19 July 2019

News Flash

कुतूहल : मॅक्सवेलचा प्रकाश

मॅक्सवेलचे हे नियम म्हणजे विद्युतक्षेत्र आणि चुंबकीयक्षेत्राचा घडवून आणलेला सुंदर मिलाफ आहे.

सतराव्या शतकाच्या अखेरीस इंग्लंडच्या आयझ्ॉक न्यूटनने गतिशास्त्रावरचे, तेव्हापर्यंत उपलब्ध असलेले सर्व ज्ञान एकत्रित केले आणि स्वतच्या चिंतनाद्वारे त्यातून गतिविषयक नियम आणि गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताची निर्मिती केली. असाच प्रकार एकोणिसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धातही घडून आला. स्कॉटलंडच्या जेम्स क्लर्क मॅक्सवेल याने तेव्हापर्यंतचे विद्युतशास्त्रातील तसेच चुंबकशास्त्रातील उपलब्ध ज्ञान एकत्र केले आणि त्यातून विद्युतचुंबकत्वावरील नियमांची निर्मिती केली. मॅक्सवेलचे हे नियम म्हणजे विद्युतक्षेत्र आणि चुंबकीयक्षेत्राचा घडवून आणलेला सुंदर मिलाफ आहे. मॅक्सवेलने १८६०च्या दशकाच्या सुरुवातीस निर्मिलेले हे आपले नियम, १८७३ साली ‘ट्रीटाइज ऑन इलेक्ट्रिसिटी अँड मॅग्नेटिझम’ या दोन खंडांतील ग्रंथाद्वारे तपशीलवार प्रसिद्ध केले. मॅक्सवेलने हे नियम एकूण वीस सूत्रांच्या संचाच्या स्वरूपात मांडले आहेत. जर्मनीच्या हाइनरिश हर्ट्झ आणि इंग्लंडच्या ऑलिव्हर हिव्हसाईडने मॅक्सवेलचे हे नियम १८८४ साली, ‘व्हेक्टर नोटेशन’ या नव्या गणिती पद्धतीचा वापर करून अवघ्या चार सूत्रांच्या स्वरूपात मांडून दाखवले.

मॅक्सवेलने विद्युतक्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र हे लहरींच्या स्वरूपात दूरवर पसरत जात असल्याचे गणिताद्वारे सिद्ध केले. इतकेच नव्हे तर या दोन्ही क्षेत्रांचा दूर पसरण्याचा वेग हा एकच असल्याचेही त्याने दाखवून दिले. निर्वात पोकळीतून मार्गक्रमण करतानाचा या लहरींचा वेग हा फक्त, निर्वात पोकळीतील विद्युतक्षेत्राच्या आणि चुंबकीयक्षेत्राच्या परिणामकारकतेशीच निगडित असल्याचे मॅक्सवेलचा सिद्धांत सांगतो. या दोन्ही क्षेत्रांची निर्वात पोकळीतील परिणामकारकता प्रयोगशाळेत मोजता येते. त्यामुळे या दोन मूल्यांवरून, विद्युतक्षेत्राचा आणि चुंबकीयक्षेत्राचा निर्वात पोकळीतला वेग गणिताद्वारे काढता येतो. हा वेग सेकंदाला सुमारे तीन लाख किलोमीटर इतका भरतो. आता सेकंदाला तीन लाख किलोमीटर हा तर प्रकाशाचा, प्रत्यक्ष मोजला गेलेला वेग आहे. मग प्रकाश म्हणजे विद्युतक्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र यांचेच तर एकत्रित मार्गक्रमण नसावे? प्रकाश म्हणजे विद्युतचुंबकीय लहरी तर नसाव्यात? आता निर्वात पोकळीतली विद्युतक्षेत्राची आणि चुंबकीयक्षेत्राची परिणामकारकता ही नैसर्गिक बाब असल्याने, ती स्थिर असते. म्हणजे त्यावरून काढलेला प्रकाशाचा वेग हा एक स्थिरांक असला पाहिजे. मॅक्सवेलने भौतिकशास्त्रातील एक अत्यंत महत्त्वाचा स्थिरांक शोधून काढला होता! मॅक्सवेलने शोधून काढलेल्या या स्थिरांकाचा आधुनिक भौतिकशास्त्रात अनेक सिद्धांतांशी संबंध येतो.

– डॉ. राजीव चिटणीस

मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग,  चुनाभट्टी,  मुंबई २२ 

office@mavipamumbai.org

First Published on June 20, 2019 4:48 am

Web Title: maxwell equations for high energy experiments