روشنی اور آواز دونوں کا انسانی حیات پر گہرا اثر ہے۔ روشنی کی رفتار اور آواز کی رفتار دو طبعی مظاہر ہیں جنہوں نے صدیوں سے سائنسدانوں کے ساتھ عام لوگوں کے تخیل کو بھی اپنی گرفت میں لے رکھا ہے۔ روشنی ​کائنات میں سب سے زیادہ معلوم رفتار ہے جب کہ آواز ہوا اور دیگر اجسام کے ذریعے نسبتاً آہستہ سفر کرتی ہے۔

روشنی حاصل کرنے کے قدرتی اور مصنوعی ذرائع

ہم روشنی کو مختلف اشیاء سے حاصل کرتے ہیں جس میں سورج،  چاند، ستارے، بجلی کے بلب،آگ کے شعلے، اور الیکٹرانک آلات جیسے ٹیلی ویژن اور کمپیوٹر اسکرین شامل ہیں۔ سورج ہمارے سیارے کے لیے روشنی کا بنیادی ذریعہ ہے اور دن کے وقت زمین کو قدرتی روشنی فراہم کرنے کا ذمہ دار ہے۔ سورج مختلف گیسز سے بنا قدرتی ستارہ ہے جس کی روشنی خلا سے ہوتی ہوئی ہم تک پہنچتی ہے اور یہ 299,792,458 میٹر فی سیکنڈ کی مستقل رفتار سے سفر کرتی ہے۔ روشنی کے دیگر ذرائع، جیسے لائٹ بلب اور الیکٹرانک اسکرین، ایک برقی رو پیدا کر کے کام کرتے ہیں جو ایک تنت سے گزرتا ہے، جس سے روشنی خارج ہوتی ہے۔ دوسری طرف، شعلوں سے روشنی، جیسے موم بتیاں اور چمنی، ایندھن کی گرمی سے پیدا ہوتی ہے۔ روشنی کے یہ ذرائع مختلف طریقوں سے روشنی کا اخراج کرتے ہیں، لیکن روشنی کی رفتار مستقل رہتی ہے چاہے قدرتی یا مصنوعی کوئی بھی ذریعہ ہو۔

روشنی کی رفتار کی سب سے پہلی پیمائش

یہ خیال کہ روشنی کی ایک محدود رفتار ہے پہلی بار ڈنمارک کے ماہر فلکیات Ole Christensen Rømer نے 1676 میں پیش کی تھی۔ مشتری کے چاند کے مدار کے مشاہدات کا استعمال کرتے ہوئے، رومر روشنی کی رفتار کا اندازہ لگانے میں کامیاب ہوا اور اس نے بتایا کہ روشنی کی رفتار تقریباً 221,000 میل فی سیکنڈ ہے۔ اس مشاہدے کو بعد میں جیمز کلرک میکسویل اور البرٹ آئن اسٹائن سمیت دیگر سائنسدانوں نے بہتر بھی کیا جنہوں نے اسے اپنے نظریات کے سنگ بنیاد کے طور پر استعمال کیا۔

پیمائش سے پہلے روشنی کی رفتار کا تصور

روشنی کی رفتار کی پیمائش کرنے سے پہلے، روشنی کی رفتار کا تصور نامعلوم تھا۔ کچھ قدیم تہذیبوں کا خیال تھا کہ روشنی فوری طور پر سفر کرتی ہے، جبکہ دوسروں کا خیال تھا کہ روشنی کی رفتار محدود ہے۔ تاہم، یہ 17 ویں صدی تک نامعلوم رہا جس کے بعد سائنسدانوں نے تجرباتی طور پر روشنی کی رفتار کا تعین کرنا شروع کیا۔

روزمرہ کی زندگی پر روشنی کی رفتار کے اثرات

روشنی کے بغیر ہماری زندگی ناممکن ہے۔ روشنی اور اس کی رفتار ہماری روزمرہ کی زندگی پر گہرا اثر ڈالتی ہیں جس طرح سے ہم وقت اور جگہ کو محسوس کرتے ہیں اور جس طرح سے ہم بات چیت کرتے ہیں اور معلومات حاصل کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، روشنی کی رفتار، ایک حد مقرر کرتی ہے جس پر فائبر آپٹک کیبلز اور سیٹلائٹ کے ذریعے معلومات کی ترسیل کی جاتی ہے جو ہمارے عالمی مواصلاتی نیٹ ورکس کے لیے ضروری ہیں۔ یہ کائنات کے بارے میں ہماری سمجھ اور فلکیاتی اجسام کے درمیان فاصلوں کے ساتھ ساتھ فلکیاتی واقعات جیسے سپرنووا اور کشش ثقل کی لہروں کا پتہ لگانے اور ان کا تجزیہ کرنے کی ہماری مدد کرتی ہے۔

آواز حاصل کرنے کے قدرتی اور مصنوعی ذرائع

آواز بے شمار اشیاء اور مواد سے پیدا ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، انسان کے بولنے، رونے، ہنسنے چیخنے کی آواز، دو چیزوں کو ٹکرانے کی آواز، چلتی گاڑیوں کی آواز، ٹرین اور ہوائی جہاز کی آواز، موسیقی کے آلات بجانے کی آواز ، کسی ٹھوس چیز کو توڑنے کی آواز، نل سے گرتے ہوئے پانی کی آواز، پرندوں اور جانوروں کی آواز وغیرہ۔ یہ آوازیں خشک ہوا میں تقریباً 340 میٹر فی سیکنڈ (یا 1,125 فٹ فی سیکنڈ) کی رفتار سے سفر کرتی ہیں۔ ہمارے روزمرہ کے ماحول میں، آواز ہوا کے ذریعے سفر کرتی ہے اور ہمارے کانوں کے پردوں سے ٹکراتی ہے۔ بعد ازاں اندرونی کان کے ذریعے ہمارے دماغ تک پہنچتی ہے۔ جس کے بعد ہمارا دماغ اس آواز کو سمجھتا اور پہچانتا ہے۔

آواز کی رفتار

آواز کی رفتار وہ رفتار ہے جس پر آواز کی لہریں کسی وسیلے جیسے ہوا، پانی یا ٹھوس سے گزرتی ہیں۔ روشنی کے برعکس، آواز کی رفتار مستقل نہیں ہوتی اور اس کا انحصار اس وسیلے کی کثافت Density اور درجہ حرارت پر ہوتا ہے جس سے یہ سفر کرتی ہے۔ عام طور پر، آواز گھنے مواد، جیسے دھاتوں میں تیز سفر کرتی ہے اور کم گھنے مواد، جیسے کہ گیسوں میں آہستہ سفر کرتی ہے۔

آواز کی رفتار

آواز ایک قسم کی مکینیکل لہر ہے جو کسی میڈیم جیسے ہوا، پانی یا ٹھوس سے گزرتی ہے۔ آواز کی رفتار کا انحصار اس میڈیم کے درجہ حرارت، کثافت اور دباؤ پر ہوتا ہے جس سے وہ سفر کر رہی ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر ہوا میں، آواز کی رفتار تقریباً 343 میٹر فی سیکنڈ ہے۔

آواز کی رفتار کی پہلی پیمائش

فرانس کے Pierre Gassendi آواز کی رفتار کی پیمائش کرنے والے پہلے سائنسدانوں میں سے ایک تھے۔ اس نے اپنا تجربہ 17 ویں صدی کے اوائل میں کیا، جس میں توپ سے پیدا ہونے والی آواز کا استعمال کرتے ہوئے آواز کو معلوم فاصلہ طے کرنے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کی تھی۔

گیسنڈی کا تجربہ آواز کی طبیعیات کے بارے میں ہماری سمجھ میں ایک بڑا قدم تھا اور اس نے طبیعیات کے میدان میں درست پیمائش کی اہمیت کو قائم کرنے میں مدد کی۔

روشنی کے برعکس، آواز کی رفتار میں تبدیلی

ہوا اور پانی میں آواز کی رفتار مختلف ہوتی ہے۔ ہوا میں، معیاری درجہ حرارت اور دباؤ پر آواز کی رفتار تقریباً 340 میٹر فی سیکنڈ (m/s) ہے۔ تاہم، ہوا میں آواز کی رفتار ہوا کے درجہ حرارت اور دباؤ کے لحاظ سے مختلف ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہوا کا درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ آواز کی رفتار بڑھ جاتی ہے اور ہوا کا دباؤ کم ہونے کے ساتھ کم ہوتا ہے۔

پانی میں، آواز کی رفتار ہوا کی نسبت بہت تیز ہوتی ہے، تقریباً 1500 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے سفر کرتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ پانی ہوا سے زیادہ گھنا اور زیادہ لچکدار ہے، جس کی وجہ سے آواز تیزی سے سفر کر سکتی ہے۔ ٹھوس میں، آواز کی رفتار کچھ ہزار میٹر فی سیکنڈ سے لے کر کئی کلومیٹر فی سیکنڈ تک ہوسکتی ہے، یہ مواد کی خصوصیات پر منحصر ہے۔ بنیادی طور پر، آواز کی رفتار اس وسیلے پر منحصر ہے جس سے یہ سفر کرتی ہے اور اسے فارمولہ v = √(B/ρ) استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے، جہاں v آواز کی رفتار ہے، B بلک ماڈیولس ہے، اور ρ کثافت ہے۔

آواز اور روشنی کے درمیان تعلق

آواز اور روشنی دو مختلف مظاہر ہیں لیکن ان کا تعلق اس لیے ہے کہ یہ دونوں توانائی کی شکلیں ہیں۔ روشنی آواز سے زیادہ تیز رفتاری سے سفر کرتی ہے اور اسے سفر کرنے کے لیے کسی میڈیم کی ضرورت نہیں ہوتی، جب کہ آواز کو سفر کرنے کے لیے ہوا یا پانی جیسے وسیلے کی ضرورت ہوتی ہے۔

روشنی کی رفتار کو کیسے ناپا جاتا ہے؟

روشنی کی رفتار کی پیمائش کے لیے سب سے مشہور تجربات میں سے ایک ڈنمارک کے ماہر فلکیات، ٹائیکو براہے نے 16ویں صدی کے آخر میں کیا تھا۔ اس نے سورج کی روشنی کو دور کے ہدف تک منعکس کرنے کے لیے ایک بڑے، چپٹے آئینے کا استعمال کیا اور روشنی کو چکر لگانے میں لگنے والے وقت کی پیمائش کی۔ اس تجربے نے اسے روشنی کی رفتار تقریباً 140 ملین میٹر فی سیکنڈ کا حساب لگانے کا مشاہدہ رکارڈ کیا۔

 آواز کی رفتار: آواز کی رفتار کی پیمائش کرنے کے لیے مختلف طریقے استعمال کیے جاتے ہیں جن میں شامل ہیں:

1.      Resonance Column

2.     A spark timer

3.     Echo Ranging

ان تینوں میں سے ایک ریزوننس کالم کا ہم یہاں ذکر کریں گے۔ اس تجربے میں، آواز کو ہوا سے بھری ہوئی لمبی ٹیوب میں داخل کیا جاتا ہے اور آواز کی فریکوئنسی اس وقت تک ایڈجسٹ کی جاتی ہے جب تک کہ یہ کالم کی قدرتی تعداد کے ساتھ گونج نہ جائے۔ اس کے بعد آواز کی رفتار کا حساب کالم کی لمبائی اور گونجنے والی فریکوئنسی سے لگایا جاتا ہے۔ تاہم، مختلف درجہ حرارت پر مختلف نتائج حاصل ہوتے ہیں۔

یہ تجربات روشنی اور آواز کی رفتار کی پیمائش کے بنیادی اصولوں کو ظاہر کرتے ہیں اور قدرتی دنیا کے بارے میں ہماری سمجھ میں درست اور درست پیمائش کے اہم کردار کو اجاگر کرتے ہیں۔