विद्युत चुंबकीय विकिरण का द्वैत प्रभाव

विद्युतचुंबकीय विकिरण एक प्रकाश है, जो इंद्रधनुष में भी उपस्थित होता है। यह रेडियो तरंगों, माइक्रोवेव, अवरक्त तरंगों, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे और गामा किरणों से युक्त एक स्पेक्ट्रम भी है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण एक कण के साथ-साथ एक तरंग भी है। प्रकाश भी एक विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसमें आवृत्तियाँ होती हैं।

प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, इसे किसी माध्यम की भी आवश्यकता नहीं होती। यह बिना किसी किसी माध्यम की सहायता से चलती है।

विकिरण में ऊर्जा के छोटे पैकेट होते हैं जिन्हें क्वांटा कहा जाता है। ऊर्जा के इन पैकेटों को कणों के रूप में माना जा सकता है। दूसरी ओर, विकिरणों में व्यतिकरण और विवर्तन की घटना प्रदर्शित होती है जिससे पता चलता है कि उनमें तरंग प्रकृति होती है। अतः यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि विद्युत चुम्बकीय विकिरणों की द्वैत प्रकृति होती है।

• तरंग प्रकृति
• कण प्रकृति

विद्युत चुंबकीय विकिरण की तरंग प्रकृति

वह तरंग जो विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र के बीच कंपन के कारण उत्पन्न होती है विद्युत चुम्बकीय तरंगें कहलाती हैं और इसे चलने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है, ये निर्वात में भी चल सकती हैं। जब भी किसी आवेश को विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो अनुभव होता हैं जैसे कि उस पर एक निश्चित बल कार्य कर रहा है या यदि कई आवेश होते हैं तो वे आवेश एक दूसरे के कारण परस्पर क्रिया का अनुभव करते हैं।

सर्वप्रथम वर्ष 1870 में, जेम्स मैक्सवेल ने  विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में आवेशों के बीच परस्पर क्रिया की व्याख्या की उन्होंने प्रस्तावित किया कि जब विद्युत आवेशित कण त्वरित गति करते हैं, तो प्रत्यावर्ती क्रम में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न और प्रसारित होते हैं। ये क्षेत्र तरंगों के रूप में गुजरते हैं जिन्हें विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में जाना जाता है।

विद्युत चुंबकीय विकिरण की कण प्रकृति

मैक्स प्लांक ने विद्युत चुम्बकीय विकिरण (प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है) की कण प्रकृति की व्याख्या की और प्लांक का क्वांटम सिद्धांत दिया। प्लांक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, विभिन्न परमाणु और अणु केवल अलग-अलग मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित या अवशोषित कर सकते हैं। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में उत्सर्जित या अवशोषित की जाने वाली ऊर्जा की सबसे कम मात्रा को क्वांटम कहा जाता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण ऊर्जा का एक रूप है जो निर्वात या भौतिक माध्यम में फैल सकता है और तरंग-जैसे और कण-जैसे दोनों गुण दिखाता है। रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, यूवी-किरणें, एक्स-किरणें, गामा किरणें विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। प्लांक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार ऊर्जा सतत नहीं है, यह असतत है, इसमें ऊर्जा के छोटे बंडल होते हैं जिन्हें क्वांटम कहा जाता है। इसका मतलब है कि जब हम ऊर्जा प्राप्त करते हैं तो हम इससे कई क्वांटम ऊर्जा प्राप्त करते हैं और जब कोई वस्तु ऊर्जा उत्सर्जित करती है तो यह इसे कई क्वांटा में उत्सर्जित करती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत के अनुसार, ऊर्जा लगातार उत्सर्जित या अवशोषित होती है जबकि प्लांक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, ऊर्जा लगातार उत्सर्जित या अवशोषित होती है, अर्थात, कुछ निश्चित पैकेटों में जिन्हें 'क्वांटा' कहा जाता है।

प्लांक का क्वांटम सिद्धांत

प्लांक का क्वांटम सिद्धांत विकिरण के उत्सर्जन और अवशोषण की व्याख्या करता है। प्लांक के क्वांटम सिद्धांत की अविधारणाएँ निम्नलिखित हैं:

• पदार्थ ऊर्जा को या तो उत्सर्जित करता है या ऊर्जा को अलग-अलग छोटे पैकेट या बंडलों के रूप में अवशोषित करता है।
• सबसे छोटे ऊर्जा के बंडल या पैकेट को क्वांटम कहा जाता है। प्रकाश की मात्रा को फोटॉन के रूप में जाना जाता है।
• अवशोषित या उत्सर्जित क्वांटम की ऊर्जा विकिरण की आवृत्ति के समानुपाती होती है।

किसी क्वांटम की ऊर्जा उस विकिरण की आवृत्ति पर निर्भर करती है। प्लांक ने कहा कि क्वांटम की ऊर्जा विकिरण की आवृत्ति के सीधे आनुपातिक है

जहाँ

E एक क्वांटम की ऊर्जा है,

h प्लांक नियतांक,

और उसका मान 6.626  10^-34 Js होता है।

E का मान = 0, h, 2h , 3h ......nh...

अभ्यास प्रश्न

• विद्युत चुंबकीय विकिरण की तरंग प्रकृति क्या है?

• प्लांक का क्वांटम सिद्धांत क्या है?
• विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत और प्लांक के क्वांटम सिद्धांत के बीच मुख्य अंतर क्या है?