મારા વિષયની સુસંગતતા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે તે શ્રોતાઓ માટે રસપ્રદ અને ઉપયોગી થશે કારણ કે ઘણા લોકો સ્પષ્ટ જુએ છે. ભૂરું આકાશ, તેની પ્રશંસા કરો, અને થોડા લોકો જાણે છે કે તે શા માટે વાદળી છે, તેને આવો રંગ શું આપે છે.

ડાઉનલોડ કરો:

પૂર્વાવલોકન:

1. પરિચય. સાથે. 3
2. મુખ્ય ભાગ. સાથે. 4 -6

1. મારા સહપાઠીઓને અનુમાન

1. પ્રાચીન વૈજ્ઞાનિકોના અનુમાન
2. આધુનિક દૃષ્ટિકોણ
3. આકાશના વિવિધ રંગો
4. નિષ્કર્ષ.

1. નિષ્કર્ષ. સાથે. 7
2. સાહિત્ય. સાથે. 8

1. પરિચય.

મને તે ગમે છે જ્યારે હવામાન સ્વચ્છ હોય, સની હોય, આકાશ એક પણ વાદળ વગરનું હોય અને આકાશનો રંગ વાદળી હોય. "મને આશ્ચર્ય થાય છે," મેં વિચાર્યું, "આકાશ વાદળી કેમ છે?"

સંશોધન વિષય:આકાશ વાદળી કેમ છે?

અભ્યાસનો હેતુ:આકાશ વાદળી કેમ છે તે જાણો?

સંશોધન હેતુઓ:

પ્રાચીન વૈજ્ઞાનિકોની ધારણાઓ જાણો.

આધુનિક શોધો વૈજ્ઞાનિક બિંદુદ્રષ્ટિ.

આકાશના રંગનું અવલોકન કરો.

અભ્યાસનો હેતુ- લોકપ્રિય વિજ્ઞાન સાહિત્ય.

અભ્યાસનો વિષય- આકાશનો વાદળી રંગ.

સંશોધન પૂર્વધારણાઓ:

ચાલો કહીએ કે વાદળોમાં પાણીની વરાળ અને પાણી હોય છે વાદળી રંગ;

અથવા સૂર્યના કિરણો છે જે આકાશને આ રંગમાં રંગે છે.

અભ્યાસ યોજના:

1. જ્ઞાનકોશ જુઓ;
2. ઇન્ટરનેટ પર માહિતી શોધો;
3. તમારી આસપાસના વિશ્વ વિશે અભ્યાસ કરેલા વિષયો યાદ રાખો;
4. મમ્મીને પૂછો;
5. સહાધ્યાયીઓના મંતવ્યો જાણો.

મારા વિષયની સુસંગતતા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે તે શ્રોતાઓ માટે રસપ્રદ અને ઉપયોગી થશે કારણ કે ઘણા લોકો સ્પષ્ટ વાદળી આકાશને જુએ છે અને તેની પ્રશંસા કરે છે, અને થોડા લોકો જાણે છે કે તે શા માટે વાદળી છે, તેને આવો રંગ શું આપે છે.

2. મુખ્ય ભાગ.

મારા સહપાઠીઓને અનુમાન.

મને આશ્ચર્ય થયું કે મારા સહપાઠીઓ આ પ્રશ્નનો શું જવાબ આપશે: આકાશ વાદળી કેમ છે? કદાચ કોઈનો અભિપ્રાય મારી સાથે સુસંગત હશે, અથવા કદાચ તે સંપૂર્ણપણે અલગ હશે.

અમારી શાળાના 3જા ધોરણના 24 વિદ્યાર્થીઓનો સર્વે કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રતિભાવોનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે:

8 વિદ્યાર્થીઓએ સૂચવ્યું કે પૃથ્વી પરથી બાષ્પીભવન થતા પાણીને કારણે આકાશ વાદળી છે;

4 વિદ્યાર્થીઓએ જવાબ આપ્યો કે વાદળી રંગ શાંત છે;

4 વિદ્યાર્થીઓ વિચારે છે કે આકાશનો રંગ વાતાવરણ અને સૂર્યથી પ્રભાવિત છે;

3 વિદ્યાર્થીઓ માને છે કે જગ્યા અંધારી છે અને વાતાવરણ સફેદ છે, પરિણામે રંગ વાદળી છે.

2 વિદ્યાર્થીઓ માને છે કે સૂર્યનું કિરણ વાતાવરણમાં વક્રીભવન થાય છે અને વાદળી રંગ બને છે.

2 વિદ્યાર્થીઓએ આ વિકલ્પ સૂચવ્યો - આકાશનો વાદળી રંગ - કારણ કે તે ઠંડુ છે.

1 વિદ્યાર્થી - કુદરત આ રીતે કામ કરે છે.

તે રસપ્રદ છે કે મારી એક પૂર્વધારણા લોકોના સૌથી સામાન્ય અભિપ્રાય સાથે સુસંગત છે - વાદળોમાં પાણીની વરાળ હોય છે, અને પાણી વાદળી હોય છે.

પ્રાચીન વૈજ્ઞાનિકોના અનુમાન.

જ્યારે મેં સાહિત્યમાં મારા પ્રશ્નનો જવાબ શોધવાનું શરૂ કર્યું, ત્યારે મને ખબર પડી કે ઘણા વૈજ્ઞાનિકો જવાબની શોધમાં તેમના મગજને ધક્કો મારી રહ્યા છે. ઘણી બધી પૂર્વધારણાઓ અને ધારણાઓ કરવામાં આવી હતી.

દાખ્લા તરીકે, પ્રાચીન ગ્રીક, પ્રશ્ન - આકાશ વાદળી કેમ છે? - હું ખચકાટ વિના તરત જ જવાબ આપીશ: "આકાશ વાદળી છે કારણ કે તે સૌથી શુદ્ધ રોક સ્ફટિકથી બનેલું છે!" આકાશ અનેક સ્ફટિક ગોળાઓ છે, જે અદ્ભુત ચોકસાઈ સાથે એકબીજામાં દાખલ કરવામાં આવ્યા છે. અને મધ્યમાં પૃથ્વી છે, જેમાં સમુદ્ર, શહેરો, મંદિરો, પર્વત શિખરો, જંગલના રસ્તાઓ, ટેવર્ન અને કિલ્લાઓ.

આ પ્રાચીન ગ્રીકનો સિદ્ધાંત હતો, પરંતુ તેઓએ આવું કેમ વિચાર્યું? આકાશને સ્પર્શી શકાતું નથી, વ્યક્તિ ફક્ત તેના તરફ જોઈ શકે છે. જુઓ અને પ્રતિબિંબિત કરો. અને વિવિધ અનુમાન લગાવો. અમારા સમયમાં, આવા અનુમાનોને " વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંત", પરંતુ પ્રાચીન ગ્રીકોના યુગમાં તેઓને અનુમાન કહેવામાં આવતું હતું. અને તેથી, લાંબા અવલોકનો અને લાંબા સમય સુધી પ્રતિબિંબ પછી, પ્રાચીન ગ્રીકોએ નક્કી કર્યું કે આ એક સરળ અને છે સરસ સમજૂતીઆકાશના વાદળી રંગ જેવી વિચિત્ર ઘટના.

મેં તપાસ કરવાનું નક્કી કર્યું કે તેઓ શા માટે આવું વિચારે છે. જો આપણે સામાન્ય કાચનો ટુકડો મૂકીએ, તો આપણે જોશું કે તે પારદર્શક છે. પરંતુ જો તમે આવા ચશ્માનો આખો સ્ટેક સ્ટેક કરો અને તેમાંથી જોવાનો પ્રયાસ કરો, તો તમને વાદળી રંગનો રંગ દેખાશે.

આકાશના રંગની આ સરળ સમજૂતી દોઢ હજાર વર્ષ સુધી ચાલી.

લિયોનાર્ડો દા વિન્સીએ સૂચવ્યું હતું કે આકાશ આ રંગથી રંગાયેલું છે કારણ કે "...અંધકાર પર પ્રકાશ વાદળી બની જાય છે..."

કેટલાક અન્ય વૈજ્ઞાનિકોનો પણ સમાન અભિપ્રાય હતો, પરંતુ તેમ છતાં, પછીથી તે સ્પષ્ટ થયું કે આ પૂર્વધારણા મૂળભૂત રીતે ખોટી છે, કારણ કે જો તમે કાળાને સફેદ સાથે મિશ્રિત કરો છો, તો તમને વાદળી થવાની સંભાવના નથી, કારણ કે આ રંગોનું સંયોજન ફક્ત ગ્રે અને તેના શેડ્સ આપે છે.

18મી સદીમાં થોડા સમય પછી, એવું માનવામાં આવતું હતું કે આકાશનો રંગ હવાના ઘટકો દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો. આ સિદ્ધાંત મુજબ, એવું માનવામાં આવતું હતું કે હવામાં ઘણી અશુદ્ધિઓ છે, ત્યારથી તાજી હવાકાળા હશે. આ સિદ્ધાંત પછી, ત્યાં ઘણી વધુ ધારણાઓ અને અનુમાન હતા, પરંતુ તેમાંથી એક પણ પોતાને ન્યાયી ઠેરવી શક્યું નહીં.

આધુનિક દૃષ્ટિકોણ.

હું આધુનિક વૈજ્ઞાનિકોના અભિપ્રાય તરફ વળ્યો. આધુનિક વૈજ્ઞાનિકોએ જવાબ શોધી કાઢ્યો છે અને સાબિત કર્યું છે કે આકાશ કેમ વાદળી છે.

આકાશ એ માત્ર હવા છે, તે સામાન્ય હવા જે આપણે દર સેકન્ડે શ્વાસ લઈએ છીએ, જે જોઈ શકાતી નથી કે સ્પર્શી શકાતી નથી, કારણ કે તે પારદર્શક અને વજનહીન છે. પરંતુ આપણે પારદર્શક હવા શ્વાસ લઈએ છીએ, તે આપણા માથા ઉપર આવો વાદળી રંગ કેમ બને છે?

આખું રહસ્ય આપણા વાતાવરણમાં હોવાનું બહાર આવ્યું.

સૂર્યના કિરણો જમીન પર અથડાતા પહેલા હવાના વિશાળ સ્તરમાંથી પસાર થવા જોઈએ.

સૂર્યનું કિરણ સફેદ છે. એ સફેદ રંગરંગીન કિરણોનું મિશ્રણ છે. નાની કવિતાની જેમ જે મેઘધનુષના રંગોને યાદ રાખવાનું સરળ બનાવે છે:

1. દરેક (લાલ)
2. શિકારી (નારંગી)
3. ઇચ્છાઓ (પીળી)
4. જાણો (લીલો)
5. ક્યાં (વાદળી)
6. બેઠક (વાદળી)
7. તેતર (જાંબલી)

સૂર્યનું એક કિરણ, હવાના કણો સાથે અથડાઈને, સાત રંગના કિરણોમાં વિભાજીત થાય છે.

લાલ અને નારંગી કિરણો સૌથી લાંબી હોય છે અને સૂર્યમાંથી સીધી આપણી આંખોમાં જાય છે. અને વાદળી કિરણો સૌથી ટૂંકી છે, હવાના કણોને બધી દિશામાં ઉછાળે છે અને અન્ય તમામ કરતા ઓછા જમીન પર પહોંચે છે. આમ, આકાશ વાદળી કિરણોથી ઘેરાયેલું છે.

આકાશના વિવિધ રંગો.

આકાશ હંમેશા વાદળી નથી હોતું. ઉદાહરણ તરીકે, રાત્રે, જ્યારે સૂર્ય કિરણો મોકલતો નથી, ત્યારે આપણે આકાશને વાદળી નથી જોતા, વાતાવરણ પારદર્શક લાગે છે. અને પારદર્શક હવા દ્વારા, વ્યક્તિ ગ્રહો અને તારાઓ જોઈ શકે છે. અને દિવસ દરમિયાન, વાદળી રંગ ફરીથી આપણી આંખોમાંથી કોસ્મિક શરીરને છુપાવે છે.

આકાશનો રંગ લાલ હોઈ શકે છે - સૂર્યાસ્ત સમયે, વાદળછાયું વાતાવરણમાં, સફેદ અથવા રાખોડી.

તારણો.

તેથી મારું સંશોધન કર્યા પછી હું કરી શકું છું નીચેના તારણો:

1. સમગ્ર રહસ્ય આપણા વાતાવરણમાં આકાશના રંગમાં છે- પૃથ્વી ગ્રહના હવાના શેલમાં.
2. વાતાવરણમાંથી પસાર થતા સૂર્યનું એક કિરણ સાત રંગના કિરણોમાં વિભાજીત થાય છે.
3. લાલ અને નારંગી કિરણો સૌથી લાંબી છે, અને વાદળી કિરણો સૌથી ટૂંકી છે..
4. વાદળી કિરણો અન્ય કરતા ઓછા પૃથ્વી પર પહોંચે છે, અને આ કિરણોને કારણે આકાશ વાદળી રંગથી ઘેરાયેલું છે.
5. આકાશ હંમેશા વાદળી નથી હોતું.

મુખ્ય વસ્તુ એ છે કે હવે મને ખબર છે કે આકાશ કેમ વાદળી છે. મારી બીજી પૂર્વધારણા આંશિક રીતે પુષ્ટિ મળી હતી; સૂર્યમાં કિરણો છે જે આકાશને આ રંગ આપે છે મારા બે સહાધ્યાયીઓનું અનુમાન સાચા જવાબની સૌથી નજીક હતું.

સરળ સમજૂતી

સ્વર્ગ શું છે?

આકાશ અનંત છે. કોઈપણ રાષ્ટ્ર માટે, આકાશ શુદ્ધતાનું પ્રતીક છે, કારણ કે એવું માનવામાં આવે છે કે ભગવાન પોતે ત્યાં રહે છે. લોકો, આકાશ તરફ વળે છે, વરસાદ માટે પૂછે છે, અથવા ઊલટું સૂર્ય માટે. એટલે કે, આકાશ માત્ર હવા નથી, આકાશ શુદ્ધતા અને નિર્દોષતાનું પ્રતીક છે.

આકાશ -તે માત્ર હવા છે, તે સામાન્ય હવા જે આપણે દર સેકન્ડે શ્વાસ લઈએ છીએ, જેને જોઈ શકાતી નથી કે સ્પર્શી શકાતી નથી, કારણ કે તે પારદર્શક અને વજનહીન છે. પરંતુ આપણે પારદર્શક હવા શ્વાસ લઈએ છીએ, તે આપણા માથા ઉપર આવો વાદળી રંગ કેમ બને છે? હવામાં અનેક તત્વો, નાઇટ્રોજન, ઓક્સિજન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, પાણીની વરાળ, ધૂળના વિવિધ સ્પેક્સ જે સતત ગતિમાં હોય છે.

ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી

વ્યવહારમાં, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ કહે છે તેમ, આકાશ માત્ર સૂર્યના કિરણોથી રંગીન હવા છે. સરળ રીતે કહીએ તો, સૂર્ય પૃથ્વી પર ચમકે છે, પરંતુ સૂર્યના કિરણોઆ કરવા માટે, તેઓએ હવાના વિશાળ સ્તરમાંથી પસાર થવું જોઈએ જે શાબ્દિક રીતે પૃથ્વીને આવરી લે છે. અને જેમ સૂર્યપ્રકાશના કિરણમાં ઘણા રંગો હોય છે, અથવા તેના બદલે મેઘધનુષ્યના સાત રંગો હોય છે. જેઓ જાણતા નથી, તે યાદ કરવા યોગ્ય છે કે મેઘધનુષ્યના સાત રંગો લાલ, નારંગી, પીળો, લીલો, વાદળી, ઈન્ડિગો, વાયોલેટ છે.

તદુપરાંત, દરેક કિરણમાં આ બધા રંગો હોય છે અને, જ્યારે હવાના આ સ્તરમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે તમામ દિશામાં મેઘધનુષ્યના વિવિધ રંગોનો છંટકાવ કરે છે, પરંતુ વાદળી રંગનું સૌથી મજબૂત વિખેરવું થાય છે, જેના કારણે આકાશ વાદળી રંગ મેળવે છે. તેનું ટૂંકમાં વર્ણન કરવા માટે, વાદળી આકાશ એ આ રંગમાં રંગીન બીમ દ્વારા ઉત્પાદિત સ્પ્લેશ છે.

અને ચંદ્ર પર

ત્યાં કોઈ વાતાવરણ નથી અને તેથી ચંદ્ર પરનું આકાશ વાદળી નથી, પરંતુ કાળું છે. અવકાશયાત્રીઓ જે ભ્રમણકક્ષામાં જાય છે તેઓ એક કાળું, કાળું આકાશ જુએ છે જેના પર ગ્રહો અને તારાઓ ચમકતા હોય છે. અલબત્ત, ચંદ્ર પરનું આકાશ ખૂબ જ સુંદર લાગે છે, પરંતુ તમે હજી પણ તમારા માથા ઉપર સતત કાળું આકાશ જોવા માંગતા નથી.

આકાશ રંગ બદલે છે

આકાશ હંમેશા વાદળી નથી હોતું; દરેક વ્યક્તિએ કદાચ નોંધ્યું હશે કે ક્યારેક તે સફેદ હોય છે, ક્યારેક વાદળી-કાળો... તે શા માટે છે? ઉદાહરણ તરીકે, રાત્રે, જ્યારે સૂર્ય તેના કિરણો મોકલતો નથી, ત્યારે આપણે આકાશને વાદળી નથી જોતા, વાતાવરણ આપણને પારદર્શક લાગે છે. અને પારદર્શક હવા દ્વારા, વ્યક્તિ ગ્રહો અને તારાઓ જોઈ શકે છે. અને દિવસ દરમિયાન, વાદળી રંગ ફરીથી વિશ્વસનીય રીતે રહસ્યમય જગ્યાને આંખોથી છુપાવશે.

વિવિધ પૂર્વધારણાઓ આકાશ વાદળી કેમ છે? (ગોથેની પૂર્વધારણાઓ, ન્યુટન, 18મી સદીના વૈજ્ઞાનિકો, રેલે)

કઈ પૂર્વધારણાઓ આગળ મૂકવામાં આવી નથી અલગ સમયઆકાશનો રંગ સમજાવવા માટે. શ્યામ ફાયરપ્લેસની પૃષ્ઠભૂમિ સામેનો ધુમાડો કેવી રીતે વાદળી રંગ મેળવે છે તેનું અવલોકન કરીને, લિયોનાર્ડો દા વિન્સીએ લખ્યું: "... અંધકાર પરનો પ્રકાશ વાદળી બને છે, તેટલો સુંદર, વધુ ઉત્તમ પ્રકાશ અને અંધારું હોય છે." સમાન દૃષ્ટિકોણ ગોથે, જે માત્ર વિશ્વ વિખ્યાત કવિ જ નહીં, પરંતુ તેમના સમયના મહાન કુદરતી વૈજ્ઞાનિક પણ હતા. જો કે, આકાશના રંગની આ સમજૂતી અસમર્થ હોવાનું બહાર આવ્યું, કારણ કે, જેમ કે તે પછીથી સ્પષ્ટ થયું, કાળા અને સફેદ મિશ્રણ માત્ર ગ્રે ટોન જ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, રંગીન નહીં. ફાયરપ્લેસમાંથી ધુમાડાનો વાદળી રંગ સંપૂર્ણપણે અલગ પ્રક્રિયાને કારણે થાય છે.

દખલગીરીની શોધને પગલે, ખાસ કરીને પાતળી ફિલ્મોમાં, ન્યુટનઆકાશના રંગને સમજાવવા માટે હસ્તક્ષેપ લાગુ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. આ કરવા માટે, તેણે ધારવું પડ્યું કે પાણીના ટીપાં સાબુના પરપોટા જેવા પાતળા-દિવાલોવાળા પરપોટાના આકાર ધરાવે છે. પરંતુ વાતાવરણમાં રહેલા પાણીના ટીપાં વાસ્તવમાં ગોળા હોવાથી, આ પૂર્વધારણા ટૂંક સમયમાં સાબુના પરપોટાની જેમ "ફાટશે".

18મી સદીના વૈજ્ઞાનિકો મેરિયોટ, બોગુઅર, યુલરવિચાર્યું કે આકાશનો વાદળી રંગ તેના પોતાના રંગ દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યો હતો ઘટકોહવા આ સમજૂતીને પછીથી કેટલીક પુષ્ટિ પણ મળી, પહેલેથી જ 19મી સદીમાં, જ્યારે તે સ્થાપિત થયું હતું કે પ્રવાહી ઓક્સિજન વાદળી છે, અને પ્રવાહી ઓઝોન વાદળી છે. ની સૌથી નજીક યોગ્ય સમજૂતીઆકાશનો રંગ O.B ની નજીક પહોંચ્યો. સોસ્યુર. તેમનું માનવું હતું કે જો હવા એકદમ શુદ્ધ હોય, તો આકાશ કાળું હશે, પરંતુ હવામાં અશુદ્ધિઓ હોય છે જે મુખ્યત્વે વાદળી રંગને પ્રતિબિંબિત કરે છે (ખાસ કરીને, પાણીની વરાળ અને પાણીના ટીપાં). 19મી સદીના ઉત્તરાર્ધ સુધીમાં. પ્રવાહી અને વાયુઓમાં પ્રકાશના છૂટાછવાયા પર સમૃદ્ધ પ્રાયોગિક સામગ્રી સંચિત થઈ છે, ખાસ કરીને, આકાશમાંથી આવતા વિખરાયેલા પ્રકાશની એક વિશેષતા - તેનું ધ્રુવીકરણ - શોધ્યું હતું. અરાગો તેને શોધનાર અને અન્વેષણ કરનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતો. આ 1809 માં હતું. પાછળથી, બેબીનેટ, બ્રુસ્ટર અને અન્ય વૈજ્ઞાનિકોએ આકાશના ધ્રુવીકરણનો અભ્યાસ કર્યો. આકાશના રંગના પ્રશ્ને વૈજ્ઞાનિકોનું એટલું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું કે પ્રવાહી અને વાયુઓમાં પ્રકાશના વિખેરવા પરના પ્રયોગો, જે ખૂબ વ્યાપક મહત્વ ધરાવતા હતા, તે "વાદળી રંગના પ્રયોગશાળા પ્રજનન" ના દૃષ્ટિકોણથી હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. કૃતિઓના શીર્ષકો આ સૂચવે છે: "આકાશના વાદળી રંગનું મોડેલિંગ "બ્રુક અથવા "ઓન ધ બ્લુ કલર ઓફ ધ સ્કાય, સામાન્ય રીતે વાદળી બાબત દ્વારા પ્રકાશનું ધ્રુવીકરણ" આ પ્રયોગોની સફળતા વૈજ્ઞાનિકોના વિચારોનું નિર્દેશન કર્યું. સાચો રસ્તો- વાતાવરણમાં સૂર્યપ્રકાશના પ્રસારમાં આકાશના વાદળી રંગનું કારણ શોધો.

નિર્દોષ, સખત ગાણિતિક સિદ્ધાંત બનાવનાર પ્રથમ મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગવાતાવરણમાં પ્રકાશ, અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક રેલે હતા. તેઓ માનતા હતા કે પ્રકાશનું વિખેરવું અશુદ્ધિઓ પર થતું નથી, જેમ કે તેમના પુરોગામીઓએ વિચાર્યું હતું, પરંતુ હવાના અણુઓ પર. પ્રકાશ સ્કેટરિંગ પર રેલેનું પ્રથમ કાર્ય 1871 માં પ્રકાશિત થયું હતું. તેના અંતિમ સ્વરૂપમાં, તેના સ્કેટરિંગના સિદ્ધાંત પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકૃતિતે સમય સુધીમાં સ્થપાયેલ પ્રકાશની રચના 1899 માં પ્રકાશિત "ઓન લાઇટ ફ્રોમ ધ સ્કાય, ઇટ્સ પોલરાઇઝેશન એન્ડ કલર" માં કરવામાં આવી હતી. પ્રકાશ સ્કેટરિંગના ક્ષેત્રમાં કામ કરવા માટે, રેલે (તેમના પૂરું નામજ્હોન વિલિયમ સ્ટ્રેટ, લોર્ડ રેલે III) તેમના પુત્ર, લોર્ડ રેલે IV થી વિપરીત, ઘણીવાર રેલે ધ સ્કેટરર તરીકે ઓળખાય છે. Rayleigh IV ને વાતાવરણીય ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસમાં તેમના મહાન યોગદાન માટે વાતાવરણીય Rayleigh કહેવામાં આવે છે. આકાશના રંગને સમજાવવા માટે, અમે રેલેના સિદ્ધાંતમાંથી ફક્ત એક જ નિષ્કર્ષ રજૂ કરીશું; આ નિષ્કર્ષ જણાવે છે કે છૂટાછવાયા પ્રકાશની તેજ, ​​અથવા તીવ્રતા, છૂટાછવાયા કણ પર પ્રકાશની ઘટનાની તરંગલંબાઇની ચોથી શક્તિ સાથે વિપરીત રીતે બદલાય છે. આમ, મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગ પ્રકાશની તરંગલંબાઇમાં સહેજ ફેરફાર માટે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાયોલેટ કિરણોની તરંગલંબાઇ (0.4 μm) લાલ કિરણોની તરંગલંબાઇ (0.8 μm) લગભગ અડધી છે. તેથી, વાયોલેટ કિરણો લાલ કિરણો કરતાં 16 ગણી વધુ મજબૂત રીતે વેરવિખેર થશે, અને ઘટના કિરણોની સમાન તીવ્રતા સાથે છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં તેમાંથી 16 ગણા વધુ હશે. દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમના અન્ય તમામ રંગીન કિરણો (વાદળી, વાદળી, લીલો, પીળો, નારંગી) છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં તેમાંથી દરેકની તરંગલંબાઇની ચોથી શક્તિના વિપરિત પ્રમાણસર જથ્થામાં સમાવવામાં આવશે. જો હવે બધા રંગીન છૂટાછવાયા કિરણોને આ ગુણોત્તરમાં મિશ્રિત કરવામાં આવે, તો છૂટાછવાયા કિરણોના મિશ્રણનો રંગ વાદળી હશે.

સીધો સૂર્યપ્રકાશ (એટલે ​​​​કે સોલાર ડિસ્કમાંથી સીધો જ નીકળતો પ્રકાશ), છૂટાછવાયાને કારણે મુખ્યત્વે વાદળી અને વાયોલેટ કિરણો ગુમાવવાથી, નબળા પીળા રંગની છટા પ્રાપ્ત થાય છે, જે સૂર્ય ક્ષિતિજ પર ઉતરતાની સાથે તીવ્ર બને છે. હવે કિરણોએ વાતાવરણમાંથી લાંબો અને લાંબો રસ્તો મુસાફરી કરવાનો છે. લાંબા માર્ગ પર, ટૂંકી-તરંગો, એટલે કે, વાયોલેટ, વાદળી, સ્યાન, કિરણોનું નુકસાન વધુને વધુ ધ્યાનપાત્ર બને છે, અને સીધો પ્રકાશમોટે ભાગે લાંબા-તરંગ કિરણો - લાલ, નારંગી, પીળો - પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચે છે. તેથી, સૂર્ય અને ચંદ્રનો રંગ પહેલા પીળો, પછી નારંગી અને લાલ બને છે. સૂર્યનો લાલ રંગ અને આકાશનો વાદળી રંગ એ એક જ વિખેરવાની પ્રક્રિયાના બે પરિણામો છે. સીધા પ્રકાશમાં, તે વાતાવરણમાંથી પસાર થયા પછી, મુખ્યત્વે લાંબા-તરંગ કિરણો રહે છે (લાલ સૂર્ય), જ્યારે પ્રસરેલા પ્રકાશમાં ટૂંકા-તરંગ કિરણો (વાદળી આકાશ) હોય છે. આમ, રેલેની થિયરીએ વાદળી આકાશ અને લાલ સૂર્યના રહસ્યને ખૂબ જ સ્પષ્ટ અને ખાતરીપૂર્વક સમજાવ્યું.

સ્કાય થર્મલ મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગ

જ્યારે પવન સુંદર વાદળી આકાશ પર સફેદ રુંવાટીવાળું પારદર્શક ભૂશિર ફેંકે છે, ત્યારે લોકો વધુ અને વધુ વખત જોવાનું શરૂ કરે છે. જો તે જ સમયે તે વરસાદના ચાંદીના થ્રેડો સાથે મોટા ગ્રે ફર કોટ પર પણ મૂકે છે, તો પછી તેની આસપાસના લોકો તેનાથી છત્રીઓ હેઠળ છુપાવે છે. જો સરંજામ ઘેરો જાંબલી છે, તો દરેક વ્યક્તિ ઘરે બેઠા છે અને સની વાદળી આકાશ જોવા માંગે છે.

અને જ્યારે લાંબા સમયથી રાહ જોવાતી સની વાદળી આકાશ દેખાય છે, જે સૂર્યના સોનેરી કિરણોથી શણગારેલા ચમકદાર વાદળી ડ્રેસ પહેરે છે, ત્યારે લોકો આનંદ કરે છે - અને, હસતાં હસતાં, સારા હવામાનની અપેક્ષાએ તેમના ઘરો છોડી દે છે.

શા માટે આકાશ વાદળી છે તે પ્રશ્ન અનાદિ કાળથી માનવ મનને ચિંતિત કરે છે. ગ્રીક દંતકથાઓએ તેમનો જવાબ શોધી કાઢ્યો છે. તેઓએ દાવો કર્યો હતો કે આ શેડ તેને સૌથી શુદ્ધ રોક ક્રિસ્ટલ દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો.

લિયોનાર્ડો દા વિન્સી અને ગોથેના સમયમાં, તેઓએ આકાશ કેમ વાદળી છે તે પ્રશ્નનો જવાબ પણ માંગ્યો હતો. તેઓ માનતા હતા કે આકાશનો વાદળી રંગ અંધકાર સાથે પ્રકાશનું મિશ્રણ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. પરંતુ પાછળથી આ સિદ્ધાંતને અસમર્થ તરીકે નકારી કાઢવામાં આવ્યો, કારણ કે તે બહાર આવ્યું છે કે આ રંગોને જોડીને, તમે ફક્ત ગ્રે સ્પેક્ટ્રમના ટોન મેળવી શકો છો, પરંતુ રંગ નહીં.

થોડા સમય પછી, આકાશ કેમ વાદળી છે તે પ્રશ્નનો જવાબ 18મી સદીમાં મેરિયોટ, બોગુઅર અને યુલર દ્વારા સમજાવવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓ માનતા હતા કે આ કણોનો કુદરતી રંગ છે જે હવા બનાવે છે. આ સિદ્ધાંત આગલી સદીની શરૂઆતમાં પણ લોકપ્રિય હતો, ખાસ કરીને જ્યારે એવું જાણવા મળ્યું કે પ્રવાહી ઓક્સિજન વાદળી છે અને પ્રવાહી ઓઝોન વાદળી છે.

સોસ્યુર એક વધુ કે ઓછા સમજદાર વિચાર સાથે આવનાર સૌપ્રથમ હતા, જેમણે સૂચવ્યું હતું કે જો હવા સંપૂર્ણપણે શુદ્ધ હોય, અશુદ્ધિઓ વિના, તો આકાશ કાળું થઈ જશે. પરંતુ વાતાવરણ સમાવે ત્યારથી વિવિધ તત્વો(ઉદાહરણ તરીકે, વરાળ અથવા પાણીના ટીપાં), પછી તેઓ, રંગને પ્રતિબિંબિત કરીને, આકાશને ઇચ્છિત છાંયો આપે છે.

આ પછી, વૈજ્ઞાનિકો સત્યની નજીક અને નજીક જવા લાગ્યા. અરાગોએ ધ્રુવીકરણની શોધ કરી, જે વિખરાયેલા પ્રકાશની લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે જે આકાશમાંથી ઉછળે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રે ચોક્કસપણે આ શોધમાં વૈજ્ઞાનિકને મદદ કરી. પાછળથી, અન્ય સંશોધકોએ જવાબ શોધવાનું શરૂ કર્યું. તે જ સમયે, શા માટે આકાશ વાદળી છે તે પ્રશ્ન વૈજ્ઞાનિકોને ખૂબ જ રસ છે કે તે શોધવા માટે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. મોટી રકમવિવિધ પ્રયોગો જે આ વિચાર તરફ દોરી ગયા મુખ્ય કારણવાદળી રંગનો દેખાવ એ હકીકતને કારણે છે કે આપણા સૂર્યની કિરણો ફક્ત વાતાવરણમાં ફેલાયેલી છે.

સમજૂતી

મોલેક્યુલર લાઇટ સ્કેટરિંગ માટે ગાણિતિક આધારિત જવાબ બનાવનાર સૌપ્રથમ બ્રિટીશ સંશોધક રેલે હતા. તેમણે અનુમાન કર્યું કે પ્રકાશ વાતાવરણમાં રહેલી અશુદ્ધિઓને કારણે નહીં, પરંતુ હવાના અણુઓને કારણે ફેલાય છે.

તેમનો સિદ્ધાંત વિકસાવવામાં આવ્યો હતો - અને આ તે નિષ્કર્ષ છે જે વૈજ્ઞાનિકો આવ્યા હતા. સૂર્યના કિરણો તેના વાતાવરણ (હવાના જાડા સ્તર) દ્વારા પૃથ્વી પર પહોંચે છે, જેને કહેવાતાહવા પરબિડીયું ગ્રહો અંધારું આકાશ સંપૂર્ણપણે હવાથી ભરેલું છે, જે સંપૂર્ણપણે પારદર્શક હોવા છતાં, ખાલી નથી, પરંતુ તેમાં ગેસના પરમાણુઓ - નાઇટ્રોજન (78%) અને ઓક્સિજન (21%), તેમજ પાણીના ટીપાં, વરાળ, બરફના સ્ફટિકો અને નાના પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે. ટુકડાઓસખત સામગ્રી

(ઉદાહરણ તરીકે, ધૂળના કણો, સૂટ, રાખ, દરિયાઈ મીઠું, વગેરે). કેટલાક કિરણો વચ્ચે મુક્તપણે પસાર થાય છેગેસના અણુઓ , તેમને સંપૂર્ણપણે બાયપાસ કરીને, અને તેથી ફેરફારો વિના આપણા ગ્રહની સપાટી પર પહોંચે છે, પરંતુ મોટાભાગના કિરણો ગેસના પરમાણુઓ સાથે અથડાય છે, જે ઉત્તેજિત થાય છે, ઊર્જા મેળવે છે અને છોડવામાં આવે છે.વિવિધ બાજુઓ

બહુ રંગીન કિરણો, આકાશને સંપૂર્ણપણે રંગીન બનાવે છે, પરિણામે આપણને સની વાદળી આકાશ દેખાય છે. સફેદ પ્રકાશમાં મેઘધનુષ્યના તમામ રંગોનો સમાવેશ થાય છે, જે તેના ઘટક ભાગોમાં વિભાજિત થાય ત્યારે ઘણીવાર જોઈ શકાય છે.એવું બને છે કે હવાના અણુઓ વાદળી અને વાયોલેટ રંગોને સૌથી વધુ વિખેરી નાખે છે, કારણ કે તે સૌથી વધુ છે.

ટૂંકો ભાગ સ્પેક્ટ્રમ કારણ કે તેમની પાસે સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઇ છે.જ્યારે વાદળી વાતાવરણમાં મિશ્રિત થાય છે અને જાંબલી ફૂલોસાથે

કારણ કે આપણા ગ્રહનું વાતાવરણ એકરૂપ નથી, પરંતુ તેના બદલે અલગ છે (પૃથ્વીની સપાટીની નજીક તે ઉપર કરતાં વધુ ગીચ છે), તેની રચના અને ગુણધર્મો અલગ છે, આપણે વાદળી રંગનું અવલોકન કરી શકીએ છીએ. સૂર્યાસ્ત અથવા સૂર્યોદય પહેલાં, જ્યારે સૂર્યના કિરણોની લંબાઈ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, ત્યારે વાદળી અને વાયોલેટ રંગો વાતાવરણમાં વેરવિખેર થઈ જાય છે અને આપણા ગ્રહની સપાટી પર સંપૂર્ણપણે પહોંચતા નથી. પીળા-લાલ તરંગો, જે આપણે આ સમયગાળા દરમિયાન આકાશમાં અવલોકન કરીએ છીએ, સફળતાપૂર્વક પહોંચે છે.

રાત્રે, જ્યારે સૂર્યના કિરણો ગ્રહની ચોક્કસ બાજુએ પહોંચી શકતા નથી, ત્યારે ત્યાંનું વાતાવરણ પારદર્શક બની જાય છે, અને આપણે "કાળી" જગ્યા જોઈએ છીએ. વાતાવરણની ઉપરના અવકાશયાત્રીઓ તેને આ રીતે જુએ છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે અવકાશયાત્રીઓ નસીબદાર હતા, કારણ કે જ્યારે તેઓ પૃથ્વીની સપાટીથી 15 કિમીથી વધુ ઊંચાઈએ હોય છે, ત્યારે દિવસ દરમિયાન તેઓ એક સાથે સૂર્ય અને તારાઓનું અવલોકન કરી શકે છે.

અન્ય ગ્રહો પર આકાશનો રંગ

કારણ કે આકાશનો રંગ મોટે ભાગે વાતાવરણ પર આધાર રાખે છે, તે આશ્ચર્યજનક નથી વિવિધ ગ્રહોતે વિવિધ રંગો. તે રસપ્રદ છે કે શનિનું વાતાવરણ આપણા ગ્રહ જેવો જ રંગ છે.

યુરેનસનું આકાશ ખૂબ જ સુંદર એક્વામેરીન રંગ છે. તેના વાતાવરણમાં મુખ્યત્વે હિલીયમ અને હાઇડ્રોજનનો સમાવેશ થાય છે.તેમાં મિથેન પણ હોય છે, જે સંપૂર્ણપણે લાલને શોષી લે છે અને લીલા અને વાદળી રંગોને વિખેરી નાખે છે. નેપ્ચ્યુનનું આકાશ વાદળી છે: આ ગ્રહના વાતાવરણમાં આપણા જેટલું હિલિયમ અને હાઇડ્રોજન નથી, પરંતુ ત્યાં ઘણી બધી મિથેન છે, જે લાલ પ્રકાશને નિષ્ક્રિય કરે છે.

ચંદ્ર પરનું વાતાવરણ, પૃથ્વીનો ઉપગ્રહ, તેમજ બુધ અને પ્લુટો પર, સંપૂર્ણપણે ગેરહાજર છે, તેથી, પ્રકાશ કિરણો પ્રતિબિંબિત થતા નથી, તેથી અહીંનું આકાશ કાળું છે, અને તારાઓ સરળતાથી ઓળખી શકાય છે. વાદળી અને લીલા રંગોશુક્રના વાતાવરણ દ્વારા સૂર્યના કિરણો સંપૂર્ણપણે શોષાય છે અને જ્યારે સૂર્ય ક્ષિતિજની નજીક હોય છે, ત્યારે આકાશ પીળા રંગના હોય છે.

આકાશ વાદળી કેમ છે? આવા સરળ પ્રશ્નનો જવાબ શોધવો મુશ્કેલ છે. ઘણા વિજ્ઞાનીઓ જવાબની શોધમાં તેમના મગજને રેક કરે છે. શ્રેષ્ઠ ઉકેલઆ સમસ્યા લગભગ 100 વર્ષ પહેલાં અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી લોર્ડ જોન રેલે.

સૂર્ય ચમકતો શુદ્ધ સફેદ પ્રકાશ ફેંકે છે. આનો અર્થ એ છે કે આકાશનો રંગ સમાન હોવો જોઈએ, પરંતુ તે હજુ પણ વાદળી છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં સફેદ પ્રકાશનું શું થાય છે?

સફેદ પ્રકાશ રંગીન કિરણોનું મિશ્રણ છે. પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને આપણે મેઘધનુષ્ય બનાવી શકીએ છીએ.

પ્રિઝમ સફેદ બીમને રંગીન પટ્ટાઓમાં વિભાજિત કરે છે:

■લાલ

■નારંગી

■ પીળો

■ લીલો

■ વાદળી

■ વાદળી

■ જાંબલી

આ કિરણો સાથે મળીને ફરી સફેદ પ્રકાશ બનાવે છે. એવું માની શકાય છે કે સૂર્યપ્રકાશ પ્રથમ રંગીન ઘટકોમાં વિભાજિત થાય છે. પછી કંઈક થાય છે, અને માત્ર વાદળી કિરણો પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચે છે.

તો આકાશ વાદળી કેમ છે?

ત્યાં ઘણા સંભવિત ખુલાસાઓ છે. પૃથ્વીની આસપાસની હવા વાયુઓનું મિશ્રણ છે: નાઇટ્રોજન, ઓક્સિજન, આર્ગોન અને અન્ય. વાતાવરણમાં પાણીની વરાળ અને બરફના સ્ફટિકો પણ છે. ધૂળ અને અન્ય નાના કણો હવામાં અટકી જાય છે. IN ઉપલા સ્તરોવાતાવરણમાં ઓઝોનનું સ્તર છે. શું આ કારણ હોઈ શકે? કેટલાક વૈજ્ઞાનિકો માનતા હતા કે ઓઝોન અને પાણીના અણુઓ લાલ કિરણોને શોષી લે છે અને વાદળી કિરણોને પ્રસારિત કરે છે. પરંતુ તે બહાર આવ્યું કે આકાશને વાદળી રંગ આપવા માટે વાતાવરણમાં પૂરતું ઓઝોન અને પાણી નથી.

1869 માં, એક અંગ્રેજ જ્હોન ટિંડલસૂચન કર્યું કે ધૂળ અને અન્ય કણો પ્રકાશ ફેલાવે છે. વાદળી પ્રકાશ ઓછામાં ઓછો વેરવિખેર થાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચવા માટે આવા કણોના સ્તરોમાંથી પસાર થાય છે. તેમની પ્રયોગશાળામાં, તેમણે ધુમ્મસનું એક મોડેલ બનાવ્યું અને તેને તેજસ્વી સફેદ બીમથી પ્રકાશિત કર્યું. ધુમ્મસ ઊંડા વાદળી થઈ ગયું. ટિંડલે નક્કી કર્યું કે જો હવા એકદમ સ્વચ્છ હોય, તો કંઈપણ પ્રકાશને વિખેરશે નહીં, અને આપણે તેજસ્વી સફેદ આકાશની પ્રશંસા કરી શકીએ. લોર્ડ રેલેપણ આ વિચારને ટેકો આપ્યો, પરંતુ લાંબા સમય સુધી નહીં. 1899 માં તેમણે તેમની સમજૂતી પ્રકાશિત કરી:

તે હવા છે, ધૂળ કે ધુમાડો નથી, જે આકાશને વાદળી રંગ આપે છે.

આકાશના વાદળી રંગ વિશેનો મુખ્ય સિદ્ધાંત

સૂર્યના કેટલાક કિરણો વાયુના અણુઓ સાથે અથડાયા વિના પસાર થાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર યથાવત પહોંચે છે. અન્ય, મોટાભાગના, ગેસના અણુઓ દ્વારા શોષાય છે. જ્યારે ફોટોન શોષાય છે, ત્યારે અણુઓ ઉત્તેજિત થાય છે, એટલે કે, તેઓ ઊર્જાથી ચાર્જ થાય છે, અને પછી તેને ફોટોનના સ્વરૂપમાં ઉત્સર્જન કરે છે. આ ગૌણ ફોટોન વિવિધ તરંગલંબાઇ ધરાવે છે અને લાલથી વાયોલેટ સુધીનો કોઈપણ રંગ હોઈ શકે છે. તેઓ બધી દિશામાં ઉડે છે: પૃથ્વી તરફ, સૂર્ય તરફ અને બાજુઓ તરફ. લોર્ડ રેલેએ સૂચવ્યું કે ઉત્સર્જિત બીમનો રંગ બીમમાં એક અથવા બીજા રંગના ક્વોન્ટાના વર્ચસ્વ પર આધાર રાખે છે. જ્યારે ગેસ પરમાણુ સૌર કિરણોના ફોટોન સાથે અથડાય છે, ત્યારે એક ગૌણ લાલ ક્વોન્ટમ માટે આઠ વાદળી ક્વોન્ટા હોય છે.

પરિણામ શું છે? વાતાવરણમાં રહેલા અબજો ગેસના અણુઓમાંથી તીવ્ર વાદળી પ્રકાશ શાબ્દિક રીતે ચારે દિશાઓથી આપણા પર પડે છે. આ પ્રકાશમાં અન્ય રંગોના ફોટોન મિશ્રિત છે, તેથી તે સંપૂર્ણપણે વાદળી નથી.

તો પછી સૂર્યાસ્ત કેમ લાલ હોય છે?

જો કે, આકાશ હંમેશા વાદળી હોતું નથી. પ્રશ્ન સ્વાભાવિક રીતે જ ઉદ્ભવે છે: જો આપણે આખો દિવસ વાદળી આકાશ જોઈએ છીએ, તો સૂર્યાસ્ત લાલ કેમ છે? લાલ રંગ એ ગેસના પરમાણુઓ દ્વારા સૌથી ઓછો વિખેરાયેલો છે. સૂર્યાસ્ત દરમિયાન, સૂર્ય ક્ષિતિજની નજીક આવે છે અને સૂર્યની કિરણ પૃથ્વીની સપાટી તરફ ઊભી રીતે નહીં, દિવસની જેમ, પરંતુ એક ખૂણા પર નિર્દેશિત થાય છે.

તેથી, તે વાતાવરણમાંથી જે માર્ગ લે છે તે ઘણું છે વધુમાંકે તે દિવસ દરમિયાન થાય છે જ્યારે સૂર્ય ઉચ્ચ હોય છે. આને કારણે, વાદળી-વાદળી સ્પેક્ટ્રમ વાતાવરણના જાડા સ્તરમાં સમાઈ જાય છે, પૃથ્વી સુધી પહોંચતું નથી. અને લાંબા સમય સુધી પ્રકાશ તરંગોલાલ-પીળા સ્પેક્ટ્રમમાંથી પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચે છે, જે સૂર્યાસ્તની લાક્ષણિકતા લાલ અને પીળા રંગોમાં આકાશ અને વાદળોને રંગ આપે છે.

વૈજ્ઞાનિક સમજૂતી

ઉપર અમે પ્રમાણમાં સરળ ભાષામાં જવાબ આપ્યો છે. નીચે આપણે તર્કનો ઉપયોગ કરીને ટાંકીએ છીએ વૈજ્ઞાનિક શરતોઅને સૂત્રો.

વિકીમાંથી અવતરણ:

આકાશ વાદળી દેખાવાનું કારણ એ છે કે હવા લાંબી-તરંગલંબાઇના પ્રકાશ કરતાં વધુ ટૂંકા તરંગલંબાઇના પ્રકાશને ફેલાવે છે. પ્રકાશની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ જથ્થામાં હવાના વાયુઓના પરમાણુઓની સંખ્યામાં વધઘટને કારણે રેલે સ્કેટરિંગની તીવ્રતા 1/λ 4ના પ્રમાણસર છે, λ એ તરંગલંબાઇ છે, એટલે કે દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમનો વાયોલેટ ભાગ વિખરાયેલો છે. લાલ કરતાં 16 ગણી વધુ તીવ્રતાથી. કારણ કે વાદળી પ્રકાશની તરંગલંબાઇ ઓછી હોય છે, દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમના અંતે, તે લાલ પ્રકાશ કરતાં વાતાવરણમાં વધુ વેરવિખેર થાય છે. આને કારણે, સૂર્યની દિશાની બહારના આકાશનો વિસ્તાર વાદળી રંગ ધરાવે છે (પરંતુ વાયોલેટ નહીં, કારણ કે સૌર સ્પેક્ટ્રમ અસમાન છે અને તેમાં વાયોલેટ રંગની તીવ્રતા ઓછી છે, અને તે પણ ઓછી સંવેદનશીલતાને કારણે) માટે આંખ જાંબલી રંગઅને વધુ વાદળી માટે, જે માત્ર નેત્રપટલમાંના વાદળી-સંવેદનશીલ શંકુને જ નહીં, પણ લાલ અને લીલા કિરણો પ્રત્યે સંવેદનશીલ લોકોને પણ બળતરા કરે છે).

સૂર્યાસ્ત અને પરોઢ દરમિયાન, પ્રકાશ સ્પર્શક રીતે પસાર થાય છે પૃથ્વીની સપાટી, તેથી વાતાવરણમાં પ્રકાશ દ્વારા પ્રવાસ કરવામાં આવેલો માર્ગ દિવસ કરતાં ઘણો લાંબો બને છે. આ કારણે, મોટાભાગના વાદળી અને પણ લીલો પ્રકાશસીધા સૂર્યપ્રકાશથી છૂટાછવાયા છે, તેથી સૂર્યનો સીધો પ્રકાશ, તેમજ તેના દ્વારા પ્રકાશિત વાદળો અને આકાશ અને ક્ષિતિજની નજીકનું આકાશ, લાલ રંગમાં રંગવામાં આવે છે.

સંભવતઃ, વાતાવરણની અલગ રચના સાથે, ઉદાહરણ તરીકે, અન્ય ગ્રહો પર, સૂર્યાસ્ત સહિત, આકાશનો રંગ અલગ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મંગળ પર આકાશનો રંગ લાલ ગુલાબી છે.

સ્કેટરિંગ અને શોષણ એ વાતાવરણમાં પ્રકાશની તીવ્રતાના નબળા પડવાના મુખ્ય કારણો છે. છૂટાછવાયા કણના વ્યાસ અને પ્રકાશની તરંગલંબાઇના ગુણોત્તરના કાર્ય તરીકે સ્કેટરિંગ બદલાય છે. જ્યારે આ ગુણોત્તર 1/10 કરતા ઓછો હોય, ત્યારે રેલે સ્કેટરિંગ થાય છે, જેમાં સ્કેટરિંગ ગુણાંક 1/λ 4 ના પ્રમાણમાં હોય છે. છૂટાછવાયા કણોના તરંગલંબાઇના કદના ગુણોત્તરના મોટા મૂલ્યો પર, સ્કેટરિંગ કાયદો ગુસ્તાવ મી સમીકરણ અનુસાર બદલાય છે; જ્યારે આ ગુણોત્તર 10 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે ભૌમિતિક ઓપ્ટિક્સના નિયમો અભ્યાસ માટે પૂરતી ચોકસાઈ સાથે લાગુ કરવામાં આવે છે.

જોવાનો અને સમજવાનો આનંદ
કુદરતની સૌથી સુંદર ભેટ છે.
આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન

આકાશ વાદળીનું રહસ્ય

આકાશ કેમ વાદળી છે?...

એવી કોઈ વ્યક્તિ નથી કે જેણે તેના જીવનમાં ઓછામાં ઓછું એકવાર આ વિશે વિચાર્યું ન હોય. મધ્યયુગીન વિચારકોએ પહેલાથી જ આકાશના રંગની ઉત્પત્તિને સમજાવવાનો પ્રયાસ કર્યો છે. તેમાંના કેટલાકએ સૂચવ્યું કે વાદળી હવાનો સાચો રંગ છે અથવા તેના ઘટક વાયુઓમાંનો એક છે. અન્ય લોકોએ વિચાર્યું કે આકાશનો સાચો રંગ કાળો છે - જે રીતે તે રાત્રે દેખાય છે. દિવસ દરમિયાન, આકાશનો કાળો રંગ સૂર્યના કિરણોના સફેદ રંગ સાથે જોડાય છે, અને પરિણામ છે... વાદળી.

હવે, કદાચ, તમે એવા વ્યક્તિને મળશો નહીં જે, વાદળી પેઇન્ટ મેળવવા માંગે છે, કાળા અને સફેદ મિશ્રણ કરશે. અને એક સમય એવો હતો જ્યારે રંગ મિશ્રણના નિયમો હજુ અસ્પષ્ટ હતા. તેઓ ફક્ત ત્રણસો વર્ષ પહેલાં ન્યૂટને સ્થાપિત કર્યા હતા.

ન્યૂટનને રહસ્યમાં રસ પડ્યો વાદળી. તેણે અગાઉના તમામ સિદ્ધાંતોને નકારીને શરૂઆત કરી.

પ્રથમ, તેમણે દલીલ કરી કે, સફેદ અને કાળાનું મિશ્રણ ક્યારેય વાદળી ઉત્પન્ન કરતું નથી. બીજું, વાદળી એ હવાનો સાચો રંગ બિલકુલ નથી. જો આવું હોત, તો સૂર્યાસ્ત સમયે સૂર્ય અને ચંદ્ર લાલ દેખાશે નહીં, જેમ કે તેઓ ખરેખર છે, પરંતુ વાદળી. દૂરના બરફીલા પહાડોના શિખરો આના જેવા દેખાશે.

કલ્પના કરો કે હવા રંગીન છે. ભલે તે ખૂબ જ નબળી હોય. પછી તેનું જાડું પડ પેઇન્ટેડ કાચ જેવું કામ કરશે. અને જો તમે પેઇન્ટેડ ગ્લાસમાંથી જોશો, તો બધી વસ્તુઓ આ કાચ જેવો જ રંગ લાગશે. શા માટે દૂરના બરફીલા શિખરો આપણને ગુલાબી દેખાય છે, અને વાદળી નથી?

તેના પુરોગામી સાથેના વિવાદમાં સત્ય ન્યૂટનની બાજુમાં હતું. તેણે સાબિત કર્યું કે હવા રંગીન નથી.

પરંતુ તેમ છતાં તેણે સ્વર્ગીય નીલમનો કોયડો ઉકેલ્યો ન હતો. પ્રકૃતિની સૌથી સુંદર, કાવ્યાત્મક ઘટનાઓમાંની એક મેઘધનુષ્યથી તે મૂંઝવણમાં હતો. શા માટે તે અચાનક દેખાય છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે? ન્યુટન પ્રવર્તમાન અંધશ્રદ્ધાથી સંતુષ્ટ થઈ શક્યા ન હતા: મેઘધનુષ એ ઉપરથી એક નિશાની છે, તે આગાહી કરે છે સરસ વાતાવરણ. તેણે દરેક ઘટનાનું ભૌતિક કારણ શોધવાનો પ્રયત્ન કર્યો. તેણે મેઘધનુષ્યનું કારણ પણ શોધી કાઢ્યું.

મેઘધનુષ એ વરસાદના ટીપાંમાં પ્રકાશ રીફ્રેક્શનનું પરિણામ છે. આ સમજ્યા પછી, ન્યૂટન મેઘધનુષ્ય ચાપના આકારની ગણતરી કરી શક્યા અને મેઘધનુષના રંગોનો ક્રમ સમજાવી શક્યા. તેમની થિયરી માત્ર બેવડા મેઘધનુષ્યના દેખાવને જ સમજાવી શકી ન હતી, પરંતુ આ માત્ર ત્રણ સદીઓ પછી ખૂબ જ જટિલ સિદ્ધાંતની મદદથી કરવામાં આવ્યું હતું.

સપ્તરંગી સિદ્ધાંતની સફળતાએ ન્યૂટનને હિપ્નોટાઇઝ કર્યું. તેણે ભૂલથી નક્કી કર્યું કે આકાશનો વાદળી રંગ અને મેઘધનુષ્ય એક જ કારણથી થયો હતો. જ્યારે સૂર્યના કિરણો વરસાદના ટીપાંમાંથી તૂટી જાય છે ત્યારે ખરેખર મેઘધનુષ્ય ફાટી નીકળે છે. પણ આકાશની વાદળીતા માત્ર વરસાદમાં જ દેખાતી નથી! તેનાથી વિપરીત, તે સ્પષ્ટ હવામાનમાં છે, જ્યારે વરસાદનો સંકેત પણ નથી, કે આકાશ ખાસ કરીને વાદળી છે. મહાન વૈજ્ઞાનિકે આ કેવી રીતે નોંધ્યું નહીં? ન્યુટને વિચાર્યું કે પાણીના નાના પરપોટા, જે તેમના સિદ્ધાંત મુજબ મેઘધનુષ્યનો માત્ર વાદળી ભાગ બનાવે છે, કોઈપણ હવામાનમાં હવામાં તરતા રહે છે. પરંતુ આ એક ભ્રમણા હતી.

પ્રથમ ઉકેલ

લગભગ 200 વર્ષ વીતી ગયા, અને અન્ય એક અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકે આ મુદ્દો ઉઠાવ્યો - રેલે, જે ડરતા ન હતા કે આ કાર્ય મહાન ન્યૂટનની શક્તિથી પણ બહાર છે.

રેલેએ ઓપ્ટિક્સનો અભ્યાસ કર્યો. અને જે લોકો પ્રકાશના અભ્યાસમાં પોતાનું જીવન સમર્પિત કરે છે તેઓ ઘણો સમય અંધારામાં વિતાવે છે. બાહ્ય પ્રકાશ શ્રેષ્ઠ પ્રયોગોમાં દખલ કરે છે, તેથી જ ઓપ્ટિકલ લેબોરેટરીની બારીઓ લગભગ હંમેશા કાળા, અભેદ્ય પડદાથી ઢંકાયેલી હોય છે.

રેલે તેની અંધકારમય પ્રયોગશાળામાં કલાકો સુધી એકલા જ રહ્યા અને સાધનોમાંથી પ્રકાશના કિરણો નીકળ્યા. કિરણોના માર્ગમાં તેઓ ધૂળના જીવંત કણોની જેમ ફરતા હતા. તેઓ તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત હતા અને તેથી ઘેરા પૃષ્ઠભૂમિ સામે ઉભા હતા. વિજ્ઞાનીએ લાંબો સમય વિચારપૂર્વક તેમની સરળ હિલચાલ જોવામાં વિતાવ્યો હશે, જેમ કોઈ વ્યક્તિ સગડીમાં તણખાનું નાટક જુએ છે.

શું તે પ્રકાશના કિરણોમાં નૃત્ય કરતી ધૂળના આ ટપકાં નહોતા જે રેલેને સૂચન કરે છે? નવો વિચારઆકાશના રંગની ઉત્પત્તિ વિશે?

પ્રાચીન સમયમાં પણ, તે જાણીતું બન્યું કે પ્રકાશ સીધી રેખામાં મુસાફરી કરે છે. આ મહત્વપૂર્ણ શોધ આદિમ માણસ દ્વારા થઈ શકે છે, તે અવલોકન કરે છે કે કેવી રીતે ઝૂંપડીની તિરાડો તોડીને, સૂર્યના કિરણો દિવાલો અને ફ્લોર પર પડ્યા.

પરંતુ તે અસંભવિત છે કે તે બાજુથી જોતી વખતે તે પ્રકાશ કિરણો કેમ જુએ છે તે વિચારથી તે પરેશાન થયો હતો. અને અહીં વિચારવા જેવું કંઈક છે. છેવટે, સૂર્યપ્રકાશ ક્રેકથી ફ્લોર સુધી બીમ કરે છે. નિરીક્ષકની આંખ બાજુ પર સ્થિત છે અને તેમ છતાં, આ પ્રકાશ જુએ છે.

અમે આકાશને ધ્યાનમાં રાખીને સ્પોટલાઇટમાંથી પ્રકાશ પણ જોઈએ છીએ. આનો અર્થ એ છે કે પ્રકાશનો ભાગ કોઈક રીતે સીધા માર્ગથી વિચલિત થાય છે અને આપણી આંખમાં જાય છે.

શું તેને ગેરમાર્ગે દોરે છે? તે તારણ આપે છે કે આ ધૂળના ખૂબ જ સ્પેક્સ છે જે હવાને ભરે છે. ધૂળ અને કિરણોના ટુકડા દ્વારા વિખેરાયેલા કિરણો આપણી આંખમાં પ્રવેશ કરે છે, જે અવરોધોનો સામનો કરીને, રસ્તો બંધ કરે છે અને ધૂળના છૂટાછવાયા સ્પેકથી આપણી આંખ સુધી સીધી રેખામાં ફેલાય છે.

"શું આ ધૂળના ડાઘા આકાશને વાદળી રંગ આપે છે?" - રેલેએ એક દિવસ વિચાર્યું. તેણે ગણિત કર્યું અને અનુમાન નિશ્ચિતતામાં ફેરવાઈ ગયું. તેને આકાશના વાદળી રંગ, લાલ ડોન અને વાદળી ઝાકળ માટે સમજૂતી મળી! ઠીક છે, અલબત્ત, ધૂળના નાના દાણા, જેનું કદ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતાં નાનું છે, સૂર્યપ્રકાશ ફેલાવે છે અને તેની તરંગલંબાઇ ઓછી છે, રેલેએ 1871માં જાહેરાત કરી હતી. અને દૃશ્યમાન સૌર સ્પેક્ટ્રમમાં વાયોલેટ અને વાદળી કિરણો સૌથી ટૂંકી તરંગલંબાઇ ધરાવતા હોવાથી, તેઓ સૌથી વધુ મજબૂત રીતે વિખેરાયેલા છે, જે આકાશને વાદળી રંગ આપે છે.

સૂર્ય અને બરફીલા શિખરોએ રેલેની આ ગણતરીનું પાલન કર્યું. તેઓએ વૈજ્ઞાનિકના સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ પણ કરી. સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત સમયે, જ્યારે સૂર્યપ્રકાશ હવાની સૌથી વધુ જાડાઈમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે વાયોલેટ અને વાદળી કિરણો, રેલેની થિયરી કહે છે, સૌથી મજબૂત રીતે વિખેરાઈ જાય છે. તે જ સમયે, તેઓ સીધા માર્ગથી ભટકે છે અને નિરીક્ષકની નજરને પકડતા નથી. નિરીક્ષક મુખ્યત્વે લાલ કિરણો જુએ છે, જે વધુ નબળા રીતે વિખરાયેલા છે. તેથી જ સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત સમયે સૂર્ય આપણને લાલ દેખાય છે. આ જ કારણોસર, દૂરના બરફીલા પર્વતોના શિખરો ગુલાબી દેખાય છે.

ચોખ્ખા આકાશ તરફ જોતાં, આપણે વાદળી-વાદળી કિરણો જોઈએ છીએ જે છૂટાછવાયાને કારણે સીધા માર્ગથી ભટકી જાય છે અને આપણી આંખોમાં પડે છે. અને જે ધુમ્મસ આપણે ક્યારેક ક્ષિતિજની નજીક જોઈએ છીએ તે પણ આપણને વાદળી લાગે છે.

હેરાન નાનકડી વાત

તે એક સુંદર સમજૂતી નથી? રેલે પોતે તેનાથી એટલા વહી ગયા હતા, વૈજ્ઞાનિકો સિદ્ધાંતની સુમેળ અને ન્યુટન પર રેલેની જીતથી એટલા આશ્ચર્યચકિત થઈ ગયા હતા કે તેમાંથી કોઈએ એક પણ સામાન્ય વસ્તુની નોંધ લીધી ન હતી. જો કે, આ નાનકડી વસ્તુએ તેમનું મૂલ્યાંકન સંપૂર્ણપણે બદલવું જોઈએ.

શહેરથી દૂર, જ્યાં હવામાં ઘણી ઓછી ધૂળ છે, આકાશનો વાદળી રંગ ખાસ કરીને સ્પષ્ટ અને તેજસ્વી છે તે કોણ નકારી કાઢશે? આ વાતને નકારી કાઢવી ખુદ રેલે માટે મુશ્કેલ હતું. તેથી... તે ધૂળના કણો નથી કે જે પ્રકાશ ફેલાવે છે? પછી શું?

તેણે ફરીથી તેની બધી ગણતરીઓની સમીક્ષા કરી અને ખાતરી થઈ ગઈ કે તેના સમીકરણો સાચા છે, પરંતુ તેનો અર્થ એ થયો કે છૂટાછવાયા કણો ખરેખર ધૂળના દાણા નથી. આ ઉપરાંત, હવામાં રહેલા ધૂળના દાણા પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણા લાંબા હોય છે, અને ગણતરીઓએ રેલેને ખાતરી આપી હતી કે તેમાંના મોટા પ્રમાણમાં સંચય આકાશની વાદળીતાને વધારતા નથી, પરંતુ, તેનાથી વિપરીત, તેને નબળા બનાવે છે. મોટા કણો દ્વારા પ્રકાશનું વિખેરવું તરંગલંબાઇ પર નિર્ભર છે અને તેથી તેના રંગમાં ફેરફાર થતો નથી.

જ્યારે પ્રકાશ મોટા કણો પર વેરવિખેર થાય છે, ત્યારે વેરવિખેર અને પ્રસારિત પ્રકાશ બંને સફેદ રહે છે, તેથી હવામાં મોટા કણોનો દેખાવ આકાશને સફેદ રંગ આપે છે, અને સંચય મોટી માત્રામાંમોટા ટીપાં વાદળો અને ધુમ્મસના સફેદ રંગનું કારણ બને છે. સામાન્ય સિગારેટ પર આ તપાસવું સરળ છે. તેમાંથી નીકળતો ધુમાડો હંમેશા સફેદ રંગનો દેખાય છે અને તેના સળગતા છેડામાંથી નીકળતો ધુમાડો વાદળી રંગનો હોય છે.

સિગારેટના સળગતા છેડામાંથી નીકળતા ધુમાડાના નાનામાં નાના કણો પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા નાના હોય છે અને રેલેના સિદ્ધાંત મુજબ, મુખ્યત્વે વાયોલેટ અને વાદળી રંગોને વેરવિખેર કરે છે. પરંતુ જ્યારે તમાકુની જાડાઈમાં સાંકડી ચેનલોમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ધુમાડાના કણો એકસાથે ચોંટી જાય છે (કોગ્યુલેટ), મોટા ગઠ્ઠામાં એક થઈ જાય છે. તેમાંના ઘણા પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા મોટા બને છે, અને તેઓ પ્રકાશની તમામ તરંગલંબાઇઓને લગભગ સમાન રીતે વિખેરી નાખે છે. આ કારણે મોઢામાંથી નીકળતો ધુમાડો સફેદ દેખાય છે.

હા, ધૂળના દાંડા પર આધારિત સિદ્ધાંતની દલીલ કરવી અને તેનો બચાવ કરવો તે નકામું હતું.

તેથી, આકાશના વાદળી રંગનું રહસ્ય વૈજ્ઞાનિકો સમક્ષ ફરી ઊભું થયું. પરંતુ રેલેએ હાર માની નહીં. જો આકાશનો વાદળી રંગ શુદ્ધ હોય અને વાતાવરણ શુદ્ધ હોય તો તે તેજસ્વી હોય, તો તેણે તર્ક આપ્યો કે, આકાશનો રંગ હવાના પરમાણુઓ સિવાય અન્ય કોઈ વસ્તુને કારણે ન હોઈ શકે. હવાના પરમાણુઓ, તેમણે તેમના નવા લેખોમાં લખ્યું છે, એ સૌથી નાના કણો છે જે સૂર્યના પ્રકાશને વિખેરી નાખે છે!

આ વખતે રેલે ખૂબ કાળજી રાખતી હતી. તેના નવા વિચારની જાણ કરતા પહેલા, તેણે કોઈક રીતે અનુભવ સાથે સિદ્ધાંતની તુલના કરવા માટે તેનું પરીક્ષણ કરવાનું નક્કી કર્યું.

તક 1906 માં પોતાને રજૂ કરી. રેલેને અમેરિકન એસ્ટ્રોફિઝિસ્ટ એબોટ દ્વારા મદદ કરવામાં આવી હતી, જેમણે માઉન્ટ વિલ્સન ઓબ્ઝર્વેટરીમાં આકાશના વાદળી ચમકનો અભ્યાસ કર્યો હતો. રેલે સ્કેટરિંગ થિયરીના આધારે આકાશની તેજ માપવાના પરિણામો પર પ્રક્રિયા કરીને, એબોટે હવાના દરેક ઘન સેન્ટીમીટરમાં રહેલા પરમાણુઓની સંખ્યાની ગણતરી કરી. તે એક વિશાળ સંખ્યા હોવાનું બહાર આવ્યું છે! તે કહેવું પૂરતું છે કે જો આ પરમાણુઓ વસતા તમામ લોકોને વહેંચવામાં આવ્યા હતા પૃથ્વી, તો દરેકને આમાંથી 10 અબજથી વધુ અણુઓ મળશે. ટૂંકમાં, એબોટે શોધ્યું કે હવાના દરેક ઘન સેન્ટીમીટરમાં સામાન્ય તાપમાનઅને વાતાવરણીય દબાણમાં 27 અબજ ગણા અબજ પરમાણુઓ હોય છે.

વાયુના ઘન સેન્ટીમીટરમાં પરમાણુઓની સંખ્યા નક્કી કરી શકાય છે અલગ રસ્તાઓસંપૂર્ણપણે અલગ અને સ્વતંત્ર ઘટના પર આધારિત. તે બધા નજીકથી મેળ ખાતા પરિણામો તરફ દોરી જાય છે અને લોશ્મિટ નંબર તરીકે ઓળખાતી સંખ્યા આપે છે.

આ સંખ્યા વૈજ્ઞાનિકો માટે સારી રીતે જાણીતી છે, અને એક કરતા વધુ વખત તે વાયુઓમાં બનતી ઘટનાઓને સમજાવવામાં માપ અને નિયંત્રણ તરીકે સેવા આપી છે.

અને તેથી આકાશની ચમકને માપતી વખતે એબોટ દ્વારા મેળવેલ સંખ્યા ખૂબ જ ચોકસાઈ સાથે લોશ્મિટની સંખ્યા સાથે સુસંગત હતી. પરંતુ તેની ગણતરીમાં તેણે રેલે સ્કેટરિંગ થિયરીનો ઉપયોગ કર્યો. આમ, આ સ્પષ્ટપણે સાબિત થયું કે સિદ્ધાંત સાચો હતો, પ્રકાશનું મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગ ખરેખર અસ્તિત્વમાં છે.

એવું લાગતું હતું કે રેલેના સિદ્ધાંતને અનુભવ દ્વારા વિશ્વસનીય રીતે પુષ્ટિ મળી હતી; બધા વૈજ્ઞાનિકો તેને દોષરહિત માનતા હતા.

તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું અને તમામ ઓપ્ટિક્સ પાઠ્યપુસ્તકોમાં સમાવવામાં આવ્યું હતું. કોઈ વ્યક્તિ સરળ શ્વાસ લઈ શકે છે: આખરે એક એવી ઘટના માટે સમજૂતી મળી છે જે ખૂબ જ પરિચિત અને હજુ સુધી રહસ્યમય હતી.

તે વધુ આશ્ચર્યજનક છે કે 1907 માં, પ્રખ્યાતના પૃષ્ઠો પર વૈજ્ઞાનિક જર્નલફરી પ્રશ્ન થયો: આકાશ વાદળી કેમ છે?!.

વિવાદ

સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત રેલે થિયરી પર સવાલ ઉઠાવવાની હિંમત કોણે કરી?

વિચિત્ર રીતે, આ રેલેના સૌથી પ્રખર પ્રશંસકો અને પ્રશંસકોમાંના એક હતા. કદાચ કોઈએ રેલેની આટલી પ્રશંસા કરી ન હતી અને તેને સમજી શક્યો ન હતો, તેના કાર્યોને સારી રીતે જાણતો હતો, અને તેના વૈજ્ઞાનિક કાર્યમાં યુવાન રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી લિયોનીડ મેન્ડેલસ્ટેમ જેટલો રસ નહોતો.

"લિયોનીડ ઇસાકોવિચના મનનું પાત્ર," અન્ય સોવિયેત વૈજ્ઞાનિક, એકેડેમિશિયન એનડીએ પાછળથી યાદ કર્યું. પાપલેક્સી - રેલે સાથે ઘણું સામ્ય હતું. અને તે કોઈ સંયોગ નથી કે તેમના માર્ગો વૈજ્ઞાનિક સર્જનાત્મકતાઘણીવાર સમાંતર ચાલતા અને વારંવાર પાર કરતા.

તેઓ આ વખતે પણ આકાશના રંગની ઉત્પત્તિના પ્રશ્ને પોતાની જાતને પાર કરી ગયા. આ પહેલા મેન્ડેલસ્ટેમને મુખ્યત્વે રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં રસ હતો. અમારી સદીની શરૂઆત માટે તે એકદમ હતું નવો વિસ્તારવિજ્ઞાન, અને થોડા લોકો તેને સમજી શક્યા. એ.એસ.ની શોધ પછી. પોપોવ (1895 માં) માત્ર થોડા વર્ષો વીતી ગયા હતા, અને કરવાના કામનો કોઈ અંત નહોતો. ટૂંકા ગાળામાં, મેન્ડેલસ્ટેમે આ ક્ષેત્રમાં ઘણું ગંભીર સંશોધન કર્યું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોરેડિયો એન્જિનિયરિંગ ઉપકરણોના સંબંધમાં. 1902 માં તેમણે તેમના નિબંધનો બચાવ કર્યો અને ત્રેવીસ વર્ષની ઉંમરે સ્ટ્રાસબર્ગ યુનિવર્સિટીમાંથી ડોકટર ઓફ નેચરલ ફિલોસોફીની ડિગ્રી પ્રાપ્ત કરી.

રેડિયો તરંગોના ઉત્તેજનાના મુદ્દાઓ સાથે કામ કરતી વખતે, મેન્ડેલસ્ટેમે સ્વાભાવિક રીતે રેલેના કાર્યોનો અભ્યાસ કર્યો, જેઓ અભ્યાસમાં માન્યતા પ્રાપ્ત સત્તા હતી. ઓસીલેટરી પ્રક્રિયાઓ. અને યુવાન ડૉક્ટર અનિવાર્યપણે આકાશને રંગવાની સમસ્યાથી પરિચિત થયા.

પરંતુ, આકાશના રંગના મુદ્દાથી પરિચિત થયા પછી, મેન્ડેલસ્ટેમે માત્ર ભ્રામકતા દર્શાવી ન હતી, અથવા, જેમ કે તેણે પોતે કહ્યું હતું, રેલેના પરમાણુ પ્રકાશ સ્કેટરિંગના સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત સિદ્ધાંતની "અપૂરતીતા" એ માત્ર રહસ્ય જાહેર કર્યું નથી. આકાશના વાદળી રંગની, પણ સંશોધન માટે પાયો નાખ્યો જે એક તરફ દોરી ગયો સૌથી મહત્વપૂર્ણ શોધો XX સદીનું ભૌતિકશાસ્ત્ર.

તે બધાની શરૂઆત એક મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રી, ક્વોન્ટમ થિયરીના પિતા, એમ. પ્લાન્ક સાથે ગેરહાજરીમાં વિવાદ સાથે થઈ હતી. જ્યારે મેન્ડેલ્સ્ટમ રેલેની થિયરીથી પરિચિત થયા, ત્યારે તેણે તેને તેની મૌલિકતા અને આંતરિક વિરોધાભાસથી મોહિત કર્યું, જે યુવાન ભૌતિકશાસ્ત્રીના આશ્ચર્યજનક રીતે, વૃદ્ધ, અનુભવી રેલેએ ધ્યાન આપ્યું ન હતું. ઓપ્ટીકલી એકરૂપ પારદર્શક માધ્યમમાંથી પસાર થતી વખતે પ્રકાશના એટેન્યુએશનને સમજાવવા માટે પ્લાન્ક દ્વારા તેના આધારે બનાવવામાં આવેલ અન્ય સિદ્ધાંતનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે રેલેના સિદ્ધાંતની અપૂર્ણતા ખાસ કરીને સ્પષ્ટપણે પ્રગટ થઈ હતી.

આ સિદ્ધાંતમાં, તે એક આધાર તરીકે લેવામાં આવ્યું હતું કે પદાર્થના અણુઓ કે જેના દ્વારા પ્રકાશ પસાર થાય છે તે ગૌણ તરંગોના સ્ત્રોત છે. આ ગૌણ તરંગો બનાવવા માટે, પ્લાન્કે દલીલ કરી, પસાર થતી તરંગોની ઊર્જાનો એક ભાગ ખર્ચવામાં આવે છે, જે ક્ષીણ થાય છે. આપણે જોઈએ છીએ કે આ સિદ્ધાંત મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગના રેલે થિયરી પર આધારિત છે અને તેની સત્તા પર આધાર રાખે છે.

બાબતના સારને સમજવાનો સૌથી સહેલો રસ્તો એ છે કે પાણીની સપાટી પરના તરંગોને જોઈને. જો કોઈ તરંગ સ્થિર અથવા તરતી વસ્તુઓ (થાંભલા, લોગ, બોટ, વગેરે) નો સામનો કરે છે, તો પછી નાના તરંગો આ વસ્તુઓમાંથી બધી દિશામાં વિખેરાઈ જાય છે. આ વેરવિખેર કરતાં વધુ કંઈ નથી. ઘટના તરંગની ઉર્જાનો એક ભાગ ઉત્તેજક ગૌણ તરંગો પર ખર્ચવામાં આવે છે, જે ઓપ્ટિક્સમાં છૂટાછવાયા પ્રકાશની સમાન હોય છે. આ કિસ્સામાં, પ્રારંભિક તરંગ નબળી પડી જાય છે - તે ફેડ્સ.

તરતી વસ્તુઓ પાણીમાં મુસાફરી કરતી તરંગલંબાઇ કરતા ઘણી નાની હોઈ શકે છે. નાના અનાજ પણ ગૌણ તરંગોનું કારણ બનશે. અલબત્ત, જેમ જેમ કણોનું કદ ઘટતું જાય છે તેમ તેમ તેઓ બનાવેલા ગૌણ તરંગો નબળા પડતા જાય છે, પરંતુ તેમ છતાં તેઓ મુખ્ય તરંગની ઊર્જા છીનવી લેશે.

આશરે આ રીતે પ્લાન્કે ગેસમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ તરંગને નબળી પાડવાની પ્રક્રિયાની કલ્પના કરી હતી, પરંતુ તેના સિદ્ધાંતમાં અનાજની ભૂમિકા ગેસના પરમાણુઓ દ્વારા ભજવવામાં આવી હતી.

મેન્ડેલસ્ટેમને પ્લાન્કના આ કાર્યમાં રસ પડ્યો.

મેન્ડેલસ્ટેમની વિચારસરણીને પાણીની સપાટી પરના તરંગોના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને પણ સમજાવી શકાય છે. તમારે ફક્ત તેને વધુ કાળજીપૂર્વક જોવાની જરૂર છે. તેથી, પાણીની સપાટી પર તરતા નાના અનાજ પણ ગૌણ તરંગોના સ્ત્રોત છે. પરંતુ જો આ દાણા પાણીની આખી સપાટીને ઢાંકી દે તેટલા જાડા રેડવામાં આવે તો શું થશે? પછી તે બહાર આવશે કે અસંખ્ય અનાજને કારણે વ્યક્તિગત ગૌણ તરંગો એવી રીતે ઉમેરાશે કે તેઓ બાજુઓ અને પાછળની તરફ દોડતા તરંગોના તે ભાગોને સંપૂર્ણપણે ઓલવી દેશે, અને વેરવિખેર બંધ થઈ જશે. જે બાકી છે તે આગળ ચાલતી તરંગ છે. તે બિલકુલ નબળા પડ્યા વિના આગળ દોડશે. અનાજના સમગ્ર સમૂહની હાજરીનું એકમાત્ર પરિણામ પ્રાથમિક તરંગના પ્રસારની ઝડપમાં થોડો ઘટાડો થશે. તે ખાસ કરીને મહત્વનું છે કે આ બધું અનાજ સ્થિર છે કે પાણીની સપાટી પર ફરે છે તેના પર નિર્ભર નથી. અનાજનો એકંદર માત્ર પાણીની સપાટી પરના ભાર તરીકે કાર્ય કરશે, તેના ઉપલા સ્તરની ઘનતામાં ફેરફાર કરશે.

જ્યારે હવામાં પરમાણુઓની સંખ્યા એટલી મોટી હોય છે કે પ્રકાશની તરંગલંબાઇ જેટલો નાનો વિસ્તાર પણ હોય છે ત્યારે મેન્ડેલસ્ટેમે એક ગાણિતિક ગણતરી કરી હતી. મોટી સંખ્યાપરમાણુ તે બહાર આવ્યું છે કે આ કિસ્સામાં, વ્યક્તિગત અસ્તવ્યસ્ત ગતિશીલ અણુઓ દ્વારા ઉત્તેજિત ગૌણ પ્રકાશ તરંગો અનાજ સાથેના ઉદાહરણમાં તરંગોની જેમ જ ઉમેરે છે. આનો અર્થ એ છે કે આ કિસ્સામાં પ્રકાશ તરંગ સ્કેટરિંગ અને એટેન્યુએશન વિના પ્રચાર કરે છે, પરંતુ થોડી ઓછી ઝડપે. આનાથી રેલેની થિયરીનું ખંડન થયું, જેઓ માનતા હતા કે તમામ કેસોમાં વેરવિખેર કણોની હિલચાલ તરંગોના વેરવિખેરતાને સુનિશ્ચિત કરે છે, અને તેથી તેના આધારે પ્લાન્કના સિદ્ધાંતનું ખંડન કર્યું.

આમ, સ્કેટરિંગ થિયરીના પાયા હેઠળ રેતીની શોધ થઈ. આખી જાજરમાન ઈમારત ધ્રૂજવા લાગી અને ધરાશાયી થવાનો ભય હતો.

સંયોગ

પરંતુ આકાશના વાદળી ગ્લોના માપથી લોશ્મિટ નંબર નક્કી કરવા વિશે શું? છેવટે, અનુભવે સ્કેટરિંગના રેલે થિયરીની પુષ્ટિ કરી!

"આ સંયોગ આકસ્મિક ગણવો જોઈએ," મેન્ડેલસ્ટેમે 1907 માં તેમની કૃતિ "ઓપ્ટિકલી હોમોજિનિયસ એન્ડ ટર્બિડ મીડિયા પર" લખ્યું હતું.

મેન્ડેલસ્ટેમે બતાવ્યું કે પરમાણુઓની રેન્ડમ હિલચાલ ગેસને એકરૂપ બનાવી શકતી નથી. તેનાથી વિપરીત, માં વાસ્તવિક ગેસઅસ્તવ્યસ્ત થર્મલ હિલચાલના પરિણામે હંમેશા નાના વિરલતા અને કોમ્પેક્શન્સ રચાય છે. તે તે છે જે પ્રકાશના છૂટાછવાયા તરફ દોરી જાય છે, કારણ કે તેઓ હવાની ઓપ્ટિકલ એકરૂપતાને વિક્ષેપિત કરે છે. સમાન કાર્યમાં, મેન્ડેલસ્ટેમે લખ્યું:

"જો માધ્યમ ઓપ્ટીકલી અસંગત હોય, તો સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ઘટના પ્રકાશ પણ બાજુઓ પર વેરવિખેર થઈ જશે."

પરંતુ અસ્તવ્યસ્ત ગતિના પરિણામે ઉદ્ભવતા અસંગતતાના કદ પ્રકાશ તરંગોની લંબાઈ કરતા નાના હોવાથી, સ્પેક્ટ્રમના વાયોલેટ અને વાદળી ભાગોને અનુરૂપ તરંગો મુખ્યત્વે વેરવિખેર થશે. અને આ, ખાસ કરીને, આકાશના વાદળી રંગ તરફ દોરી જાય છે.

આમ નીલમ આકાશનો કોયડો આખરે ઉકેલાઈ ગયો. સૈદ્ધાંતિક ભાગરેલે દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. શારીરિક પ્રકૃતિમેન્ડેલસ્ટેમ દ્વારા વિસારક સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હતા.

મેન્ડેલ્સ્ટમની મહાન યોગ્યતા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે તેણે સાબિત કર્યું કે ગેસની સંપૂર્ણ એકરૂપતાની ધારણા તેમાં પ્રકાશના સ્કેટરિંગની હકીકત સાથે અસંગત છે. તેને સમજાયું કે આકાશનો વાદળી રંગ સાબિત કરે છે કે વાયુઓની એકરૂપતા માત્ર સ્પષ્ટ છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, વાયુઓ માત્ર ત્યારે જ એકરૂપ દેખાય છે જ્યારે ક્રૂડ સાધનો, જેમ કે બેરોમીટર, ભીંગડા અથવા અન્ય સાધનો કે જે એક સાથે અનેક અબજો પરમાણુઓથી પ્રભાવિત થાય છે તેની તપાસ કરવામાં આવે છે. પરંતુ પ્રકાશ કિરણ અણુઓની અજોડ રીતે ઓછી માત્રામાં સંવેદના કરે છે, જે માત્ર હજારોની સંખ્યામાં માપવામાં આવે છે. અને આ શંકાની બહાર સ્થાપિત કરવા માટે પૂરતું છે કે ગેસની ઘનતા સતત નાના સ્થાનિક ફેરફારોને આધિન છે. તેથી, એક માધ્યમ જે આપણા "રફ" દૃષ્ટિકોણથી એકરૂપ છે તે વાસ્તવિકતામાં વિજાતીય છે. "પ્રકાશના દૃષ્ટિકોણથી" તે વાદળછાયું દેખાય છે અને તેથી પ્રકાશ ફેલાવે છે.

પરમાણુઓની થર્મલ હિલચાલના પરિણામે, પદાર્થના ગુણધર્મોમાં રેન્ડમ સ્થાનિક ફેરફારોને હવે વધઘટ કહેવામાં આવે છે. મોલેક્યુલર લાઇટ સ્કેટરિંગના વધઘટના મૂળને સ્પષ્ટ કર્યા પછી, મેન્ડેલસ્ટેમે દ્રવ્યનો અભ્યાસ કરવાની નવી પદ્ધતિ માટે માર્ગ મોકળો કર્યો - વધઘટ, અથવા આંકડાકીય, પદ્ધતિ, જે પાછળથી સ્મોલુચોસ્કી, લોરેન્ટ્ઝ, આઈન્સ્ટાઈન અને પોતે ભૌતિકશાસ્ત્રના એક નવા મોટા વિભાગમાં વિકસાવવામાં આવી હતી. આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્ર.

આકાશ ચમકવું જોઈએ!

તેથી, આકાશના વાદળી રંગનું રહસ્ય બહાર આવ્યું. પરંતુ પ્રકાશ સ્કેટરિંગનો અભ્યાસ ત્યાં અટક્યો નહીં. હવાની ઘનતામાં લગભગ અગોચર ફેરફારો તરફ ધ્યાન દોરતા અને પ્રકાશના વધઘટના છૂટાછવાયા દ્વારા આકાશના રંગને સમજાવતા, મેન્ડેલસ્ટેમે, વૈજ્ઞાનિક તરીકેની તેમની આતુર સમજ સાથે, આ પ્રક્રિયાની એક નવી, વધુ સૂક્ષ્મ વિશેષતા શોધી કાઢી.

છેવટે, હવાની અસંગતતા તેની ઘનતામાં રેન્ડમ વધઘટને કારણે થાય છે. આ અવ્યવસ્થિત અસંગતતાઓની તીવ્રતા અને ઝુંડની ઘનતા સમય જતાં બદલાતી રહે છે. તેથી, વૈજ્ઞાનિકે તર્ક આપ્યો, તીવ્રતા - છૂટાછવાયા પ્રકાશની શક્તિ - પણ સમય સાથે બદલાવવી જોઈએ! છેવટે, પરમાણુઓના ઝુંડ જેટલા ગીચ છે, તેટલો જ વધુ તીવ્ર પ્રકાશ તેમના પર ફેલાય છે. અને આ ઝુંડ દેખાય છે અને અસ્તવ્યસ્ત રીતે અદૃશ્ય થઈ જાય છે, તેથી, સરળ રીતે કહીએ તો, આકાશ ચમકવું જોઈએ! તેની ચમક અને તેના રંગની મજબૂતાઈ હંમેશા બદલવી જોઈએ (પરંતુ ખૂબ જ નબળા)! પરંતુ શું ક્યારેય કોઈએ આવી ચળકાટની નોંધ લીધી છે? અલબત્ત નહીં.

આ અસર એટલી સૂક્ષ્મ છે કે નરી આંખેતમે તેની નોંધ લેશો નહીં.

કોઈ પણ વૈજ્ઞાનિકે આકાશની ચમકમાં આવો ફેરફાર જોયો નથી. મેન્ડેલસ્ટેમને પોતે તેમના સિદ્ધાંતના તારણો ચકાસવાની તક ન હતી. જટિલ પ્રયોગોનું સંગઠન શરૂઆતમાં નબળી પરિસ્થિતિઓ દ્વારા અવરોધાયું હતું ઝારવાદી રશિયા, અને પછી ક્રાંતિના પ્રથમ વર્ષોની મુશ્કેલીઓ, વિદેશી હસ્તક્ષેપઅને ગૃહ યુદ્ધ.

1925 માં, મેન્ડેલસ્ટેમ મોસ્કો યુનિવર્સિટીમાં વિભાગના વડા બન્યા. અહીં તેની મુલાકાત ઉત્કૃષ્ટ વૈજ્ઞાનિક અને કુશળ પ્રયોગકર્તા ગ્રિગોરી સેમ્યુલોવિચ લેન્ડબર્ગ સાથે થઈ. અને તેથી, ઊંડી મિત્રતા અને સામાન્ય દ્વારા જોડાયેલ વૈજ્ઞાનિક હિતો, તેઓએ સાથે મળીને છૂટાછવાયા પ્રકાશની ઝાંખી કિરણોમાં છુપાયેલા રહસ્યો પર હુમલો ચાલુ રાખ્યો.

તે વર્ષોમાં યુનિવર્સિટીની ઓપ્ટિકલ પ્રયોગશાળાઓ હજુ પણ સાધનોમાં ખૂબ નબળી હતી. યુનિવર્સિટીમાં એવું એક પણ સાધન નહોતું કે જે આકાશના ચળકાટને શોધી શકે અથવા ઘટનાની આવર્તન અને છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં તે નાના તફાવતો કે જે સિદ્ધાંતની આગાહી કરવામાં આવી હતી તે આ ફ્લિકરિંગનું પરિણામ હતું.

જો કે, આનાથી સંશોધકો અટક્યા નહીં. તેઓએ આકાશનું અનુકરણ કરવાનો વિચાર છોડી દીધો પ્રયોગશાળા શરતો. આ ફક્ત પહેલેથી જ ગૂઢ અનુભવને જટિલ બનાવશે. તેઓએ સફેદ - જટિલ પ્રકાશના છૂટાછવાયા નહીં, પરંતુ એક, સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત આવર્તનના કિરણોના છૂટાછવાયાનો અભ્યાસ કરવાનું નક્કી કર્યું. જો તેઓ ઘટના પ્રકાશની આવર્તન બરાબર જાણતા હોય, તો તેની નજીકની ફ્રીક્વન્સીઝ કે જે સ્કેટરિંગ દરમિયાન ઊભી થવી જોઈએ તે શોધવાનું વધુ સરળ બનશે. વધુમાં, થિયરીએ સૂચવ્યું હતું કે અવલોકનો દાખલ કરવા માટે સરળ હતા ઘન, કારણ કે તેમાં પરમાણુઓ વાયુઓની તુલનામાં વધુ નજીકથી સ્થિત છે, અને પદાર્થ જેટલો વધુ ગાઢ છે, તેટલું વેરવિખેર વધારે છે.

સૌથી યોગ્ય સામગ્રી માટે ઉદ્યમી શોધ શરૂ થઈ. છેવટે પસંદગી ક્વાર્ટઝ સ્ફટિકો પર પડી. માત્ર એટલા માટે કે તેઓ મોટા છે સ્પષ્ટ સ્ફટિકોક્વાર્ટઝ અન્ય કોઈપણ કરતાં વધુ સુલભ છે.

તે બે વર્ષ ચાલ્યું પ્રારંભિક પ્રયોગો, સ્ફટિકોના શુદ્ધ નમૂનાઓ પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા, તકનીકમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો, ચિહ્નો સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હતા જેના દ્વારા ક્વાર્ટઝ પરમાણુઓ પરના છૂટાછવાયાને રેન્ડમ સમાવેશ, સ્ફટિક અસંગતતા અને અશુદ્ધિઓ પરના છૂટાછવાયાથી નિર્વિવાદપણે અલગ પાડવાનું શક્ય હતું.

બુદ્ધિ અને કામ

સ્પેક્ટ્રલ પૃથ્થકરણ માટે શક્તિશાળી સાધનોના અભાવે, વૈજ્ઞાનિકોએ એક બુદ્ધિશાળી ઉપાય પસંદ કર્યો જે હાલના સાધનોનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવવા માટે માનવામાં આવતું હતું.

આ કાર્યમાં મુખ્ય મુશ્કેલી એ હતી કે મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગને કારણે થતો નબળો પ્રકાશ પ્રયોગો માટે મેળવેલા સ્ફટિક નમૂનાઓમાં નાની અશુદ્ધિઓ અને અન્ય ખામીઓ દ્વારા વિખેરાયેલા વધુ મજબૂત પ્રકાશ દ્વારા સુપરિમ્પોઝ કરવામાં આવ્યો હતો. સંશોધકોએ એ હકીકતનો લાભ લેવાનું નક્કી કર્યું કે સ્ફટિકની ખામીઓ અને પ્રતિબિંબ દ્વારા વિખરાયેલા પ્રકાશની રચના થાય છે. વિવિધ ભાગોસેટિંગ્સ ઘટના પ્રકાશની આવર્તન સાથે બરાબર મેળ ખાય છે. તેઓ માત્ર મેન્ડેલસ્ટેમના સિદ્ધાંત અનુસાર બદલાયેલી આવર્તન સાથે પ્રકાશમાં રસ ધરાવતા હતા આમ, આ ખૂબ તેજસ્વી પ્રકાશની પૃષ્ઠભૂમિ સામે મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગને કારણે બદલાયેલ આવર્તનના પ્રકાશને પ્રકાશિત કરવાનું કાર્ય હતું.

વેરવિખેર પ્રકાશની તીવ્રતા શોધી શકાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ ક્વાર્ટઝને તેમના માટે ઉપલબ્ધ સૌથી શક્તિશાળી લાઇટિંગ ઉપકરણ સાથે પ્રકાશિત કરવાનું નક્કી કર્યું: પારો લેમ્પ.

તેથી, સ્ફટિકમાં વિખરાયેલા પ્રકાશમાં બે ભાગો હોવા જોઈએ: નબળો પ્રકાશબદલાયેલ આવર્તન, મોલેક્યુલર સ્કેટરિંગને કારણે (આ ભાગનો અભ્યાસ વૈજ્ઞાનિકોનું લક્ષ્ય હતું), અને અપરિવર્તિત આવર્તનના વધુ મજબૂત પ્રકાશને કારણે, બાહ્ય કારણોસર(આ ભાગ હાનિકારક હતો, તેણે સંશોધનને મુશ્કેલ બનાવ્યું હતું).

પદ્ધતિનો વિચાર તેની સરળતાને કારણે આકર્ષક હતો: સતત આવર્તનના પ્રકાશને શોષી લેવો અને સ્પેક્ટ્રલ ઉપકરણમાં માત્ર બદલાયેલ આવર્તનનો પ્રકાશ પસાર કરવો જરૂરી છે. પરંતુ આવર્તન તફાવતો ટકાના થોડા હજારમા ભાગનો જ હતો. વિશ્વની કોઈપણ પ્રયોગશાળામાં આવી નજીકની ફ્રીક્વન્સીઝને અલગ કરવા સક્ષમ ફિલ્ટર નહોતું. જો કે, ઉકેલ મળી ગયો.

છૂટાછવાયા પ્રકાશ પારાના વરાળ ધરાવતા જહાજમાંથી પસાર થતો હતો. પરિણામે, તમામ "હાનિકારક" પ્રકાશ જહાજમાં "અટવાઇ" ગયો, અને "ઉપયોગી" પ્રકાશ ધ્યાનપાત્ર એટેન્યુએશન વિના પસાર થયો. પ્રયોગકર્તાઓએ પહેલાથી જ જાણીતા સંજોગોનો લાભ લીધો. પદાર્થનો અણુ, ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સના દાવા પ્રમાણે, માત્ર ખૂબ જ ચોક્કસ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રકાશ તરંગો ઉત્સર્જિત કરવામાં સક્ષમ છે. તે જ સમયે, આ અણુ પ્રકાશને શોષવામાં પણ સક્ષમ છે. તદુપરાંત, તે ફ્રીક્વન્સીઝના માત્ર પ્રકાશ તરંગો કે જે તે પોતે ઉત્સર્જન કરી શકે છે.

પારાના દીવોમાં, પારાના વરાળ દ્વારા પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થાય છે, જે પ્રભાવ હેઠળ ઝળકે છે વિદ્યુત સ્રાવ, દીવાની અંદર બનતું. જો આ પ્રકાશ પારાના વરાળવાળા પાત્રમાંથી પસાર થાય છે, તો તે લગભગ સંપૂર્ણ રીતે શોષાઈ જશે. થિયરી શું થશે તેની આગાહી કરે છે: જહાજમાંના પારાના પરમાણુ દીવોમાંના પારાના અણુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશને શોષી લેશે.

અન્ય સ્ત્રોતોમાંથી પ્રકાશ, જેમ કે નિયોન લેમ્પ, પારાના વરાળમાંથી કોઈ નુકસાન વિના પસાર થશે. પારાના અણુઓ પણ તેના પર ધ્યાન આપશે નહીં. પારાના દીવામાંથી પ્રકાશનો તે ભાગ જે તરંગલંબાઇમાં ફેરફાર સાથે ક્વાર્ટઝમાં વિખરાયેલો હતો તે પણ શોષાશે નહીં.

આ અનુકૂળ સંજોગોનો મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગે લાભ લીધો હતો.

અદ્ભુત શોધ

1927 માં, નિર્ણાયક પ્રયોગો શરૂ થયા. વૈજ્ઞાનિકોએ પારાના દીવાના પ્રકાશથી ક્વાર્ટઝ સ્ફટિકને પ્રકાશિત કર્યું અને પરિણામો પર પ્રક્રિયા કરી. અને... તેઓ આશ્ચર્યચકિત થઈ ગયા.

પ્રયોગના પરિણામો અણધાર્યા અને અસામાન્ય હતા. વૈજ્ઞાનિકોએ જે શોધ્યું તે બિલકુલ ન હતું જે તેઓ ધારતા હતા, સિદ્ધાંત દ્વારા જે આગાહી કરવામાં આવી હતી તે નથી. તેઓએ એક સંપૂર્ણપણે નવી ઘટના શોધી કાઢી. પણ કયું? અને શું આ ભૂલ નથી? છૂટાછવાયા પ્રકાશે અપેક્ષિત ફ્રીક્વન્સીઝ દર્શાવી ન હતી, પરંતુ ઘણી ઊંચી અને ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ. ફ્રીક્વન્સીઝનું સંપૂર્ણ સંયોજન છૂટાછવાયા પ્રકાશના સ્પેક્ટ્રમમાં દેખાયું જે ક્વાર્ટઝ પરના પ્રકાશની ઘટનામાં હાજર ન હતા. ક્વાર્ટઝમાં ઓપ્ટિકલ અસંગતતા દ્વારા તેમના દેખાવને સમજાવવું ફક્ત અશક્ય હતું.

સઘન તપાસ શરૂ થઈ. પ્રયોગો દોષરહિત રીતે હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. તેઓ એટલા વિનોદી, સંપૂર્ણ અને સંશોધનાત્મક કલ્પના કરવામાં આવ્યા હતા કે કોઈ મદદ કરી શકે નહીં પરંતુ તેમની પ્રશંસા કરી શકે.

"લિયોનીડ ઇસાકોવિચે કેટલીકવાર ખૂબ જ મુશ્કેલ તકનીકી સમસ્યાઓને એટલી સુંદર રીતે અને કેટલીકવાર તેજસ્વી રીતે હલ કરી હતી કે આપણામાંના દરેકએ અનૈચ્છિકપણે પ્રશ્ન પૂછ્યો: "આ પહેલા મને કેમ ન થયું?" - એક કર્મચારી કહે છે.

વિવિધ નિયંત્રણ પ્રયોગોએ સતત પુષ્ટિ કરી કે કોઈ ભૂલ નથી. છૂટાછવાયા પ્રકાશના સ્પેક્ટ્રમના ફોટોગ્રાફ્સમાં, નબળી અને છતાં તદ્દન સ્પષ્ટ રેખાઓ સતત દેખાતી હતી, જે છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં "વધારાની" ફ્રીક્વન્સીઝની હાજરી સૂચવે છે.

ઘણા મહિનાઓથી, વૈજ્ઞાનિકો આ ઘટના માટે સમજૂતી શોધી રહ્યા છે. છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં "એલિયન" ફ્રીક્વન્સીઝ ક્યાં દેખાઈ?!

અને તે દિવસ આવ્યો જ્યારે મેન્ડેલસ્ટેમ એક અદ્ભુત અનુમાનથી ત્રાટકી ગયો. તે એક અદ્ભુત શોધ હતી, જે હવે 20મી સદીની સૌથી મહત્વપૂર્ણ શોધોમાંની એક માનવામાં આવે છે.

પરંતુ મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગ બંને એક સર્વસંમતિથી નિર્ણય પર આવ્યા હતા કે આ શોધ નક્કર તપાસ પછી જ પ્રકાશિત થઈ શકે છે, ઘટનાના ઊંડાણમાં સંપૂર્ણ પ્રવેશ પછી. અંતિમ પ્રયોગો શરૂ થઈ ગયા છે.

સૂર્યની મદદથી

16 ફેબ્રુઆરીએ ભારતીય વૈજ્ઞાનિકો સી.એન. રમન અને કે.એસ. કૃષ્ણને કલકત્તાથી આ મેગેઝીનને ટેલિગ્રામ મોકલ્યો હતો ટૂંકું વર્ણનતેની શોધ.

તે વર્ષોમાં, વિશ્વભરમાંથી નેચર મેગેઝિન પર વિવિધ શોધો વિશેના પત્રો આવ્યા. પરંતુ દરેક સંદેશ વૈજ્ઞાનિકોમાં ઉત્તેજનાનું કારણ બને તેવું નથી. જ્યારે ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોના પત્ર સાથેનો મુદ્દો બહાર આવ્યો, ત્યારે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ખૂબ જ ઉત્સાહિત થઈ ગયા. એકલા નોંધનું શીર્ષક છે “ નવો પ્રકારગૌણ કિરણોત્સર્ગ" - રસ જગાડ્યો. છેવટે, ઓપ્ટિક્સ એ સૌથી જૂના વિજ્ઞાનમાંનું એક છે; 20મી સદીમાં તેમાં અજ્ઞાત કંઈક શોધવું શક્ય ન હતું.

વિશ્વભરના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ કલકત્તાના નવા પત્રોની રાહ કેવી રીતે જોઈ રહ્યા છે તેની કોઈ કલ્પના કરી શકે છે.

શોધના લેખકો પૈકીના એક, રામનના વ્યક્તિત્વ દ્વારા તેમની રુચિને ઘણી હદ સુધી ઉત્તેજિત કરવામાં આવી હતી. આ એક વિચિત્ર ભાગ્ય અને અસાધારણ જીવનચરિત્રનો માણસ છે, જે આઈન્સ્ટાઈનની જેમ જ છે. આઈન્સ્ટાઈન તેમની યુવાનીમાં એક સાદા વ્યાયામ શિક્ષક હતા, અને પછી પેટન્ટ ઓફિસના કર્મચારી હતા. આ સમયગાળા દરમિયાન જ તેમણે તેમના સૌથી નોંધપાત્ર કાર્યો પૂર્ણ કર્યા. રામન, એક તેજસ્વી ભૌતિકશાસ્ત્રી, યુનિવર્સિટીમાંથી સ્નાતક થયા પછી, તેમને દસ વર્ષ માટે નાણા વિભાગમાં સેવા આપવાની ફરજ પડી હતી અને તે પછી જ તેમને કલકત્તા યુનિવર્સિટીના વિભાગમાં આમંત્રણ આપવામાં આવ્યું હતું. રામન ટૂંક સમયમાં ભારતીય ભૌતિકશાસ્ત્રીઓની શાળાના માન્ય વડા બન્યા.

વર્ણવેલ ઘટનાઓના થોડા સમય પહેલા, રામન અને કૃષ્ણનને એક વિચિત્ર કાર્યમાં રસ પડ્યો. તે સમયે, 1923 માં શોધને કારણે થતી જુસ્સો હજી શમી ન હતી અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રીકોમ્પ્ટન, જેમણે દ્રવ્યમાંથી એક્સ-રેના માર્ગનો અભ્યાસ કરતી વખતે શોધ્યું કે આમાંના કેટલાક કિરણો, મૂળ દિશાથી દૂર વિખેરાઈને તેમની તરંગલંબાઈમાં વધારો કરે છે. ઓપ્ટિક્સની ભાષામાં અનુવાદિત, આપણે કહી શકીએ કે એક્સ-રે, પદાર્થના પરમાણુઓ સાથે અથડાઈને, તેમનો "રંગ" બદલી નાખે છે.

આ ઘટના ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો દ્વારા સરળતાથી સમજાવવામાં આવી હતી. તેથી, કોમ્પટનની શોધ એ યુવાન ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંતની શુદ્ધતાના નિર્ણાયક પુરાવાઓમાંની એક હતી.

અમે સમાન કંઈક અજમાવવાનું નક્કી કર્યું, પરંતુ ઓપ્ટિક્સમાં. ભારતીય વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા શોધાયેલ. તેઓ પદાર્થમાંથી પ્રકાશ પસાર કરવા માંગતા હતા અને તે જોવા માંગતા હતા કે તેના કિરણો પદાર્થના પરમાણુઓ પર કેવી રીતે વેરવિખેર થશે અને તેની તરંગલંબાઇ બદલાશે કે કેમ.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, સ્વેચ્છાએ કે અનિચ્છાએ, ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોએ પોતાને સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો જેવું જ કાર્ય નક્કી કર્યું છે. પરંતુ તેમના લક્ષ્યો અલગ હતા. કલકત્તામાં, તેઓ કોમ્પટન ઇફેક્ટની ઓપ્ટિકલ સામ્યતા શોધી રહ્યા હતા. મોસ્કોમાં - પ્રાયોગિક પુષ્ટિમેન્ડેલસ્ટેમની આવર્તન બદલાવની આગાહી જ્યારે અસંગતતામાં વધઘટ દ્વારા પ્રકાશ વેરવિખેર થાય છે.

રમન અને કૃષ્ણને એક જટિલ પ્રયોગ ડિઝાઇન કર્યો કારણ કે અપેક્ષિત અસર અત્યંત ઓછી હતી. પ્રયોગ માટે ખૂબ જ તેજસ્વી પ્રકાશ સ્ત્રોતની જરૂર હતી. અને પછી તેઓએ સૂર્યનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું, ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને તેના કિરણો એકત્રિત કર્યા.

તેના લેન્સનો વ્યાસ અઢાર સેન્ટિમીટર હતો. સંશોધકોએ એકત્ર કરાયેલ પ્રકાશને પ્રિઝમ દ્વારા એવા જહાજો પર નિર્દેશિત કર્યો જેમાં પ્રવાહી અને વાયુઓ હતા જે ધૂળ અને અન્ય દૂષણોથી સંપૂર્ણપણે સાફ હતા.

પરંતુ સફેદનો ઉપયોગ કરીને છૂટાછવાયા પ્રકાશના અપેક્ષિત નાના તરંગલંબાઇના વિસ્તરણને શોધવા માટે સૂર્યપ્રકાશ, લગભગ તમામ સંભવિત તરંગલંબાઇઓ ધરાવતું, નિરાશાજનક હતું. તેથી, વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રકાશ ફિલ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું. તેઓએ લેન્સની સામે વાદળી-વાયોલેટ ફિલ્ટર મૂક્યું અને પીળા-લીલા ફિલ્ટર દ્વારા છૂટાછવાયા પ્રકાશનું અવલોકન કર્યું. તેઓએ યોગ્ય રીતે નક્કી કર્યું કે પ્રથમ ફિલ્ટર જેમાંથી પસાર થવા દેશે તે બીજામાં અટકી જશે. છેવટે, પીળો-લીલો ફિલ્ટર પ્રથમ ફિલ્ટર દ્વારા પ્રસારિત વાદળી-વાયોલેટ કિરણોને શોષી લે છે. અને બંને, એક બીજાની પાછળ મૂકવામાં આવે છે, તમામ ઘટના પ્રકાશને શોષી લેવો જોઈએ. જો કેટલાક કિરણો નિરીક્ષકની આંખમાં પડે છે, તો વિશ્વાસપૂર્વક કહી શકાય કે તેઓ ઘટનાના પ્રકાશમાં ન હતા, પરંતુ અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થમાં જન્મ્યા હતા.

કોલંબસ

ખરેખર, છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં, રામન અને કૃષ્ણને બીજા ફિલ્ટરમાંથી પસાર થતા કિરણો શોધી કાઢ્યા. તેઓએ વધારાની ફ્રીક્વન્સીઝ રેકોર્ડ કરી. આ સિદ્ધાંતમાં ઓપ્ટિકલ કોમ્પટન અસર હોઈ શકે છે. એટલે કે, જ્યારે વાસણોમાં સ્થિત પદાર્થના પરમાણુઓ પર વેરવિખેર થાય છે, ત્યારે વાદળી-વાયોલેટ પ્રકાશ તેનો રંગ બદલી શકે છે અને પીળો-લીલો બની શકે છે. પરંતુ આ હજુ પણ સાબિત કરવાની જરૂર હતી. પીળો-લીલો પ્રકાશ દેખાવા માટે અન્ય કારણો હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તે લ્યુમિનેસેન્સના પરિણામે દેખાઈ શકે છે - એક ઝાંખો ગ્લો જે ઘણીવાર પ્રકાશ, ગરમી અને અન્ય કારણોના પ્રભાવ હેઠળ પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોમાં દેખાય છે. દેખીતી રીતે, ત્યાં એક વસ્તુ હતી - આ પ્રકાશ ફરીથી જન્મ્યો હતો, તે ઘટી રહેલા પ્રકાશમાં સમાયેલ ન હતો.

વૈજ્ઞાનિકોએ છ જુદા જુદા પ્રવાહી અને બે પ્રકારના વરાળ સાથે તેમના પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કર્યું. તેઓને ખાતરી હતી કે ન તો લ્યુમિનેસેન્સ કે અન્ય કારણો અહીં કોઈ ભૂમિકા ભજવે છે.

હકીકત એ છે કે દૃશ્યમાન પ્રકાશની તરંગલંબાઇ વધે છે જ્યારે તે પદાર્થમાં વેરવિખેર થાય છે ત્યારે રમન અને કૃષ્ણનને સ્થાપિત થયું હતું. એવું લાગતું હતું કે તેમની શોધ સફળતા સાથે તાજ પહેરાવવામાં આવી હતી. તેઓએ કોમ્પટન અસરનું ઓપ્ટિકલ એનાલોગ શોધ્યું.

પરંતુ પ્રયોગોને પૂર્ણ સ્વરૂપ પ્રાપ્ત કરવા અને તારણો પૂરતા પ્રમાણમાં ખાતરી કરવા માટે, કાર્યનો વધુ એક ભાગ કરવો જરૂરી હતો. તરંગલંબાઇમાં ફેરફાર શોધવા માટે તે પૂરતું ન હતું. આ પરિવર્તનની તીવ્રતા માપવી જરૂરી હતી. પ્રથમ પગલું પ્રકાશ ફિલ્ટર દ્વારા મદદ કરવામાં આવી હતી. તે બીજું કરવા માટે શક્તિહીન હતો. અહીં વૈજ્ઞાનિકોને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપની જરૂર હતી - એક ઉપકરણ જે તેમને અભ્યાસ કરવામાં આવતા પ્રકાશની તરંગલંબાઇને માપવા માટે પરવાનગી આપે છે.

અને સંશોધકોએ બીજો ભાગ શરૂ કર્યો, ઓછા જટિલ અને ઉદ્યમી નહીં. પરંતુ તેણીએ તેમની અપેક્ષાઓ પણ સંતોષી. પરિણામોએ ફરીથી કાર્યના પ્રથમ ભાગના નિષ્કર્ષની પુષ્ટિ કરી. જો કે, તરંગલંબાઇ અણધારી રીતે મોટી હોવાનું બહાર આવ્યું. અપેક્ષા કરતાં ઘણું વધારે. આનાથી સંશોધકો પરેશાન ન હતા.

આપણે અહીં કોલંબસને કેવી રીતે યાદ ન કરી શકીએ? તેણે શોધવાની કોશિશ કરી દરિયાઈ માર્ગભારત તરફ અને, જમીન જોઈને, કોઈ શંકા ન હતી કે તેણે પોતાનું લક્ષ્ય પ્રાપ્ત કર્યું છે. શું તેની પાસે લાલ રહેવાસીઓ અને નવી દુનિયાના અજાણ્યા સ્વભાવને જોઈને તેના આત્મવિશ્વાસ પર શંકા કરવાનું કારણ હતું?

શું તે સાચું નથી કે રમન અને કૃષ્ણન, દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં કોમ્પટન અસર શોધવાની તેમની શોધમાં, વિચાર્યું કે તેઓએ તેમના પ્રવાહી અને વાયુઓમાંથી પસાર થતા પ્રકાશની તપાસ કરીને તે શોધી કાઢ્યું છે?! શું તેઓને શંકા હતી કે જ્યારે માપથી છૂટાછવાયા કિરણોની તરંગલંબાઈમાં અણધારી રીતે મોટો ફેરફાર જોવા મળ્યો? તેઓએ તેમની શોધમાંથી શું તારણ કાઢ્યું?

ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોના જણાવ્યા અનુસાર, તેઓ જે શોધી રહ્યા હતા તે તેમને મળ્યું. 23 માર્ચ, 1928ના રોજ, "ઓપ્ટિકલ સાદ્રશ્ય ઓફ ધ કોમ્પટન ઈફેક્ટ" શીર્ષક ધરાવતો એક ટેલિગ્રામ લંડન ગયો. વૈજ્ઞાનિકોએ લખ્યું: "આમ, કોમ્પ્ટન અસરની ઓપ્ટિકલ સામ્યતા સ્પષ્ટ છે, સિવાય કે આપણે તરંગલંબાઈમાં ઘણા મોટા ફેરફાર સાથે કામ કરી રહ્યા છીએ..." નોંધ: "ઘણી મોટી..."

અણુઓનો નૃત્ય

રામન અને કૃષ્ણનના કાર્યને વૈજ્ઞાનિકોમાં તાળીઓના ગડગડાટથી વધાવવામાં આવ્યું હતું. દરેક વ્યક્તિએ તેમની પ્રાયોગિક કલાની યોગ્ય રીતે પ્રશંસા કરી. આ શોધ માટે રામનને 1930માં નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો.

ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોના પત્ર સાથે સ્પેક્ટ્રમનો એક ફોટોગ્રાફ જોડાયેલ હતો, જેના પર ઘટના પ્રકાશની આવર્તન દર્શાવતી રેખાઓ અને પદાર્થના પરમાણુઓ પર પથરાયેલા પ્રકાશે તેમનું સ્થાન લીધું હતું. આ ફોટોગ્રાફ, રમન અને ક્રિષ્નન અનુસાર, તેમની શોધને પહેલા કરતા વધુ સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવે છે.

જ્યારે મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગે આ ફોટોગ્રાફ જોયો, ત્યારે તેમને મળેલા ફોટોગ્રાફની લગભગ સચોટ નકલ જોઈ! પરંતુ, તેણીના ખુલાસાથી પરિચિત થયા પછી, તેઓ તરત જ સમજી ગયા કે રમણ અને કૃષ્ણન ભૂલથી હતા.

ના, ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોએ કોમ્પટન અસરની શોધ કરી નથી, પરંતુ એક સંપૂર્ણપણે અલગ ઘટના છે, જે સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો ઘણા વર્ષોથી અભ્યાસ કરી રહ્યા હતા...

જ્યારે ભારતીય વૈજ્ઞાનિકોની શોધને કારણે ઉત્તેજના વધી રહી હતી, ત્યારે મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગ નિયંત્રણ પ્રયોગો પૂર્ણ કરી રહ્યા હતા અને અંતિમ નિર્ણાયક પરિણામોનો સારાંશ આપી રહ્યા હતા.

અને તેથી 6 મે, 1928 ના રોજ, તેઓએ છાપવા માટે એક લેખ મોકલ્યો. લેખ સાથે સ્પેક્ટ્રમનો ફોટોગ્રાફ જોડવામાં આવ્યો હતો.

સંક્ષિપ્તમાં આ મુદ્દાના ઇતિહાસની રૂપરેખા આપ્યા પછી, સંશોધકોએ તેઓની શોધેલી ઘટનાનું વિગતવાર અર્થઘટન આપ્યું.

તો આ એવી કઈ ઘટના હતી જેના કારણે ઘણા વૈજ્ઞાનિકો પીડાતા હતા અને તેમના મગજને ધક્કો મારતા હતા?

મેન્ડેલસ્ટેમની ઊંડી અંતર્જ્ઞાન અને સ્પષ્ટ વિશ્લેષણાત્મક દિમાગએ તરત જ વૈજ્ઞાનિકને કહ્યું કે છૂટાછવાયા પ્રકાશની આવર્તનમાં શોધાયેલ ફેરફારો તે આંતરપરમાણુ બળોને કારણે થઈ શકતા નથી જે હવાની ઘનતાના રેન્ડમ પુનરાવર્તનને સમાન બનાવે છે. તે વૈજ્ઞાનિકને સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે કારણ નિઃશંકપણે પદાર્થના પરમાણુઓની અંદર રહેલું છે, કે આ ઘટના પરમાણુની રચના કરતા અણુઓના ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર સ્પંદનોને કારણે થાય છે.

આવા વધઘટ વધુ સાથે થાય છે ઉચ્ચ આવર્તન, જેઓ પર્યાવરણમાં રેન્ડમ અસંગતતાઓની રચના અને રિસોર્પ્શન સાથે હોય છે. તે પરમાણુઓમાં અણુઓના આ સ્પંદનો છે જે છૂટાછવાયા પ્રકાશને અસર કરે છે. અણુઓ તેને ચિહ્નિત કરવા લાગે છે, તેના પર તેમના નિશાન છોડે છે અને વધારાની ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે તેને એન્ક્રિપ્ટ કરે છે.

તે એક સુંદર અનુમાન હતું, કુદરતના નાના કિલ્લા - પરમાણુના ઘેરા બહારના માનવ વિચાર પરનું સાહસિક આક્રમણ હતું. અને આ રિકોનિસન્સ તેની આંતરિક રચના વિશે મૂલ્યવાન માહિતી લાવ્યું.

હાથમાં

તેથી, ઇન્ટરમોલેક્યુલર દળોને કારણે વિખરાયેલા પ્રકાશની આવર્તનમાં નાના ફેરફારને શોધવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે, ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર દળોને કારણે આવર્તનમાં મોટો ફેરફાર જોવા મળ્યો હતો.

આમ, નવી ઘટનાને સમજાવવા માટે, જેને "પ્રકાશનું રમન સ્કેટરિંગ" કહેવામાં આવતું હતું, તે પરમાણુઓની અંદરના અણુઓના સ્પંદનોના પ્રભાવ પરના ડેટા સાથે મેન્ડેલસ્ટેમ દ્વારા બનાવેલ પરમાણુ સ્કેટરિંગના સિદ્ધાંતને પૂરક બનાવવા માટે પૂરતું હતું. 1918 માં તેમના દ્વારા ઘડવામાં આવેલા મેન્ડેલસ્ટેમના વિચારના વિકાસના પરિણામે નવી ઘટનાની શોધ થઈ હતી.

હા, કારણ વગર નહીં, જેમ કે એકેડેમિશિયન S.I. એ કહ્યું. વાવિલોવ, “કુદરતે લિયોનીડ ઇસાકોવિચને સંપૂર્ણપણે અસામાન્ય સ્વપ્નદ્રષ્ટા સાથે ભેટ આપી છે સૂક્ષ્મ મન, જેમણે તરત જ મુખ્ય વસ્તુની નોંધ લીધી અને સમજી લીધી, જે બહુમતીએ ઉદાસીનતાથી પસાર કરી. આ રીતે પ્રકાશના સ્કેટરિંગના વધઘટનો સાર સમજવામાં આવ્યો, અને આ રીતે પ્રકાશના સ્કેટરિંગ દરમિયાન સ્પેક્ટ્રમમાં ફેરફારનો વિચાર આવ્યો, જે રમન સ્કેટરિંગની શોધનો આધાર બન્યો.

ત્યારબાદ, આ શોધમાંથી પ્રચંડ લાભો પ્રાપ્ત થયા અને તેને મૂલ્યવાન વ્યવહારુ ઉપયોગ પ્રાપ્ત થયો.

તેની શોધની ક્ષણે, તે માત્ર વિજ્ઞાનમાં સૌથી મૂલ્યવાન યોગદાન હતું.

રમણ અને કૃષ્ણન વિશે શું? તેઓએ સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકોની શોધ અને તેમના પોતાના માટે પણ કેવી પ્રતિક્રિયા આપી? શું તેઓ સમજી શક્યા કે તેઓએ શું શોધ્યું હતું?

આ પ્રશ્નોના જવાબ રામન અને કૃષ્ણનના નીચેના પત્રમાં સમાયેલ છે, જે તેઓએ સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકોના લેખના પ્રકાશનના 9 દિવસ પછી પ્રેસને મોકલ્યા હતા. હા, તેઓને સમજાયું કે તેઓએ જે ઘટનાનું અવલોકન કર્યું તે કોમ્પટન અસર નથી. આ પ્રકાશનું રમણ સ્કેટરિંગ છે.

રામન અને કૃષ્ણનના પત્રો અને મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગના લેખો પ્રકાશિત થયા પછી, વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો માટે તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે આ જ ઘટના સ્વતંત્ર રીતે અને લગભગ એક સાથે મોસ્કો અને કલકત્તામાં બનાવવામાં આવી હતી અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરંતુ મોસ્કોના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ તેનો અભ્યાસ ક્વાર્ટઝ સ્ફટિકોમાં કર્યો હતો અને ભારતીય ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ તેનો અભ્યાસ પ્રવાહી અને વાયુઓમાં કર્યો હતો.

અને આ સમાનતા, અલબત્ત, આકસ્મિક ન હતી. તેણી સમસ્યાની સુસંગતતા અને તેના મહાન વૈજ્ઞાનિક મહત્વ વિશે વાત કરે છે. તે આશ્ચર્યજનક નથી કે એપ્રિલ 1928 ના અંતમાં મેન્ડેલસ્ટેમ અને રામનના નિષ્કર્ષની નજીકના પરિણામો પણ ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિકો રોકાર્ડ અને કબાન દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે પ્રાપ્ત થયા હતા. થોડા સમય પછી, વૈજ્ઞાનિકોને યાદ આવ્યું કે 1923 માં, ચેક ભૌતિકશાસ્ત્રી સ્મેકલે સૈદ્ધાંતિક રીતે સમાન ઘટનાની આગાહી કરી હતી. સ્મેકલના કાર્ય પછી, ક્રેમર્સ, હેઇઝનબર્ગ અને શ્રોડિંગર દ્વારા સૈદ્ધાંતિક સંશોધન દેખાયા.

દેખીતી રીતે, માત્ર વૈજ્ઞાનિક માહિતીનો અભાવ એ હકીકતને સમજાવી શકે છે કે ઘણા દેશોમાં વૈજ્ઞાનિકોએ તે જાણ્યા વિના પણ સમાન સમસ્યાને ઉકેલવા પર કામ કર્યું હતું.

સાડત્રીસ વર્ષ પછી

રમન અભ્યાસોએ માત્ર શોધ કરી નથી નવો અધ્યાયપ્રકાશના વિજ્ઞાનમાં. તે જ સમયે, તેઓએ ટેક્નોલોજીને શક્તિશાળી શસ્ત્રો આપ્યા. ઉદ્યોગમાં પદાર્થના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાની ઉત્તમ રીત છે.

છેવટે, પ્રકાશના રમન સ્કેટરિંગની ફ્રીક્વન્સી એ એવી છાપ છે જે પ્રકાશને વિખેરતા માધ્યમના પરમાણુઓ દ્વારા પ્રકાશ પર લગાવવામાં આવે છે. અને માં વિવિધ પદાર્થોઆ પ્રિન્ટ સમાન નથી. આને કારણે જ એકેડેમિશિયન મેન્ડેલસ્ટેમને પ્રકાશના રમન સ્કેટરિંગને "પરમાણુઓની ભાષા" કહેવાનો અધિકાર આપ્યો. જેઓ પ્રકાશના કિરણો પરના પરમાણુઓના નિશાનો વાંચી શકે છે અને છૂટાછવાયા પ્રકાશની રચના નક્કી કરી શકે છે, અણુઓ, આ ભાષાનો ઉપયોગ કરીને, તેમની રચનાના રહસ્યો વિશે જણાવશે.

રામન સ્પેક્ટ્રમ ફોટોગ્રાફના નકારાત્મક પર વિવિધ કાળાશની રેખાઓ સિવાય બીજું કંઈ નથી. પરંતુ આ ફોટોગ્રાફમાંથી, નિષ્ણાત ઇન્ટ્રામોલેક્યુલર સ્પંદનોની ફ્રીક્વન્સીઝની ગણતરી કરશે જે તે પદાર્થમાંથી પસાર થયા પછી છૂટાછવાયા પ્રકાશમાં દેખાય છે. ચિત્ર અત્યાર સુધીની ઘણી અજાણી બાજુઓ વિશે જણાવશે આંતરિક જીવનપરમાણુઓ: તેમની રચના વિશે, અણુઓને પરમાણુઓમાં બાંધતા દળો વિશે, લગભગ સંબંધિત હલનચલનઅણુ રમન સ્પેક્ટ્રોગ્રામને ડિસિફર કરવાનું શીખીને, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ વિશિષ્ટ "પ્રકાશ ભાષા" સમજવાનું શીખ્યા જેની સાથે પરમાણુઓ પોતાના વિશે જણાવે છે. તેથી નવી શોધે અમને વધુ ઊંડાણમાં પ્રવેશવાની મંજૂરી આપી આંતરિક માળખુંપરમાણુ

આજે, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પ્રવાહી, સ્ફટિકો અને ગ્લાસી પદાર્થોની રચનાનો અભ્યાસ કરવા માટે રમન સ્કેટરિંગનો ઉપયોગ કરે છે. રસાયણશાસ્ત્રીઓ વિવિધ સંયોજનોની રચના નક્કી કરવા માટે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.

P.N. ફિઝિકલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટની લેબોરેટરીના કર્મચારીઓ દ્વારા પ્રકાશના રમન સ્કેટરિંગની ઘટનાનો ઉપયોગ કરીને પદાર્થનો અભ્યાસ કરવાની પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી હતી. યુએસએસઆરની લેબેડેવ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ, જેનું નેતૃત્વ વિદ્વાન લેન્ડ્સબર્ગ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું.

આ પદ્ધતિઓ ઝડપથી અને સચોટ રીતે માત્રાત્મક અને ઉત્પાદન કરવાનું શક્ય બનાવે છે ગુણાત્મક વિશ્લેષણઉડ્ડયન ગેસોલિન, ક્રેકીંગ ઉત્પાદનો, પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનો અને અન્ય ઘણા જટિલ કાર્બનિક પ્રવાહી. આ કરવા માટે, અભ્યાસ હેઠળના પદાર્થને પ્રકાશિત કરવા અને તેના દ્વારા વિખેરાયેલા પ્રકાશની રચના નક્કી કરવા માટે સ્પેક્ટ્રોગ્રાફનો ઉપયોગ કરવા માટે તે પૂરતું છે. તે ખૂબ જ સરળ લાગે છે. પરંતુ આ પદ્ધતિ ખરેખર અનુકૂળ અને ઝડપી બની તે પહેલાં, વૈજ્ઞાનિકોએ સચોટ, સંવેદનશીલ સાધનો બનાવવા માટે ઘણું કામ કરવું પડ્યું. અને તેથી જ.

થી કુલ સંખ્યાઅભ્યાસ હેઠળના પદાર્થમાં પ્રવેશતી પ્રકાશ ઉર્જામાંથી, માત્ર એક નજીવો ભાગ - લગભગ એક દસ અબજમો ભાગ - છૂટાછવાયા પ્રકાશનો હિસ્સો ધરાવે છે. અને રમન સ્કેટરિંગ ભાગ્યે જ આ મૂલ્યના બે કે ત્રણ ટકા જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે. દેખીતી રીતે, આ કારણે જ રામન વેરવિખેર થઈને પોતે લાંબા સમય સુધી કોઈનું ધ્યાન ન રહ્યું. તે આશ્ચર્યજનક નથી કે પ્રથમ રમન ફોટોગ્રાફ્સ મેળવવા માટે દસ કલાક સુધી એક્સપોઝરની જરૂર હતી.

આપણા દેશમાં બનાવવામાં આવેલ આધુનિક સાધનો રામન સ્પેક્ટ્રમ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે શુદ્ધ પદાર્થોથોડીવારમાં અને ક્યારેક તો સેકન્ડોમાં પણ! જટિલ મિશ્રણોના વિશ્લેષણ માટે પણ, જેમાં વ્યક્તિગત પદાર્થો કેટલાક ટકાની માત્રામાં હાજર હોય છે, એક કલાકથી વધુનો એક્સપોઝર સમય સામાન્ય રીતે પૂરતો નથી.

મેન્ડેલસ્ટેમ અને લેન્ડ્સબર્ગ, રમન અને કૃષ્ણન દ્વારા ફોટોગ્રાફિક પ્લેટો પર રેકોર્ડ કરાયેલા પરમાણુઓની ભાષા શોધાઈ, ડિસિફર કરવામાં અને સમજવામાં આવ્યા ત્યારથી સાડત્રીસ વર્ષ વીતી ગયા છે. ત્યારથી, અણુઓની ભાષાના "શબ્દકોષ"નું સંકલન કરવા માટે વિશ્વભરમાં સખત મહેનત ચાલી રહી છે, જેને ઓપ્ટીશિયનો રામન ફ્રીક્વન્સીઝની સૂચિ કહે છે. જ્યારે આવી સૂચિ સંકલિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે સ્પેક્ટ્રોગ્રામના ડીકોડિંગને ખૂબ જ સરળ બનાવવામાં આવશે અને વિજ્ઞાન અને ઉદ્યોગની સેવામાં રમન સ્કેટરિંગ વધુ સંપૂર્ણ બનશે.