क्या प्रकाश सीधी रेखा में चलता है? यदि हां, तो क्या यह इस तथ्य का खंडन करता है कि प्रकाश एक तरंग है?

आमतौर पर कहा जाता है कि प्रकाश एक सजातीय माध्यम में एक सीधी रेखा में यात्रा करता है। हालाँकि, प्रकाश भी एक प्रकार की तरंग है; तरंगें दोलन करती हैं और वे एक सीधी रेखा में यात्रा नहीं करती हैं।

क्या ये दोनों कथन एक-दूसरे का खंडन करते हैं?

शुरुआत में, मैंने सोचा था कि "प्रकाश एक सीधी रेखा में यात्रा करता है" कथन गलत था और प्रकाश था इसकी अत्यंत कम तरंगदैर्घ्य के कारण यह केवल सीधी रेखाओं में यात्रा करता हुआ प्रतीत होता है (लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं होता), जिससे दोलन मानव आंखों के लिए अदृश्य हो जाते हैं। हालाँकि, कुछ शोध के बाद, मैंने पाया कि कथन वास्तव में सही माना जाता है।

प्रकाश भी एक प्रकार की तरंग है; तरंगें दोलन करती हैं और वे एक सीधी रेखा में यात्रा नहीं करती हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें (प्रकाश) एक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के साथ यात्रा करती हैं जो एक दूसरे के लंबवत और प्रकाश किरण जिस दिशा में यात्रा कर रही है उस दिशा के लंबवत दोलन कर रही हैं। यह बिल्कुल सीधी रेखा में चलता है (मुक्त स्थान में बिना गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के) जिसे पोयंटिंग वेक्टर $$\bf S=E\times \frac B \mu$$ यानी, विद्युत और विद्युत का वेक्टर क्रॉस उत्पाद द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। चुंबकीय क्षेत्र वैक्टर।

क्या ये दोनों कथन एक दूसरे का खंडन करते हैं?

नहीं। घोस्टर ने अपनी टिप्पणी में जो लिंक शामिल किया है, उसका उपयोग करते हुए, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लाल और नीली रेखाएं विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के दोलन का प्रतिनिधित्व करती हैं, न कि प्रकाश किरण की भौतिक गति का।

सीधी-रेखा दिशा प्रकाश किरण की यात्रा को z-अक्ष द्वारा दर्शाया जाता है।

प्रकाश एक तरंग है। मैक्सवेल के समीकरण आपको बताते हैं कि तरंग कैसे फैलती है। इसे घुमावदार किया जा सकता है।

रे ऑप्टिक्स एक सन्निकटन है। अधिकांश मामलों में, यह एक अच्छा सन्निकटन है। किरणें तरंग अग्रभागों के लंबवत् रेखाएँ होती हैं। प्रकाश का एक बिंदु स्रोत गोलाकार तरंगें उत्सर्जित करता है। किरणें सीधी रेखाएँ हैं जो स्रोत से उत्पन्न होती हैं। एक समतल तरंग में समानांतर किरणें होती हैं। अधिकांश लेंस डिज़ाइन करने के लिए रे ऑप्टिक्स काफी अच्छा है।

यदि आप लेजर कैविटी के लिए मैक्सवेल के समीकरणों को हल करते हैं, तो आपको आमतौर पर एक गाऊसी किरण मिलती है। किरणें अतिपरवलयिक पथों का अनुसरण करती हैं। सुदूर क्षेत्र में, वे एक फैलते हुए शंकु का अनुमान लगाते हैं। लेकिन विचलन कोण बहुत छोटा है, आम तौर पर कुछ मिलिराडियन।

एक और जगह जहां आप मुड़ी हुई रोशनी देख सकते हैं, वह यह है कि यदि आप एक किरण को पिनहोल से गुजारते हैं। इसे विवर्तन कहते हैं। यदि प्रकाश किसी झिरी से या एक किनारे के पास से गुजरता है तो भी आप इसे देखेंगे।

आप लेंस के एपर्चर को एक बहुत बड़े पिनहोल के रूप में सोच सकते हैं। इससे थोड़ी मात्रा में विवर्तन होता है। आमतौर पर लेंस के डिज़ाइन या निर्माण की खामियाँ बड़ी समस्याओं का कारण बनती हैं। लेकिन कुछ (महंगे) लेंस इतनी अच्छी तरह डिज़ाइन और बनाए गए हैं कि विवर्तन सबसे बड़ी समस्या है। इन्हें विवर्तन सीमित कहा जाता है।

मुझे लगता है कि यह उन स्थितियों में से एक है जहां एक एनीमेशन एक हजार शब्दों के बराबर है:

स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

जैसा आप कर सकते हैं देखिए, किसी भी बिंदु पर ई और बी क्षेत्र दोलन कर रहे हैं लेकिन लहर अभी भी कुल मिलाकर एक सीधी रेखा में यात्रा कर रही है।

एक तालाब में एक कंकड़ गिराएं और लहरें प्रभाव के बिंदु से सीधी रेखाओं में फैल जाती हैं . यही कारण है कि आप तरंगों को विस्तारित वृत्तों के रूप में देख सकते हैं - एक बिंदु से दूर सीधी रेखाएं वृत्त बनाती हैं। पानी के अणु ऊपर और नीचे गति करते हैं लेकिन तरंग और ऊर्जा सीधी रेखाओं में यात्रा करती हैं।

हवा में ध्वनि तरंगों के बारे में भी यही सच है। हवा में बम विस्फोट करें और ध्वनि (दबाव) तरंगें विस्फोट से दूर सीधी रेखाओं में चली जाती हैं। ये अनुप्रस्थ तरंगों के बजाय संपीड़न तरंगें हैं इसलिए अणु तरंग के लंबवत होने के बजाय उसकी दिशा में आगे-पीछे चलते हैं, लेकिन तरंग स्वयं एक सीधी रेखा में चलती है।

प्रकाश तरंग के बारे में भी यही सच है . विभिन्न दूरियों तक पहुँचने में इसे कितना समय लगता है, इसे मापकर चालू करें, आप देख सकते हैं कि यह एक सीधी रेखा में यात्रा करता है। अब, ईएम विकिरण उन तरंगों से भिन्न है जो एक माध्यम से फैलती हैं क्योंकि उनमें प्रसार की दिशा में स्व-प्रसारित विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र होते हैं लेकिन यह तथ्य नहीं बदलता है: सभी तरंगें सीधी रेखाओं में यात्रा करती हैं .<