क्या आप जानते हैं? घर बैठे माप सकते हैं प्रकाश की गति!

प्रकाश की गति (Speed of Light) विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण स्थिरांकों में से एक है। इसकी मान्यता प्राप्त गति लगभग 3 लाख किलोमीटर प्रति सेकंड (299,792,458 m/s) है। यह सुनने में अविश्वसनीय लग सकता है कि इस अद्भुत गति को हम घर पर ही माप सकते हैं। आइए, जानते हैं कि यह कैसे संभव है।

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प्रकाश की गति को समझें

प्रकाश की गति का मतलब है कि प्रकाश एक सेकंड में कितनी दूरी तय करता है। यह गति स्थिर है और निर्वात (Vacuum) में यह अधिकतम होती है।

वैज्ञानिक प्रयोगशालाओं में प्रकाश की गति को मापने के लिए लेज़र, उच्च-सटीक घड़ियां और परावर्तकों का उपयोग किया जाता है। लेकिन घर पर इसे मापने के लिए हमें सरल उपकरणों और विज्ञान के बुनियादी सिद्धांतों का उपयोग करना होगा।

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घर पर प्रयोग से प्रकाश की गति मापने के तरीके

1. माइक्रोवेव और मार्शमैलो/चॉकलेट का प्रयोग

यह विधि सबसे सरल और मनोरंजक है। आप इसे माइक्रोवेव ओवन की मदद से कर सकते हैं।

आवश्यक सामग्री:

• एक माइक्रोवेव ओवन
• मार्शमैलो या चॉकलेट बार
• स्केल (Scale)

प्रक्रिया:

1. माइक्रोवेव ओवन से घुमावदार प्लेट (Rotating Plate) हटा दें।
2. मार्शमैलो या चॉकलेट को प्लेट पर रखें।
3. माइक्रोवेव को कम पावर पर चालू करें और चॉकलेट को पिघलने दें।
4. चॉकलेट में ऐसे बिंदु देखें जहां पिघलना शुरू हो गया हो। ये बिंदु माइक्रोवेव की स्थायी तरंग (Standing Wave) के "अधिकतम" हैं।
5. इन बिंदुओं के बीच की दूरी को स्केल से मापें। यह दूरी तरंग की आधी लंबाई (Half Wavelength) होगी।

गणना:
माइक्रोवेव की आवृत्ति (Frequency) ओवन पर लिखी होती है। इसे F मानें।

• तरंग की पूरी लंबाई (Wavelength, λ) = मापी गई दूरी × 2
• प्रकाश की गति (c) = λ × F

उदाहरण:
यदि बिंदुओं के बीच की दूरी 6 सेमी है और माइक्रोवेव की आवृत्ति 2450 MHz (2.45 × 10⁹ Hz) है, तो:

• λ = 6 × 2 = 12 सेमी = 0.12 मीटर
• c = 0.12 × 2.45 × 10⁹ = 2.94 × 10⁸ m/s

यह लगभग प्रकाश की मानक गति के बराबर है।

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2. लेज़र और परावर्तक का प्रयोग

यह विधि थोड़ी जटिल है, लेकिन अधिक सटीक परिणाम देती है।

आवश्यक सामग्री:

• लेज़र पॉइंटर
• परावर्तक (Reflector)
• स्टॉपवॉच या हाई-स्पीड कैमरा
• लंबा गलियारा या खुले क्षेत्र

प्रक्रिया:

1. लेज़र पॉइंटर को एक परावर्तक की ओर इंगित करें।
2. परावर्तक लेज़र बीम को वापस करेगा।
3. लेज़र बीम के जाने और वापस आने में लगने वाला समय मापें।

गणना:
प्रकाश की गति (c) = $\frac{2d}{t}$,
जहां,

• $d$ = लेज़र और परावर्तक के बीच की दूरी
• $t$ = प्रकाश के आने-जाने का समय

उदाहरण:
यदि दूरी 150 मीटर है और प्रकाश को जाने और वापस आने में 1 माइक्रोसेकंड (1 × 10⁻⁶ सेकंड) लगता है:

• c = $\frac{2 × 150}{1 × 10⁻⁶}$ = 3 × 10⁸ m/s

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3. पानी की सतह और प्रकाश अपवर्तन का प्रयोग

यह विधि प्रकाश के अपवर्तन (Refraction) के सिद्धांत का उपयोग करती है।

आवश्यक सामग्री:

• पारदर्शी पानी का कंटेनर
• लेज़र पॉइंटर
• प्रोट्रैक्टर (कोण मापने का उपकरण)

प्रक्रिया:

1. पानी के कंटेनर के किनारे से लेज़र बीम डालें।
2. प्रकाश का अपवर्तन कोण (Angle of Refraction) और आपतन कोण (Angle of Incidence) मापें।
3. अपवर्तनांक (Refractive Index, n) का उपयोग करके, निर्वात में प्रकाश की गति की गणना करें।

गणना:
अपवर्तनांक $n$ = $\frac{c}{v}$,
जहां $c$ = निर्वात में प्रकाश की गति और $v$ = पानी में प्रकाश की गति।

• $c$ = $n \times v$

पानी का अपवर्तनांक लगभग 1.33 होता है।

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सावधानियां और सुझाव

1. सटीकता के लिए, उपकरणों का सही उपयोग करें।
2. यदि माइक्रोवेव का उपयोग कर रहे हैं, तो ओवन को सावधानी से हैंडल करें।
3. लेज़र का उपयोग करते समय अपनी आंखों को सुरक्षित रखें।

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निष्कर्ष

प्रकाश की गति का मापन सुनने में जितना जटिल लगता है, उतना वास्तव में है नहीं। ऊपर दिए गए तरीकों का उपयोग करके आप आसानी से इसे घर पर माप सकते हैं। यह न केवल विज्ञान को बेहतर तरीके से समझने में मदद करेगा, बल्कि आपके अनुभव को भी रोमांचक बनाएगा।

तो, आज ही इस प्रयोग को आजमाएं और अपने अनुभव हमारे साथ साझा करें!