प्रकाशाचा वेग

प्रकाशाचा वेग हा एक वैश्विक स्थिरांक असून त्याला भौतिकशास्त्राच्या अनेक शाखांमध्ये महत्त्व आहे. हा c या आद्याक्षराने दर्शवला जातो व त्याचे अचूक मूल्य २९,९७,९२,४५८ मीटर प्रति सेकंद एवढे आहे. प्रकाशाच्या गतीनुसारच मीटर व सेकंद ही एकके ठरवलेली असल्याने वरील अचूक मूल्य मिळते. विशेष सापेक्षतेनुसार विश्वातील सर्व पदार्थ व माहितीचा सर्वाधिक वेग c आहे तसेच सर्व वस्तुमानहीन कण तसेच सर्व क्षेत्रांमध्ये (उदा. विद्युच्चुंबकीय, गुरुत्वीय, इ.) झालेल्या बदलांच्या प्रसाराचाही हाच वेग असतो. असे कण व लहरी स्रोताच्या गतीचा व निरीक्षकाच्या जडत्वीय संदर्भचौकटीची पर्वा न करता नेहमी c याच वेगाने प्रवास करतात. सापेक्षतावादाच्या सिद्धान्तामध्ये काल-अवकाश परस्परसंबंध दर्शविण्यासाठी तसेच वस्तुमान-ऊर्जा समतुल्यतेच्या E=mc2 या प्रसिद्ध सूत्रात cचा आधार घेतला जातो.

पाणी व हवा यांसारख्या पारदर्शक पदार्थांमधून जाताना असलेला प्रकाशाचा वेग हा c पेक्षा कमी असतो. तसेच संदेशतारांमधून जात असतानाही रेडिओ लहरींचा वेग c पेक्षा कमी असतो. या वेगाला जर v मानले तर येणाऱ्या c/v या गुणोत्तरास अपवर्तनांक असे म्हणतात. उदा. काचेचा दृश्यप्रकाशासाठीच्या अपवर्तनांकाचे मूल्य १.५ च्या जवळ आहे. याचा अर्थ प्रकाश हा काचेतून c / १.५ ≈ २,००,००० किलोमीटर प्रतिसेकंद या वेगाने प्रवास करतो. हवेचा अपवर्तनांक १.०००३ आहे म्हणून प्रकाशाची हवेतील गती २,९९,७०० किमी/सेकंद आहे (c पेक्षा ९० किमी/से. ने कमी). मैलांमध्ये प्रकाशाचा वेग सेकंदाला १,८६,२८२ (सुमारे १,८६,०००) मैल आहे.

सामान्यपणे प्रकाश व अन्य विद्युच्चुंबकीय लहरींचे वहन तत्क्षणी होते असे वाटते पण अतिसंवेदनशील उपकरणे व फार मोठी अंतरे असल्यावर त्यांच्या परिमित वेगाचे परिणाम दिसून येतात. दूरवरच्या अवकाशयानांशी संपर्क साधताना संदेशांची देवाणघेवाण करण्यात अनेक मिनिटे किंवा तासही लागू शकतात. ताऱ्यांपासून आपल्याला दिसणारे प्रकाशकिरण त्यांच्यापासून अनेक वर्षांपूर्वी निघालेले असतात. संगणकाची उच्चतम गतीसुद्धा प्रकाशाच्या परिमित गतीमुळे मर्यादित होते कारण संगणकात माहितीचे आदानप्रदान व्हावे लागते. मोठी अंतरे अचूकपणे मोजण्यासाठी प्रकाशाच्या गतीचा उड्डाण-काळ प्रयोगांतून येणाऱ्या माहितीसह वापर करता येतो.

ओलि रोमर याने १६७६ साली गुरूचा उपग्रह आयो याच्या दृश्यगतीचा अभ्यास करून प्रकाशाची गती अनंत नसून ती मर्यादित असल्याचे दाखवून दिले. १८६५ साली जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल प्रकाश हा विद्युच्चुंबकीय लहरींचा एक प्रकार असून त्याची गती इतर विद्युच्चुंबकीय लहरींप्रमाणे c इतकी असल्याचे मांडले. अल्बर्ट आइन्स्टाइनने १९०५ साली प्रकाशाची गती c ही कोणत्याही जडत्वीय संदर्भचौकटीच्या सापेक्ष स्थिरच असून प्रकाशस्रोताच्या गतीच्या निरपेक्ष असल्याचे गृहीत धरले. त्याने या गृहीतकाच्या परिणामांचा अभ्यास करून सापेक्षतेचा सिद्धान्त मांडला व असे केल्याने c या स्थिरांचे महत्त्व प्रकाश व विद्युच्चुंबकीय अभ्यासाच्या पलीकडेही असल्याचे दाखवून दिले.

अनेक शतकांच्या परिश्रमाने प्रकाशाच्या वेगाची अधिकाधिक अचूक मूल्ये मिळत गेली. १९७५ साली हे मूल्य २९,९७,९२,४५८ मी/से. आणि अनिश्चितता चार अब्जांश एवढे अचूक मूल्य शोधण्यात आले. १९८३ साली मीटर हे एककच प्रकाशाने निर्वात पोकळीत एका सेकंदात कापलेल्या अंतराचा १/२९९७९२४५८ भाग असे ठरवण्यात आले. त्यामुळे आता cचे सांख्यिक मूल्य मीटर एककानुसार अचूकपणे परिभाषित केले आहे.

विकिपीडियावर संपूर्ण लेख वाचा →