डीRessing अप शायद सबसे कष्टप्रद चीजों में से एक है। आप एक दर्पण के सामने खड़े होते हैं और विभिन्न रंगों के कपड़े के सही संयोजन को खोजने की कोशिश करते हैं, जिससे आप लोगों को अधिक सहनीय लगते हैं। यह शायद एक विशेषता है जो हमें अन्य जानवरों से अलग करती है: हम हर सुबह एक दर्पण को घूरते हुए कुछ अच्छे मिनट बिताते हैं।

क्या आपने कभी सोचा है, हालांकि, जब हम एक दर्पण को घूरते हैं, तो हम वास्तव में क्या कर रहे हैं?

दर्पण क्या है?

अधिकांश दर्पण कांच की तरह महसूस करते हैं। वे भारी हैं और आसानी से टूट जाते हैं। लेकिन फिर यदि आप एक गिलास को घूरते हैं, तो अपनी खिड़की कहें, और आप एक दर्पण को घूरते हैं, जो आप देखते हैं वह बहुत अलग चीजें हैं।

एक उज्ज्वल दिन पर, चश्मा पारदर्शी होता है, और आप एक कांच की खिड़की के माध्यम से बाहरी दुनिया को देख सकते हैं। रात में, यदि आप अपनी खिड़की को देखते हैं और यदि आप एक अच्छी तरह से रोशनी वाले कमरे में हैं, तो अब आप खुद देखेंगे। एक दर्पण में, दूसरी ओर, आप हमेशा अपने आप को देखते हैं कि यह दिन या रात है (और जब तक यह अंधेरा नहीं है)।

एक दर्पण और खिड़की के कांच के बीच के अंतर को समझने के लिए, हमें धातुओं और इंसुलेटर के बारे में जानने की आवश्यकता है।

धातु और इंसुलेटर क्या हैं?

धातु चमकदार चीजें हैं, जैसे आपके स्टील के कप और प्लेटें, एल्यूमीनियम प्रेशर कुकर, और आपके पर्स में सिक्के। धातु की वस्तुएं आमतौर पर कठिन होती हैं, तो तोड़ना आसान नहीं है, और एक चांदी की चमक है। वे भी आसानी से गर्म और ठंडा हो जाते हैं और वर्तमान का संचालन कर सकते हैं। यह एक कारण है कि हम एक चम्मच का उपयोग करके एक लाइव सॉकेट को कभी नहीं छूते हैं। दूसरी ओर इन्सुलेटर ऑब्जेक्ट कांच, लकड़ी और प्लास्टिक से बने होते हैं। जो चीजें आमतौर पर करंट का संचालन नहीं करती हैं, वे अक्सर चांदी नहीं लगती हैं।

एक विद्युत प्रवाह इलेक्ट्रॉनों द्वारा आयोजित किया जाता है। परमाणुओं में दोनों सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्रोटॉन और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों हैं। एक धातु में, इलेक्ट्रॉन अनियंत्रित, मज़ेदार-प्यार करने वाले बच्चों की तरह होते हैं: वे अपने माता-पिता परमाणुओं को छोड़ देते हैं और विभिन्न परमाणुओं के बीच घूमते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों का एक बड़ा सूप होता है। दूसरी ओर, एक इन्सुलेटर में, एक परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन थोड़ा शर्मीला होता है और माता -पिता के परमाणु के करीब रहता है। इसलिए जब हम एक बैटरी में डालते हैं और इलेक्ट्रॉनों को धक्का देने की कोशिश करते हैं, तो वे एक धातु में स्वतंत्र रूप से चले जाएंगे, क्योंकि वे अनियंत्रित हैं, लेकिन एक इन्सुलेटर में वे नहीं करेंगे। इसलिए धातु वर्तमान का संचालन करते हैं, इंसुलेटर नहीं करते हैं।

लेकिन यह तथ्य कि इलेक्ट्रॉन बैटरी की ओर कैसे व्यवहार करते हैं, यह भी तय करता है कि जब प्रकाश उन पर गिरता है तो वे कैसे व्यवहार करते हैं।

प्रकाश और इलेक्ट्रॉन कैसे बातचीत करते हैं?

प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है। एक लहर कोई भी गड़बड़ी है जो समय -समय पर समय में चलती है और एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर जा सकती है। उदाहरण के लिए, जब आप एक तालाब में एक पत्थर गिराते हैं, तो आप पानी की लहरें उत्पन्न करते हैं। जब आप बोलते हैं, तो आप हवा की लहरें, या ध्वनि तरंगें उत्पन्न करते हैं।

जब प्रकाश हम पर गिरता है – यह एक विद्युत चुम्बकीय लहर है, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की आवधिक लहर। इलेक्ट्रिक फ़ील्ड ऐसे बल बनाते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करते हैं, जैसे कि आपकी घड़ी में। चुंबकीय बल वे हैं जो आपके रेफ्रिजरेटर मैग्नेट को दरवाजे पर अटकाते हैं। लेकिन ये ताकतें समय के साथ नहीं बदलती हैं। जब वे समय -समय पर समय -समय पर बदलना शुरू करते हैं तो वे प्रकाश, एक विद्युत चुम्बकीय लहर उत्पन्न करते हैं।

जब प्रकाश उन पर गिरता है तो इलेक्ट्रॉन बहुत मजेदार व्यवहार करते हैं। जैसे हम समय -समय पर चलते हैं जब कोई हमें एक स्विंग पर धकेल देता है, जब प्रकाश इलेक्ट्रॉनों पर गिरता है, तो ये इलेक्ट्रॉन समय पर समय -समय पर चलना शुरू कर देते हैं, जैसे कि वे नृत्य कर रहे हों।

लेकिन जिस तरह से वे धातु और इंसुलेटर में नृत्य करते हैं वह अलग है। चूंकि एक धातु में, सभी इलेक्ट्रॉन एक सूप में होते हैं, वे फ्लैश भीड़ की तरह एक समूह में नृत्य करते हैं। लेकिन एक इन्सुलेटर में, हर इलेक्ट्रॉन अपने परमाणु घर के अंदर, अपने आप ही व्यक्तिगत रूप से नृत्य करता है।

इलेक्ट्रॉन नृत्य का प्रकार तय करता है कि क्या प्रकाश किसी सामग्री से गुजर सकता है। जब प्रकाश एक धातु पर गिरता है, तो ये सभी इलेक्ट्रॉनों ने टीम बनाई और एक साथ नृत्य करना शुरू कर दिया। यह प्रकाश को इतना बाधित करता है कि यह धातु के माध्यम से नहीं जा सकता है और बस वापस उछलता है। दूसरी ओर, एक इन्सुलेटर में, चूंकि हर शर्मीली इलेक्ट्रॉन सिर्फ अपने परमाणु घर में थोड़ा नृत्य करता है, इसलिए अधिकांश प्रकाश से गुजरता है।

यही कारण है कि कांच जैसे इंसुलेटर कुछ प्रकाश को गुजरने देते हैं जबकि धातुओं को आमतौर पर नहीं।

यही कारण है कि आप अपने चेहरे को स्टील प्लेट या चम्मच पर बहुत स्पष्ट रूप से देख सकते हैं। आपके चेहरे से प्रकाश पूरी तरह से प्लेट से परिलक्षित होता है और आपकी आंख में प्रवेश करता है। लेकिन एक दिन जब आप सिर्फ एक खिड़की को देखते हैं, तो आपके चेहरे से अधिकांश प्रकाश सिर्फ कांच के माध्यम से दूसरी तरफ जाता है, जिससे खुद को देखना मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा बाहर से प्रकाश है जो आपकी आंख में कांच में प्रवेश करता है, जिससे आप बाहरी दुनिया को देखते हैं। रात में, हालांकि, थोड़ा परिवेशी प्रकाश है, इसलिए आपके अच्छी तरह से रोशनी वाले कमरे से बस प्रकाश कांच से थोड़ा सा दर्शाता है और आप खुद को देख सकते हैं।

एक दर्पण कैसे काम करता है?

तो यह कैसे है कि एक दर्पण, जो कांच की तरह महसूस करता है, एक इन्सुलेटर, एक स्टील प्लेट की तरह दर्शाता है? ऐसा इसलिए है क्योंकि दर्पण केवल एक गिलास नहीं है: इसमें एक रहस्य है। जबकि यह वास्तव में कांच से बना है, इसकी पिछली तरफ धातु की एक पतली परत है। सामने की ओर कांच है जो प्रकाश के माध्यम से प्रकाश देता है लेकिन पीछे की ओर एक धातु है, जहां इलेक्ट्रॉन प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के लिए नृत्य करते हैं।

यह वही है जो आपको हर बार जब आप एक दर्पण में घूरते हैं तो आप खुद को देखते हैं। एक दर्पण इस प्रकार एक सामग्री नहीं बल्कि दो है। दोनों कांच (शर्मीले इलेक्ट्रॉनों के) और धातु (अनियंत्रित इलेक्ट्रॉनों की) अपने अल्मीरा या वॉशरूम में एक लंबे समय तक चलने वाले दर्पण बनाने के लिए मानते हैं।

हमने अभी सीखा है कि दर्पण की पिछली सतह में एक धातु की परत है। अब कांच के एक ब्लॉक की कल्पना करें जहां आप इसकी सभी सतहों पर चांदी की परतें डालते हैं। यह बहुत अजीब होगा: बाहर से यह एक धातु की तरह दिखेगा, लेकिन यह अंदर की तरफ वर्तमान का संचालन करने में सक्षम नहीं होगा। हम दो अलग -अलग सामग्रियों – कांच और चांदी का उपयोग करके ऐसी वस्तु बना सकते हैं, कहते हैं – लेकिन क्या ये गुण एक ही सामग्री से बने ऑब्जेक्ट में हो सकते हैं? इस तरह की सामग्री को सतह और अंदर पर अलग तरह से व्यवहार करना होगा, जैसे कि बाहर एक धातु और अंदर एक इन्सुलेटर।

इस तरह की सामग्रियों की खोज 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में की गई थी और उन्हें टोपोलॉजिकल सामग्री कहा जाता है। उनके कुछ खोजकर्ताओं ने 2016 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार जीता। हाल ही में, Microsoft ने एक क्वांटम-कंप्यूटिंग चिप जारी की जो इस तरह की टोपोलॉजिकल सामग्रियों से बना है।

यह समझने के लिए कि यह सब वास्तव में क्यों काम करता है, किसी को क्वांटम यांत्रिकी की आवश्यकता होती है, जो हमारे लिए ज्ञात सबसे सुंदर विषयों में से एक है। वास्तव में, संयुक्त राष्ट्र ने 2025 को क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी का अंतर्राष्ट्रीय वर्ष घोषित किया है। वर्तमान में हम 100 साल मना रहे हैं क्योंकि वैज्ञानिकों ने इसके मूलभूत सिद्धांतों की खोज की है।

इलेक्ट्रॉनों का नृत्य

हालांकि आप दर्पणों के बारे में थोड़ा समझ गए होंगे, यदि आप वास्तव में समझना चाहते हैं कि कुछ इलेक्ट्रॉन अनियंत्रित क्यों हैं और कुछ शर्मीले हैं या इलेक्ट्रॉन कैसे व्यवहार करते हैं, तो प्रकाश उन पर गिरता है, क्वांटम यांत्रिकी सीखने पर विचार करें, एक विषय जो आप आनंद ले सकते हैं यदि आप भौतिकी में एक कोर्स लेते हैं, उदाहरण के लिए यहां आईआईटी कानपुर में जहां हम कुछ सिखाते हैं।

इस बीच, जब आप अगली बार एक दर्पण को घूरते हैं, तो बस अपने आप को न देखें: इलेक्ट्रॉनों के नृत्य की भी सराहना करें, दोनों कांच में और पीछे की चमकदार धातु की परत में, जो आपके प्रकाश को आपके पास वापस भेज रहा है।

ADHIP AGARWALA IIT कानपुर में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर हैं।