আলোর গতি কীভাবে পরিমাপ করা হয়?

বর্তমানে শূণ্যস্থানে আলোর গতি ধরা হয় (2.9979*10^8) মিটার(m)/সেকেন্ড(s)।
এই আলোর গতি মাপার পরীক্ষা অনেক ব্যক্তি অনেকভাবে করেছেন ।

১৬৩০ সালে প্রথম এ পরীক্ষাটি করেছেন গ্যালিলিও। তিনি ও তাঁর সহযোগী ১.৫ কি.মি. দূরত্বের দুটি পাহাড়ের চূড়ায় প্রদীপ নিয়ে দাঁড়ান । শর্ত হচ্ছে যখন একজন আলো জ্বালাবে তখন অপরজনও আলো জ্বালিয়ে সাথে সাথে বন্ধ করে দিবেন । এভাবে একজন বাতি জ্বালানোর কতক্ষণ পর সে অপর প্রান্তের আলো দেখতে পান তা নোট করে বের করেন আলোর গতি ০.০০০০৫ কি.মি./সেকেন্ড ।

১৬৭৬ সালে আরেকটি পরীক্ষা করেন ড্যানিশ পদার্থবিদ Ole Rømer । তিনি টেলিস্কোপ দিয়ে বৃহস্পতি গ্রহ ও তার একটা চাঁদ আইও (IO) এর গতি পর্যবেক্ষণ করে জানান যে আলো পৃথিবীর ব্যাসের সমান দূরত্ব অতিক্রম করতে ২২ মিনিট সময় নেয় । ঐ সময় যদি পৃথিবীর ব্যাস জানা থাকতো তাহলে তিনি হয়তো আলোর গতি বের করতেন (2.27*10^8) m/s যা ব্যবহার অযোগ্য।

১৮৪৯ সালে ফরাসি পদার্থবিদ Armand-Hippolyte-Louis Fizeau সে সময়ের সবচেয়ে ভালো ফলাফলটি দেন। তিনি সমান পুরুত্বের ৭২০ টি দাঁতওয়ালা ও ৭২০ টি ফাঁকওয়ালা একটি গোল চাকতি (wheel) ব্যবহার করেন । Kabir’s এর সামনে হেলানো আয়না ও পিছনে ঠিক ১৬ কি.মি. দূরে আরেকটি আয়না বসিয়ে সামনের আয়না দিয়ে আলো প্রবেশ করান । আলো আয়না দিয়ে প্রতিসরিত হয়ে 13 rev/sec-এ ঘূর্ণনশীল চাকতির ক্ষুদ্র ফাঁক দিয়ে একবার প্রবেশ করে ১৬ কি.মি. দূরের আয়নায় প্রতিফলিত হয়ে পুনরায় আর চাকতিটির ক্ষুদ্র ফাঁক দিয়ে বের না হয়ে চাকার দাঁতে আটকে পড়ত । তখন সামনে থেকে তিনি কোনো আলো দেখতে পেতেন না । এভাবে,

১টি দাঁতের দৈর্ঘ্য অতিক্রমে সময় লাগে {১/(১৩*৭২০*২)} সেকেন্ড = আলো ১৬০০০ মিটার যায় {১৬০০০/c} সেকেন্ডে ।
এখানে থেকে Fizaeu C= ৩.১৩*১০^৮ মি/সে. হিসাব দেন যা অনেকটাই গ্রহণযোগ্য।

১৮৬২ সালে léon Foucault ঘূর্ণণশীল আয়না ব্যবহার করে (২.৯৮*১০^৮ মি/সে.) এর হিসাব দেন যেখানে (+,-৫০০) পর্যন্ত error ছিল । ১৮৭৭ সাল থেকে ১৯৩১ পর্যন্ত Albert Abraham Micheson (ইনিই ইন্টারের ফিজিক্স বইয়ের মাইকেলসন-মোরলের সেই ভদ্রলোক), Foucaul-এর থিওরীকে পরিমার্জন করে আরো ভালো ঘূর্ণনশীল আয়না ব্যবহার করে আলোকে লস অ্যাঞ্জেলেসের St. Mount থেকে ক্যালিফোর্নিয়ার Mount San Antonio পর্যন্ত পরিভ্রমণ করিয়ে আলোর আরো নিখুঁত গতি পান (২.৯৯৭৯৬*১০^৮ মি/সে.) যেখানে error value মাত্র (+,-৫০)।

মাক্সওয়েলের তরঙ্গতত্ত্ব প্রকাশিত হবার পর আলোর গতি নির্ণয়ের পথ আরো সুগম হয় । ১৯৫৮ সালে ব্রিটিশ বিজ্ঞানী (এখনো জীবিত) Keith Davy Froome মাইকক্রোওয়েভ ইন্টারোফেরোমিটার ব্যবহার করে (২.৯৯৭৯২৫*১০^৮ মি/সে.) মান পান যেটা কেবলই (+,-০.১) error দেখায় ।

image.png

 

বিজ্ঞানী Lord Kelvin (১৮৭৯) ও Isidor Rabi (১৯৪৫) প্রস্তাবিত ধারণা থেকে উদ্ভাবিত Atomic Clock ও ১৯৭০ এর দিকের পরিমার্জিত লেজার প্রযুক্তি ব্যবহার করে পরবর্তীতে অনেক নিঁখুত পরীক্ষা চালানো হয় । Kabir’s প্রথম যাঁরা এর সফল পরীক্ষা করেন বলে জানা যায় তাঁরা হলেনK M Evenson সহ প্রমুখ । মূলত, পরপর নিঃসরিত লেজার বীম কোনো আয়নায় প্রতিফলিত হয়ে Atomic Clock-এ একবার পড়লেই সেটা রেকর্ড হয়ে যায় । এভাবে প্রতিটা বীমের মোট ভ্রমণ দূরত্ব ও Time delay মেপে আলোর গতি পর্যবেক্ষণ করা হয় । Evenson-এর পাওয়া ফলাফলটি ছিল (2.997924574*10^8 মি/সে.), ত্রুটি মাত্র (+,- ০.০০১)।

Atomic Clock আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতা থিওরী মেনে চলে যেখানে ১ মাইক্রো সেকেন্ড ভুল হলে প্রায় ৩০০ মিটারের গড়মিল হবে । আইনস্টাইন ও নিউটন আলোর বেগ মাপার অনেক পরীক্ষা করেছেন তবে সমসাময়িক ফলাফলের ভিত্তিতে তাঁদের এই পরীক্ষাগুলো অতটা স্বীকৃতি পায়নি। এছাড়াও আধুনিক GPS-এ Atomic Clock ব্যবহার করা হয় যা আলোর গতির প্রায় শতভাগ নির্ভুল মান দেয় ।


®Wikipedia.org
®math.ucr.edu (1997)
®physics.stackexchange.com
®YT/ayuta

By ইমতিয়াজ আহমেদ ইমন

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *