प्रकाश पदार्थ है?

प्रकाश की सामग्री होने का प्रश्न एक क्लासिकल भौतिकी का प्रश्न है, और इसका जवाब "सामग्री" की परिभाषा पर निर्भर करता है। भौतिकी में, "सामग्री" आमतौर पर उस वस्तु को संदर्भित करता है जो एक निश्चित स्थान घेरती है और द्रव्यमान रखती है। हालांकि, प्रकाश, एक विद्युत-चुंबकीय तरंग के रूप में, कुछ अद्वितीय गुणधर्म रखता है जो इसे पारंपरिक सामग्री से अलग करते हैं। यहाँ प्रकाश की प्रकृति की विस्तृत चर्चा है:

प्रकाश की तरंग-कण द्वित्व

• चंचलता: प्रकाश चंचलता प्रदर्शित करता है और यह इंटरफ़ेरेंस और डिफ्रैक्शन के लिए सक्षम है। इन घटनाओं को तरंग सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है।

• मैक्सवेल के विद्युत-चुंबकीय सिद्धांत ने विद्युत-चुंबकीय तरंगों के अस्तित्व का अनुमान लगाया, और प्रकाश को एक विद्युत-चुंबकीय तरंग माना गया।

• कण गुण: फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रयोग में, आइंस्टीन ने प्रकाश क्वांटम (फोटॉन) की अवधारणा प्रस्तुत की, जिसने प्रकाश ऊर्जा के विक्वांटाइजेशन की व्याख्या की। फोटॉन विक्षिप्त ऊर्जा और संवेग जैसे कणों के गुण प्रदर्शित करते हैं।

फोटॉन के गुण

• शून्य विश्राम द्रव्यमान: फोटॉन ऐसे कण हैं जिनका विश्राम द्रव्यमान नहीं होता, लेकिन उनका संवेग और ऊर्जा होती है। फोटॉन की ऊर्जा इसकी आवृत्ति (E=hν, जहाँ h प्लांक का स्थिरांक और ν आवृत्ति है) के समानुपाती होती है।

• गति: रिक्त स्थान में फोटॉन की गति प्रकाश की गति c, लगभग 299,792,458 मीटर प्रति सेकंड होती है।

प्रकाश और सामग्री का संपर्क

अवशोषण और उत्सर्जन: सामग्री फोटॉन अवशोषित कर सकती है और उन्हें फिर से उत्सर्जित कर सकती है, और इन प्रक्रियाओं में ऊर्जा का स्थानांतरण शामिल होता है।

फोटॉन और सामग्री के बीच का संपर्क क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है।

प्रकाश का प्रसार: जब प्रकाश माध्यम में फैलता है, तो इसकी गति धीमी हो जाती है, और इसमें अपवर्तन, प्रतिबिंब और अन्य घटनाएँ हो सकती हैं।

प्रकाश के रूप में विद्युत-चुंबकीय विकिरण

• विद्युत-चुंबकीय तरंग: प्रकाश एक विद्युत-चुंबकीय तरंग है जो प्रसारण की दिशा में एक दूसरे के लंबवत दोलन करने वाले विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों से बना होता है।

• तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति: प्रकाश की तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति इसका रंग और ऊर्जा निर्धारित करती हैं। दृश्य प्रकाश विद्युत-चुंबकीय स्पेक्ट्रम का केवल एक छोटा हिस्सा है।

प्रकाश और सामग्री के बीच का अंतर

• स्थान घेरना: पारंपरिक सामग्री निश्चित स्थान घेरती है और द्रव्यमान रखती है। हालांकि फोटॉन ऊर्जा और संवेग रखते हैं, लेकिन उनका विश्राम द्रव्यमान नहीं होता और वे निश्चित आयतन नहीं घेरते।

• द्रव्यमान: सामग्री द्रव्यमान रखती है, जबकि फोटॉन विश्राम द्रव्यमान नहीं रखते। हालांकि, फोटॉन की ऊर्जा को सामग्री के द्रव्यमान (जैसे कण युग्मों के उत्पादन के माध्यम से) में परिवर्तित किया जा सकता है।

निष्कर्ष

प्रकाश न तो पारंपरिक सामग्री है और न ही शुद्ध ऊर्जा। यह तरंग-कण द्वित्व रखता है और एक विशेष विद्युत-चुंबकीय घटना है। हालांकि फोटॉन ऊर्जा के विक्वांटाइज्ड इकाइयाँ हैं, वे जिन कणों (जैसे इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आदि) को हम आमतौर पर सामग्री के रूप में कहते हैं, से अलग हैं। इसलिए, भौतिकीय दृष्टिकोण से, प्रकाश पारंपरिक सामग्री नहीं है, लेकिन यह ऊर्जा, संवेग और अन्य सामग्री से प्रतिक्रिया करने की क्षमता वाली एक वास्तविक वस्तु है।

आधुनिक भौतिकी में, प्रकाश को फोटॉन के क्वांटम क्षेत्र का एक हिस्सा के रूप में वर्णित किया जाता है, जो कुछ मामलों में कणों की तरह और कुछ मामलों में तरंगों की तरह व्यवहार करता है। यह द्वित्व क्वांटम यांत्रिकी के मौलिक सिद्धांतों को दर्शाता है।