience de l'interférographe tournant"  [On the proof of the reality of the luminiferous aether by the experiment with a rotating interferometer], Comptes Rendus, 157: 1410–1413
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बाहरी संबंध

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