युवा प्रयोग
(डबल क्रैक प्रयोग)
लंबे समय से वैज्ञानिक प्रकाश की वास्तविक प्रकृति के बारे में सोचते रहे हैं, लंबे समय से पूरे इतिहास में प्रकाश की कुछ अलग व्याख्याएं हुई हैं लेकिन कोई भी आम सहमति तक नहीं पहुंच पाया है। कुछ वैज्ञानिकों का मानना था कि प्रकाश छोटे कणों से बना था, दूसरों का मानना था कि प्रकाश एक लहर थी, और वास्तव में, कुछ ऑप्टिकल घटनाओं के लिए प्रकाश को एक कण या तरंगों के रूप में मानने से कुछ घटनाओं की व्याख्या करने में मदद मिली। नीचे दिया गया वीडियो वर्षों में प्रकाश की प्रकृति की कुछ व्याख्याओं की व्याख्या करेगा।
जैसा कि हमने वीडियो में देखा, प्रकाश केवल एक तरह से व्यवहार नहीं करता है, बल्कि दोनों रूपों, कणों या तरंगों में व्यवहार करता है। लेकिन एक ही भौतिक घटना दो अलग-अलग प्रकृतियों को कैसे प्रस्तुत कर सकती है? 1801 के आसपास, थॉमस यंग (1773-1829) द्वारा किए गए एक अच्छे प्रयोग ने ह्यूजेंस के पक्ष में मामला सुलझा लिया।
प्रयोग में पहले एक प्लेट के माध्यम से प्रकाश की एक किरण की शूटिंग शामिल थी जिसमें केवल एक भट्ठा था और इस भट्ठा के बाद एक स्क्रीन पर क्या देखा जाएगा, यह पहले से ही अनुमानित था, परिणाम उस समय के अधिकांश भौतिकविदों को अभी भी विश्वास था कि प्रकाश एक कण बीम था, तो एक किरण बस बनेगी। लेकिन जब इस प्रयोग में एक और भट्ठा जोड़ा गया, तो परिणाम भयावह था! बेहतर ढंग से समझने के लिए नीचे दिए गए 3 वीडियो देखें।
संक्षेप में... यह वर्षों पहले माना जाता था कि इलेक्ट्रॉन जैसे प्रकाश और उप-परमाणु कण कणिकाएँ थे! कण तरंगों की तरह कैसे व्यवहार कर सकते हैं? दोनों की परिभाषा से भी देखिए, कण क्या है? भौतिकी के क्षेत्र में, कण शब्द का प्रयोग बहुत छोटे तत्वों को निर्दिष्ट करने के लिए किया जाता है (यह शब्द स्वयं लैटिन कण से निकला है, जिसका अर्थ है बहुत छोटा हिस्सा, बहुत छोटा शरीर या कणिका)।
आमतौर पर जब हम कणों के बारे में बात करते हैं तो हम उप-परमाणु कणों के बारे में बात कर रहे होते हैं, यानी परमाणु से छोटे कण। पदार्थ कणों और विकिरण कणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। कणों का अध्ययन (अर्थात् पदार्थ और विकिरण के प्राथमिक कणों के साथ-साथ उनकी अन्योन्यक्रिया) को कण भौतिकी कहा जाता है। उन्हें प्रकृति, दिशा और प्रसार की ऊर्जा के संबंध में वर्गीकृत किया जाता है, वे ऊर्जा का परिवहन करते हैं और पदार्थ नहीं।[**]
दूसरे शब्दों में कण और तरंगें पूरी तरह से अलग चीजें हैं, कोई दूसरे से गुण कैसे प्राप्त कर सकता है? भौतिकविदों को इन घटनाओं को समझने के लिए, उन्हें सभी शास्त्रीय यांत्रिकी को एक नए यांत्रिकी में सुधारना पड़ा जो कि छोटे पैमाने की इन अजीब घटनाओं का वर्णन कर सके, जिसे तब वेव मैकेनिक्स या क्वांटम मैकेनिक्स बनाया गया था।
आपके लिए अवधारणा को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हमेशा की तरह, नीचे से संबंधित दो सिमुलेशन हैं प्रयोग थॉमस यंग (डबल स्लिट) द्वारा। उनमें अपने लिए घटना का पता लगाने की कोशिश करें और तुलना करें सिद्धांत जो हम आपके सामने पेश कर रहे हैं। पहला सिम्युलेटर तरंग हस्तक्षेप से संबंधित है, अगर आपको समझ में नहीं आता कि वे वास्तव में क्या हैं, तो इस सिम्युलेटर का अन्वेषण करें। अब दूसरा सिम्युलेटर है क्वांटम घटना का जिक्र करते हुए, पहले सिम्युलेटर के साथ पूरी तरह से जुड़ा हुआ है। टूल्स, डबल स्लिट्स, उप-परमाणु कणों के व्यक्तिगत प्रक्षेपण का अन्वेषण करें, स्लिट्स के बीच की दूरी को बढ़ाएं या घटाएं और यहां बताई गई घटनाओं को बेहतर ढंग से समझें।
सिम्युलेटर 1: लहरें और लहर हस्तक्षेप
सिम्युलेटर 2: क्वांटम तरंगें
यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि इनमें से एक स्पष्टीकरण कि किसी को हस्तक्षेप की इस घटना की व्याख्या करनी है, वह उन वस्तुओं के आयामों के साथ संबंध है जिनसे हम निपट रहे हैं! इस कदर!? नज़र! इलेक्ट्रॉन पदार्थ का इतना छोटा तत्व है लेकिन इतना छोटा है कि कोई भी बाहरी हस्तक्षेप अपने गुणों को बदल देता है (एक कण या लहर की तरह व्यवहार करता है), पर्यवेक्षक प्रश्न में बहुत सारे "रहस्यवाद" पैदा होते हैं, लेकिन बात यह है कि विज्ञान संचालित होता है अवलोकन के आधार पर, और कुछ देखने में सक्षम होने के लिए हमें आवश्यक रूप से प्रकाश की आवश्यकता होती है!
उदाहरण के लिए, यदि आप अपने कंप्यूटर या सेल फोन को अपने सामने देख रहे हैं, तो इसका कारण यह है कि दीपक से निकलने वाली रोशनी उस जगह पर फैल गई जहां आप हैं, आपके सेल फोन से टकराते हैं और फिर आपकी आंखों में दिखाई देते हैं (विशेषकर आपका रेटिना, जो प्रकाश के प्रति संवेदनशील है)। तभी आपको पता चलेगा कि आपका सेल फोन कहां होगा, इसकी पहचान कैसे करें। वही बात किसी भी पारंपरिक प्रयोग को संदर्भित करती है।
वैज्ञानिक को यह जानने के लिए कि प्रयोग में क्या हो रहा है, उसे देखने की जरूरत है और फलस्वरूप उसे यह जानने के लिए किसी प्रकाश स्रोत की आवश्यकता है कि कुछ यहाँ है या नहीं, लेकिन अब हम जिस वस्तु के साथ काम कर रहे हैं, वह क्वांटम है, यानी परमाणु के आकार से छोटी या उसके बराबर।
जैसा कि हमने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर पिछले अध्यायों में देखा, अल्बर्ट आइंस्टीन ने प्रकाश के लिए एक कणिका की विशेषता को बचाया, क्योंकि इसमें स्वयं अपनी अभिव्यक्ति (विस्थापन/प्रसार अधिक) से जुड़ी एक ऊर्जा है। विशेष रूप से रैखिक गति )।
दूसरे शब्दों में, प्रकाश भी एक ऐसी वस्तु है जिसमें इसके आयाम, जब इसके कणिकीय व्यवहार की बात आती है, तो परमाणु आयाम, क्वांटम विशेषताएँ, प्रसिद्ध फोटॉन हैं! यदि हम किसी इलेक्ट्रॉन पर प्रकाश का ध्यान केंद्रित करें, तो इस प्रकाश और इलेक्ट्रॉन की परस्पर क्रिया के कारण उसके गुण बदल जाएंगे।
इसे समझने का एक और तरीका होगा, उदाहरण के लिए, एक लंबी और बड़ी इमारत के आधार पर बास्केटबॉल फेंकना। बास्केटबॉल इमारत में क्या हस्तक्षेप करेगा? कुछ भी! ठीक वैसे ही जैसे आपके सामने सेल फोन या कंप्यूटर की ओर प्रकाश होता है, यह उन पर पड़ता है लेकिन उनके साथ हस्तक्षेप नहीं करता है, क्योंकि आपके सेल फोन/कंप्यूटर के सामान्य आकार के साथ "फोटॉन" के सापेक्ष आयाम नगण्य हैं!
लेकिन अब अगर हम एक-दूसरे के खिलाफ बास्केटबॉल फेंकते हैं, तो हाँ, हमारे पास दूसरे बास्केटबॉल में बदलाव होगा, यह हिलना शुरू हो जाएगा... यह गतिज ऊर्जा प्राप्त करेगा, आदि। जिस समस्या से हम अभी निपट रहे हैं, उसके आयाम अपेक्षाकृत समान हैं। यही बात इस समस्या पर लागू होती है फोटॉन (प्रकाश) और इलेक्ट्रॉन।