व्हॅक्यूममध्ये प्रकाश किती वेगाने प्रवास करतो

व्हॅक्यूममधील प्रकाशाचा वेग हा एक सूचक आहे जो भौतिकशास्त्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो आणि एका वेळी अनेक शोध लावणे तसेच अनेक घटनांचे स्वरूप स्पष्ट करणे शक्य केले. विषय समजून घेण्यासाठी आणि हा निर्देशक कसा आणि कोणत्या परिस्थितीत शोधला गेला हे समजून घेण्यासाठी अनेक महत्त्वाचे मुद्दे आहेत ज्यांचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे.

प्रकाशाचा वेग किती आहे

व्हॅक्यूममध्ये प्रकाशाच्या प्रसाराची गती एक परिपूर्ण मूल्य मानली जाते, जी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या प्रसाराची गती दर्शवते. हे भौतिकशास्त्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि लहान लॅटिन अक्षर "s" (ते "tse" म्हणतात) च्या स्वरूपात एक पदनाम आहे.

व्हॅक्यूममध्ये, भिन्न कण किती वेगाने हलतात हे निर्धारित करण्यासाठी प्रकाशाचा वेग वापरला जातो.

बहुतेक संशोधक आणि शास्त्रज्ञांच्या मते, व्हॅक्यूममधील प्रकाशाचा वेग हा कणांच्या हालचाली आणि विविध प्रकारच्या किरणोत्सर्गाच्या प्रसाराचा जास्तीत जास्त संभाव्य वेग आहे.

घटनेच्या उदाहरणांसाठी, ते आहेत:

1. कोणत्याही पासून दृश्यमान प्रकाश स्रोत.
2. सर्व प्रकारचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन (जसे की क्ष-किरण आणि रेडिओ लहरी).
3. गुरुत्वीय लहरी (येथे काही तज्ञांची मते भिन्न आहेत).

अनेक प्रकारचे कण प्रकाशाच्या वेगाजवळ जाऊ शकतात, परंतु ते कधीही पोहोचू शकत नाहीत.

प्रकाशाच्या गतीचे अचूक मूल्य

प्रकाशाचा वेग किती आहे हे ठरवण्यासाठी शास्त्रज्ञ अनेक वर्षांपासून प्रयत्न करत आहेत, परंतु गेल्या शतकाच्या 70 च्या दशकात अचूक मोजमाप केले गेले. अखेरीस निर्देशक 299,792,458 m/s होता +/-१.२ मी कमाल विचलनासह. आज ते एक अपरिवर्तनीय भौतिक एकक आहे, मीटरमधील अंतर एका सेकंदाच्या 1/299,792,458 असल्याने, निर्वातातील प्रकाशाला 100 सेमी प्रवास करण्यासाठी किती वेळ लागतो.

वैज्ञानिक प्रकाशाचा वेग निश्चित करण्यासाठी सूत्र.

गणिते सोपी करण्यासाठी, निर्देशक 300,000,000 m/s (3×108 m/s) वर सरलीकृत केला आहे. शाळेत भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासक्रमात हे प्रत्येकाला परिचित आहे, तिथेच या फॉर्ममध्ये गती मोजली जाते.

भौतिकशास्त्रातील प्रकाशाच्या गतीची मूलभूत भूमिका

अभ्यासामध्ये कोणती संदर्भ प्रणाली वापरली जाते याची पर्वा न करता हा निर्देशक मुख्यांपैकी एक आहे. हे लहरी स्त्रोताच्या हालचालीवर अवलंबून नाही, जे देखील महत्त्वाचे आहे.

1905 मध्ये अल्बर्ट आइनस्टाईन यांनी इन्व्हेरिअन्सची मांडणी केली होती. हे दुसरे शास्त्रज्ञ, मॅक्सवेल, ज्याला प्रकाशमय ईथरच्या अस्तित्वाचा पुरावा सापडला नाही, त्याने इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमबद्दल एक सिद्धांत मांडल्यानंतर हे घडले.

प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त वेगाने कार्यकारणभाव वाहून नेला जाऊ शकत नाही हे प्रतिपादन आज अगदी वाजवी मानले जाते.

तसे! भौतिकशास्त्रज्ञ हे नाकारत नाहीत की काही कण विचारात घेतलेल्या निर्देशकापेक्षा जास्त वेगाने जाऊ शकतात. तथापि, माहिती देण्यासाठी त्यांचा वापर केला जाऊ शकत नाही.

ऐतिहासिक संदर्भ

विषयाची वैशिष्ट्ये समजून घेण्यासाठी आणि विशिष्ट घटना कशा शोधल्या गेल्या हे शोधण्यासाठी, काही शास्त्रज्ञांच्या प्रयोगांचा अभ्यास केला पाहिजे. 19व्या शतकात, अनेक शोध लावले गेले ज्याने शास्त्रज्ञांना नंतर मदत केली, ते मुख्यतः विद्युत प्रवाह आणि चुंबकीय आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनांशी संबंधित होते.

जेम्स मॅक्सवेलचे प्रयोग

भौतिकशास्त्रज्ञांच्या संशोधनाने कणांच्या अंतरावरील परस्परसंवादाची पुष्टी केली. त्यानंतर, यामुळे विल्हेल्म वेबरला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमचा नवीन सिद्धांत विकसित करण्याची परवानगी मिळाली. मॅक्सवेलने चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांची घटना देखील स्पष्टपणे स्थापित केली आणि निर्धारित केले की ते एकमेकांपासून विद्युत चुंबकीय लहरी निर्माण करू शकतात. या शास्त्रज्ञानेच प्रथम "s" हे पद वापरण्यास सुरुवात केली, जी अजूनही जगभरातील भौतिकशास्त्रज्ञ वापरतात.

याबद्दल धन्यवाद, बहुतेक संशोधकांनी आधीच प्रकाशाच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्वरूपाबद्दल बोलणे सुरू केले आहे. मॅक्सवेल, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उत्तेजनांच्या प्रसाराच्या गतीचा अभ्यास करताना, या निष्कर्षापर्यंत पोहोचला की हा निर्देशक प्रकाशाच्या वेगाच्या समान आहे, एका वेळी त्याला या वस्तुस्थितीबद्दल आश्चर्य वाटले.

मॅक्सवेलच्या संशोधनाबद्दल धन्यवाद, हे स्पष्ट झाले की प्रकाश, चुंबकत्व आणि वीज या वेगळ्या संकल्पना नाहीत. एकत्रितपणे, हे घटक प्रकाशाचे स्वरूप निर्धारित करतात, कारण ते चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्राचे संयोजन आहे जे अंतराळात पसरते.

विद्युत चुंबकीय लहरींच्या प्रसाराची योजना.

मायकेलसन आणि प्रकाशाच्या गतीची परिपूर्णता सिद्ध करण्याचा त्यांचा अनुभव

गेल्या शतकाच्या सुरूवातीस, बहुतेक शास्त्रज्ञांनी गॅलिलिओच्या सापेक्षतेच्या तत्त्वाचा वापर केला, ज्यानुसार असे मानले जात होते की मेकॅनिक्सचे नियम अपरिवर्तित आहेत, संदर्भ फ्रेम वापरल्याशिवाय. परंतु त्याच वेळी, सिद्धांतानुसार, जेव्हा स्त्रोत हलतो तेव्हा विद्युत चुंबकीय लहरींचा प्रसार वेग बदलला पाहिजे. हे गॅलिलिओ आणि मॅक्सवेलच्या सिद्धांताच्या दोन्ही विरुद्ध गेले, जे संशोधन सुरू करण्याचे कारण होते.

त्या वेळी, बहुतेक शास्त्रज्ञ "इथर सिद्धांत" कडे झुकले होते, त्यानुसार निर्देशक त्याच्या स्त्रोताच्या गतीवर अवलंबून नव्हते, मुख्य निर्धारक घटक पर्यावरणाची वैशिष्ट्ये होती.

मायकेलसन यांनी शोधून काढले की प्रकाशाचा वेग मापनाच्या दिशेवर अवलंबून नाही.

पृथ्वी बाह्य अवकाशात एका विशिष्ट दिशेने फिरत असल्याने, वेग जोडण्याच्या नियमानुसार, वेगवेगळ्या दिशांनी मोजल्यावर प्रकाशाचा वेग भिन्न असेल. परंतु मिशेलसन यांना विद्युत चुंबकीय लहरींच्या प्रसारामध्ये कोणताही फरक आढळला नाही, हे मोजमाप कोणत्या दिशेने केले गेले याचा विचार न करता.

इथर सिद्धांत निरपेक्ष मूल्याच्या उपस्थितीचे स्पष्टीकरण देऊ शकला नाही, ज्याने त्याची चूक आणखी चांगली दर्शविली.

अल्बर्ट आइनस्टाईनचा विशेष सापेक्षता सिद्धांत

त्या वेळी एका तरुण शास्त्रज्ञाने एक सिद्धांत मांडला जो बहुतेक संशोधकांच्या कल्पनांच्या विरुद्ध आहे. त्यानुसार, वेळ आणि जागेत अशी वैशिष्ट्ये आहेत जी व्हॅक्यूममधील प्रकाशाच्या गतीची अभेद्यता सुनिश्चित करतात, संदर्भाच्या निवडलेल्या फ्रेमची पर्वा न करता. याने मायकेलसनच्या अयशस्वी प्रयोगांचे स्पष्टीकरण दिले, कारण प्रकाशाच्या प्रसाराचा वेग त्याच्या स्त्रोताच्या हालचालीवर अवलंबून नाही.

[tds_council]आईन्स्टाईनच्या सिद्धांताच्या अचूकतेची अप्रत्यक्ष पुष्टी ही "एकसमानतेची सापेक्षता" होती, त्याचे सार आकृतीमध्ये दर्शविले आहे.[/tds_council]

एखाद्या व्यक्तीचे स्थान प्रकाशाच्या प्रसाराच्या त्यांच्या आकलनावर कसा परिणाम करते याचे उदाहरण.

पूर्वी प्रकाशाचा वेग कसा मोजला जात होता?

हे सूचक निश्चित करण्याचे प्रयत्न अनेकांनी केले आहेत, परंतु विज्ञानाच्या विकासाच्या निम्न पातळीमुळे, हे करणे पूर्वी समस्याप्रधान होते. अशाप्रकारे, पुरातन काळातील शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास होता की प्रकाशाचा वेग असीम आहे, परंतु नंतर अनेक संशोधकांनी या पोस्ट्युलेटवर शंका घेतली, ज्यामुळे ते निश्चित करण्यासाठी अनेक प्रयत्न केले गेले:

1. गॅलिलिओने फ्लॅशलाइट्स वापरल्या. प्रकाश लहरींच्या प्रसाराच्या गतीची गणना करण्यासाठी, तो आणि त्याचा सहाय्यक टेकड्यांवर होते, ज्यामधील अंतर अचूकपणे निर्धारित केले गेले होते. मग सहभागींपैकी एकाने कंदील उघडला, दुसऱ्याला प्रकाश दिसल्याबरोबर तेच करावे लागले. परंतु लहरींच्या प्रसाराच्या उच्च गतीमुळे आणि वेळेचे अंतर अचूकपणे निर्धारित करण्यात अक्षमतेमुळे ही पद्धत परिणाम देऊ शकली नाही.
2. डेन्मार्कमधील खगोलशास्त्रज्ञ ओलाफ रोमर यांना गुरूचे निरीक्षण करताना एक वैशिष्ट्य लक्षात आले. जेव्हा पृथ्वी आणि गुरू त्यांच्या कक्षेत विरुद्ध बिंदूंवर होते, तेव्हा ग्रहाच्या तुलनेत Io (गुरूचा चंद्र) ग्रहण 22 मिनिटे उशीरा होते. या आधारे त्यांनी असा निष्कर्ष काढला की प्रकाश लहरींच्या प्रसाराचा वेग अमर्याद नसून त्याला मर्यादा आहेत. त्याच्या गणनेनुसार, हा आकडा प्रति सेकंद अंदाजे 220,000 किमी होता.
   रोमरच्या मते प्रकाशाचा वेग निश्चित करणे.
3. याच काळात, इंग्लिश खगोलशास्त्रज्ञ जेम्स ब्रॅडली यांनी प्रकाश विकृतीची घटना शोधून काढली, जेव्हा पृथ्वीच्या सूर्याभोवतीच्या हालचालीमुळे, तसेच त्याच्या अक्षाभोवती फिरण्यामुळे, ज्यामुळे आकाशातील ताऱ्यांची स्थिती आणि त्यांच्यातील अंतर सतत बदलत आहे.या वैशिष्ट्यांमुळे, तारे प्रत्येक वर्षात लंबवर्तुळाचे वर्णन करतात. गणना आणि निरीक्षणांवर आधारित, खगोलशास्त्रज्ञाने वेग मोजला, तो प्रति सेकंद 308,000 किमी होता.
   प्रकाशाची विकृती
4. लुई फिझ्यू हे पहिले होते ज्यांनी प्रयोगशाळेच्या प्रयोगाद्वारे अचूक निर्देशक निश्चित करण्याचा निर्णय घेतला. त्याने स्त्रोतापासून 8633 मीटर अंतरावर आरशाच्या पृष्ठभागासह एक ग्लास स्थापित केला, परंतु अंतर लहान असल्याने अचूक वेळेची गणना करणे अशक्य होते. मग शास्त्रज्ञाने एक कॉगव्हील सेट केला, जो वेळोवेळी दातांनी प्रकाश झाकतो. चाकाचा वेग बदलून, फिझेओने ठरवले की प्रकाशाला कोणत्या वेगाने दात घसरून परत जाण्याची वेळ नाही. त्याच्या गणनेनुसार, वेग 315 हजार किलोमीटर प्रति सेकंद होता.
   लुई फिझ्यूचा अनुभव.

प्रकाशाचा वेग मोजणे

हे अनेक प्रकारे केले जाऊ शकते. त्यांचे तपशीलवार विश्लेषण करणे योग्य नाही; प्रत्येकासाठी स्वतंत्र पुनरावलोकन आवश्यक आहे. म्हणून, वाण समजून घेणे सर्वात सोपे आहे:

1. खगोलशास्त्रीय मोजमाप. येथे, रोमर आणि ब्रॅडलीच्या पद्धती बहुतेकदा वापरल्या जातात, कारण त्यांनी त्यांची प्रभावीता सिद्ध केली आहे आणि हवा, पाणी आणि पर्यावरणाच्या इतर वैशिष्ट्यांचा कार्यक्षमतेवर परिणाम होत नाही. स्पेस व्हॅक्यूमच्या परिस्थितीत, मापन अचूकता वाढते.
2. पोकळी अनुनाद किंवा पोकळी प्रभाव - हे ग्रहाच्या पृष्ठभागावर आणि आयनोस्फियर दरम्यान उद्भवणार्‍या कमी-फ्रिक्वेंसी स्थायी चुंबकीय लहरींच्या घटनेचे नाव आहे. विशेष सूत्रे आणि मोजमाप उपकरणांमधील डेटा वापरून, हवेतील कणांच्या गतीचे मूल्य मोजणे कठीण नाही.
3. इंटरफेरोमेट्री - संशोधन पद्धतींचा एक संच ज्यामध्ये अनेक प्रकारच्या लाटा तयार होतात.याचा परिणाम हस्तक्षेप प्रभावामध्ये होतो, ज्यामुळे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि ध्वनिक कंपन दोन्हीची असंख्य मोजमाप करणे शक्य होते.

विशेष उपकरणांच्या मदतीने, विशेष तंत्रांचा वापर न करता मोजमाप घेतले जाऊ शकते.

सुपरल्युमिनल वेग शक्य आहे का?

सापेक्षतेच्या सिद्धांतावर आधारित, भौतिक कणांद्वारे सूचक जास्त असणे कार्यकारणाच्या तत्त्वाचे उल्लंघन करते. यामुळे, भविष्यातील सिग्नल भूतकाळात आणि त्याउलट प्रसारित करणे शक्य आहे. परंतु त्याच वेळी, सिद्धांत हे नाकारत नाही की असे कण असू शकतात जे सामान्य पदार्थांशी संवाद साधत असताना वेगाने हलतात.

या प्रकारच्या कणांना टॅचियन्स म्हणतात. ते जितक्या वेगाने फिरतात तितकी कमी ऊर्जा ते वाहून नेतात.

व्हिडिओ धडा: फिझ्यूचा प्रयोग. प्रकाशाच्या गतीचे मोजमाप. भौतिकशास्त्र ग्रेड 11.

व्हॅक्यूममधील प्रकाशाचा वेग हे एक स्थिर मूल्य आहे; भौतिकशास्त्रातील अनेक घटना त्यावर आधारित आहेत. त्याची व्याख्या विज्ञानाच्या विकासात एक नवीन मैलाचा दगड बनली, कारण यामुळे अनेक प्रक्रिया स्पष्ट करणे शक्य झाले आणि अनेक गणिते सरलीकृत केली गेली.