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अंतरिक्ष के माध्यम से प्रकाश कैसे यात्रा करता है, इसका सवाल भौतिकी के बारहमासी रहस्यों में से एक है। आधुनिक व्याख्याओं में, यह एक लहर घटना है जिसके लिए प्रचार करने के लिए एक माध्यम की आवश्यकता नहीं है। क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, यह कुछ विशेष परिस्थितियों में कणों के संग्रह के रूप में भी व्यवहार करता है। अधिकांश स्थूल प्रयोजनों के लिए, हालांकि, इसके व्यवहार को एक लहर के रूप में मानकर और इसकी गति का वर्णन करने के लिए तरंग यांत्रिकी के सिद्धांतों को लागू करके वर्णित किया जा सकता है।
विद्युत चुम्बकीय कंपन
1800 के दशक के मध्य में, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने स्थापित किया कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का एक रूप है जो तरंगों में यात्रा करता है। एक माध्यम की अनुपस्थिति में ऐसा करने का प्रबंधन कैसे किया जाता है इसका प्रश्न विद्युत चुम्बकीय कंपन की प्रकृति द्वारा समझाया गया है। जब एक आवेशित कण कंपन करता है, तो यह एक विद्युत कंपन उत्पन्न करता है जो स्वचालित रूप से एक चुंबकीय प्रेरित करता है - भौतिक विज्ञानी अक्सर लंबवत विमानों में होने वाले इन कंपन की कल्पना करते हैं। युग्मित दोलन स्रोत से बाहर की ओर फैलते हैं; ब्रह्मांड को पार करने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को छोड़कर कोई भी माध्यम उन्हें संचालित करने के लिए आवश्यक नहीं है।
प्रकाश की किरण
जब एक विद्युत चुम्बकीय स्रोत प्रकाश उत्पन्न करता है, तो प्रकाश स्रोत के कंपन के अनुसार फैले हुए गाढ़े गोले की एक श्रृंखला के रूप में बाहर की ओर यात्रा करता है। प्रकाश हमेशा एक स्रोत और गंतव्य के बीच सबसे छोटा रास्ता लेता है। स्रोत से गंतव्य तक जाने वाली एक रेखा, जो तरंग-मोर्चों के लंबवत होती है, किरण कहलाती है। स्रोत से दूर, गोलाकार लहर मोर्च किरण की दिशा में चलती समानांतर रेखाओं की एक श्रृंखला में पतित हो जाती है। उनकी रिक्ति प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को परिभाषित करती है, और ऐसी रेखाओं की संख्या जो किसी दिए गए इकाई में दिए गए बिंदु को पास करती है, आवृत्ति को परिभाषित करती है।
प्रकाश की गति
आवृत्ति जिसके साथ एक प्रकाश स्रोत कंपन होता है, आवृत्ति - और तरंग दैर्ध्य - परिणामी विकिरण का निर्धारण करता है। यह सीधे लहर पैकेट की ऊर्जा को प्रभावित करता है - या एक इकाई के रूप में चलती तरंगों के फटने - 1900 के शुरुआती दिनों में भौतिक विज्ञानी मैक्स प्लैंक द्वारा स्थापित एक संबंध के अनुसार। यदि प्रकाश दिखाई देता है, तो कंपन की आवृत्ति रंग निर्धारित करती है। हालाँकि, कंपन की आवृत्ति से प्रकाश की गति अप्रभावित रहती है। एक वैक्यूम में, यह हमेशा 299,792 किलोमीटर प्रति सेकंड (186, 282 मील प्रति सेकंड) होता है, "सी" अक्षर द्वारा निरूपित एक मूल्य। आइंस्टीन थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी के अनुसार, ब्रह्मांड में इससे ज्यादा तेज कोई भी चीज नहीं घूमती है।
अपवर्तन और इंद्रधनुष
प्रकाश एक वैक्यूम में करता है की तुलना में एक माध्यम में धीमी गति से यात्रा करता है, और गति मध्यम के घनत्व के लिए आनुपातिक है। यह गति भिन्नता प्रकाश को दो मीडिया के इंटरफेस में झुकने का कारण बनती है - अपवर्तन नामक एक घटना। जिस कोण पर यह झुकता है वह दो मीडिया की घनत्व और घटना प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। जब एक पारदर्शी माध्यम पर प्रकाश की घटना अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के तरंग मोर्चों से बनती है, तो प्रत्येक लहर सामने एक अलग कोण पर झुकती है, और परिणाम एक इंद्रधनुष है।